WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 21 | 22 || 24 | 25 |   ...   | 39 |

«СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ИХ РОЛЬ В ОХРАНЕ ПОЧВ Москва 2010 0 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА Ю. Н. ВОДЯНИЦКИЙ СОЕДИНЕНИЯ ...»

-- [ Страница 23 ] --

Форма участия (гидр)оксидов железа в закреплении тяжелых металлов и металлоидов в минеральных и органогенных почвах существенно различается. Если в минеральных почвах при определенном значении ЕН (гидр)оксиды железа закрепляют тяжелые металлы и металлоиды, то в органогенных Fe выступает конкурентом с тяжелыми металлами за активные места в функциональных группах органического вещества. Еще один аспект, важный при комплексном загрязнении почвы – влияние органических поллютантов при редукции (гидр)оксидов железа в анаэробных условиях на высвобождение As.

Учитывая активную роль соединений железа, их используют в качестве мелиорантов и геохимических барьеров для закрепления тяжелых элементов.

В БИОДЕГРАДАЦИИ НЕФТИ В ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ

Известно, что увеличение содержания в почве различных активных компонентов (включая удобрения) оказывает на ее продуктивность сложное влияние: сначала идет рост, а затем снижение продуктивности. Такая форма графика «доза–эффект» отмечается при загрязнении почв нефтью, многими тяжелыми металлами и другими поллютантами. Графически такая зависимость для нефти показана на рис. 25. Небольшая доза нефти стимулирует развитие биоты и растений за счет Рис. 25. Зависимость приращения продуктивности почвы от степени загрязнения нефтью и последующей ее деструкции.

обогащения почвы органическим веществом. Но при росте дозы начинается проявление токсичности нефти, которое, в конце концов, делает почву бесплодной. При самопроизвольной деструкции нефти (снижении ее дозы) продуктивность почвы восстанавливается, но не полностью, многие свойства почвы оказываются необратимо искаженными. Мы проследим это на примере соединений железа, которые способствуют техногенному оглеению переувлажненных нефтезагрязненных почв.

Нефть – это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов разного строения и высокомолекулярных смолистоасфальтовых веществ. В нефти растворено некоторое количество воды, солей и микроэлементов. Главные элементы в нефти: углерод (83–87%), водород (12–14%), азот, сера, кислород (1–2%).

Углеводороды нефти подразделяются на три класса: 1) парафины (алканы) – насыщенные соединения с прямой или разветвленной цепью;

2) нафтены (циклоалканы) – насыщенные циклические соединения; 3) ароматические (арены) – ненасыщенные циклические соединения (Орлов и др., 2002). В метано-нафтеновой нефти содержание алканов 40–55%, циклоалканов 35–45%, аренов 5–10%; в метано-нафтеновоароматической – алканов 20–40%, циклоалканов 45–60%, аренов 10–35% (Орлов и др., 2002). Токсичность углеводородов увеличивается в том же порядке. Твердые метановые углеводороды (парафины) – не токсичны для живых организмов, но прочно запечатывают все поры, лишая почву кислорода. О токсичности нафтенов сведений почти нет. Наиболее токсичны ненасыщенные ароматические углеводороды (арены).

У разлитой нефти состав резко меняется: в верхних горизонтах сорбируются высокомолекулярные фракции, особенно смолы и асфальтены, а в нижние горизонты и грунтовые воды проникают низкомолекулярные соединения, растворимые в воде. Кольматирование верхних горизонтов наряду с поступлением легкоокисляемых фракций ведет к активизации оглеения переувлажненной почвы. В песчаных почвах нефть впитывается быстрее и меньше сорбируется почвенными частицами, поэтому загрязнение почвенно-грунтовых вод усиливается (Экология…, 1997).

В местах добычи загрязнение почв нефтью осложняется выбросами минерализованных промысловых стоков, буровых растворов, шламов и других химически активных компонентов. Часто в загрязненных почвах образуется вторичное засоление – начинается техногенный галогенез, а также несвойственное гумидным ландшафтам подщелачивание.

В связи с расширением нефтедобычи усугубляются проблемы загрязнения почв при разливе нефти, особенно в местах ее добычи (Пиковский и др., 2003; Геннадиев, Пиковский, 2007). В России центр нефтедобычи перемещается на север в зону повышенного увлажнения, где доминируют торфяные почвы. В местах разлива образуются обширные безжизненные площади. В Ханты-Мансийском автономном округе загрязненные площади занимают десятки тысяч гектар (Трофимов, 2007). В районе Средней Оби максимально загрязнен НижневартовскоСамотлорский промышленный узел, где сосредоточены основные нефтяные разработки Западной Сибири. Здесь загрязнено около 20 тыс. км богатых пойменных земель (Нечаева, 2007). Многие аллювиальные почвы имеют легкий гранулометрический состав, способствующий проникновению углеводородов вглубь толщи и последующему загрязнению водоемов.

Несмотря на самоочищение почв от органических поллютантов, без участия человека этот процесс протекает медленно, а особенно на севере, где доминируют гидроморфные почвы. Солнцева (1998) отмечает, что в России микробиологическая деструкция нефти в гидроморфных почвах, изучена гораздо меньше, чем в автоморфных почвах. Существующие технологии рекультивации направлены на ускорение разложения нефти на месте разлива. При этом борются с загрязнением путем дополнительной аэрации почвы, в расчете на активизацию аэробных микроорганизмов, окисляющих углеводороды в присутствии кислорода воздуха. Но на анаэробную деструкцию углеводородов это не влияет. Не удивительно, поэтому что практики пишут о низкой эффективности биопрепаратов-аэробов (Солнцева, 1998).

В загрязненных гидроморфных почвах особую важность приобретает анаэробный распад углеводородов. В северной тайге и в тундре в условиях переувлажнения роль аэробной деградации углеводородов снижается, а анаэробной – возрастает. Процесс анаэробной очистки нефти зависит от многих параметров переувлажненной почвы.



Различия в механизмах природной деструкции органических поллютантов очень существенны. Если поверхностный загрязненный слой почвы подвергается действию кислорода воздуха, действующего как окислитель, то в нижних переувлажненных слоях деструкция легких, подвижных фракций нефти идет под воздействием анаэробных процессов. Развивается вторичный, техногенный глеегенез. Он может охватывать как почвенный профиль, так и отдельные горизонты в зависимости от глубины проникновения нефти (Солнцева, 1998).

Новообразованная восстановительная обстановка в разрезах прекрасно фиксируется морфологически. Интенсивность оглеения минеральных почв со временем нарастает. Вблизи источника загрязнения почва становится ярко синей или сине-зеленой, в щелочной среде техногенное оглеение приводит к оливковым оттенкам. Развитие глеевого процесса фиксируют и при микроморфологическом анализе загрязненных почв (Русанова, 2008).

В отличие от фоновых почв, где оглеение справедливо рассматривается как деградационный процесс, в минеральных почвах загрязненных нефтью процесс глеегенеза может оцениваться положительно, так как при этом окисляются органические поллютанты. Следовательно, почвовед-эколог заинтересован в усилении техногенного оглеения. С этой точки зрения следует рассмотреть факторы, тормозящие вторичное оглеение. Одним из таких тормозящих факторов может служить дефицит акцепторов электронов в анаэробной системе.

Наиболее активно процесс техногенного глеегенеза развивается в тех (лесо)тундровых ландшафтах, где он соответствует развитию природного педогенеза (Солнцева, 1998). Усилению глеевых явлений способствует уплотнение и набухание загрязненной нефтью почвенной массы. Оглеение активизируется в минеральных почвах северных районов добычи нефти.

Известно, что оглеение минеральных почв сопровождается снижением количества (гидр)оксидов железа и соответствующим ростом содержания редуцированного Fe(II). Оглеение (смена теплых тонов на холодные) развивается в ходе редукции красящих гидроксидов железа, процесса для которого требуется энергия, поступающая от окисления нефти. Таким образом, появление холодных тонов в минеральной почве, загрязненной нефтью, указывает на анаэробное биогенное окисление углеводородов-поллютантов.

Отметим некоторые особенности вторичного оглеения почв. Особенно глубоко нефть проникает в легких почвах. Но в легкой песчаной почве мало активных дисперсных частиц гидроксидов железа, способных выступать в качестве акцептора электронов. Недостаток доступного бактериям Fe(III) тормозит сопряженное окисление углеводородов нефти после того, как запас доступного бактериям Fe(III) израсходован.

В настоящее время на загрязненных участках изучают как аэробную, так и анаэробную биологическую деградацию углеводородовполлютантов (Barker et al., 1987; Lee et al., 1988; Crbic-Galic, 1991; Acton, Barker, 1992; Cozzarelli et al., 1994; Lynkilde, Christensen, 1992b;

Vroblesky, Chapelle 1994; Baedecker et al., 1993; Eganhouse et al., 1993; Salanitro, 1993).

В условиях недостатка влаги аэробная биодеградация развивается при участии кислорода воздуха. Напротив, при избытке влаги по мере снижения ЕН в почве последовательно развиваются процессы: денитрификации, редукции Mn и Fe, сульфатредукции и, наконец, метаногенеза (Chapelle, Lovley, 1992; Vroblesky, Chapelle, 1994; Lovley, 1995; Водяницкий, Шелоболина, 2007).

Рассмотрим подробнее процесс редукции железа (III). В ходе редукции энергоемкие органические соединения окисляются (в предельном случае до СО2), что влечет потерю органического вещества в переувлажненной почве. В настоящее время накопилось достаточно данных о потере гумуса в ходе оглеения за счет восстановления (гидр)оксидов железа (Савич и др., 1999). Наиболее ярко это проявляется в рисовых почвах. Выполнен расчет степени окисления органического вещества (в форме СН2О) за период затопления рисовых почв (Saito, Wada, 1984).

Оказалось, что на долю органического вещества, окисленного за счет сопряженной редукции Fe(III), пришлось от 1/3 до 2/3 суммарной продукции СО2. В других рисовых почвах доля реакции редукции Fe(III) в процессе деструкции органического вещества составляла от 1/7 до 6/7. В опытах по биологической редукции 18-и почв из разных стран мира найдено, что количество полностью минерализованного углерода прямо коррелирует с содержанием редуцированного железа, коэффициент корреляции Пирсона равен 0.64. Следовательно, влияние редукции Fe(III) на процесс деструкции органического вещества, установленное в почвах со слабым водообменом, оказывается вполне ощутимым. Этот процесс, вредный для фоновых почв, приобретает положительный оттенок в почвах, загрязненных органическими поллютантами.

В торфяно-глеевых почвах при накоплении органических поллютантов в глеевых горизонтах содержание С орг либо остается на уровне контроля, либо снижается (Солнцева, 1998). Объясняют это тем, что глеевый горизонт служат механическим барьером, не пропускающим «крупные молекулы органических загрязнителей» (с. 207). Такое объяснение не достаточно. Глеевый горизонт под слоем торфа часто бывает легкого гранулометрического состава и поэтому не может служить надежным барьером при фильтрации, особенно, легких фракций нефти.

Очевидно, что сохранение либо даже уменьшение содержания органического вещества отчасти связано с деструкцией поступающего поллютанта в ходе редукционных процессов в оглеенном горизонте.

Как же протекает биодеградация углеводородов-поллютантов в анаэробных условиях? Природные микроорганизмы используют отдельные фракции нефти в качестве доноров электронов (Lovley et al., 1989; Baedecker et al., 1993; Cozzarelli et al., 1994; Bekins et al., 1999). При попадании нефти почва и подстилающие слои обогащаются моноароматическими углеводородами такими, как бензол С6Р6, толуол С7Н5СН3, этилбензол С8Н10, ксилол С6Н4(СН3)2. В водонасыщенных слоях, загрязненных ароматическими углеводородами, образуются обширные зоны анаэробиоза (Anderson, Lovley, 1997; Lovley, 1997), где Fe(III) становится главным акцептором электронов при окислении органических поллютантов (Anderson, Lovley, 1999; Lovley et al., 1994).



Pages:     | 1 |   ...   | 21 | 22 || 24 | 25 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«ИЗВЕСТКОВЫЕ ПОГЛОТИТЕЛИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Москва, 2012 1 УДК 661.18366.074.7 ББК Л113.23-1 Г523 Рецензенты: Доктор химических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного технологического университета, Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники Г.К. Ивахнюк Доктор химических наук, профессор кафедры общей и неорганической химии Воронежского государственного университета Г.В. Семенова Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В., Путин Б.В., Путин С.Б. Известковые...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1 1. Вместо предисловия 6 2. Основные понятия, которые необходимо знать скорняку и кожевнику 6 1. Строение и химический состав шкур домашних и диких животных 7 1.1 Структура волосяного покрова 7 1.2 Строение кожного покрова 9 1.3 Химический состав шкуры 10 2. Основные свойства пушно-мехового сырья 11 2.1 Товарные свойства пушно-мехового сырья 11 3. Пороки кожевенного и пушно-мехового сырья 12 3.1 Прижизненные пороки 13 3.2 Посмертные пороки 14 4. Характеристика шкур домашних животных...»

«ПРОГРАММИРОВАНИЕ И ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание Сыктывкар 2012 УДК 004.4 ББК 32.973.26-018 П78 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой информационных систем Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом лесотранспортного факультета Сыктывкарского...»

«УДК 674.032.14+547.587 Продукты глубокой химической переработки биомассы лиственницы. Технология получения и перспективы использования В. А. Бабкин, Л. А. Остроухова, С. З. Иванова, Н. В. Иванова, Е. Н. Медведева, Ю. А. Малков, Н. Н. Трофимова, Т. Е. Фёдорова ВАСИЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ БАБКИН — доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией химии древесины Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН (ИрИХ СО РАН). Область научных интересов: химия древесины, химия природных...»

«Электронная версия: Сергей Ольховик Serge Olkhowik (aka BaMba) hi@bamba.dp.ua, 2:464/227@fidonet г.Днепропетровск, 20 февраля 2005 г. ii Оглавление От автора 1 Нужно кое-что знать и уметь 2 Все очень просто............................ 2 Как это делают............................. 3 Кофеварки............................... 6 Растворимый кофе........................... 9 Как...»

«ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению 280000 Безопасность жизнедеятельности, природообустройство и защита окружающей среды специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 1 УДК 54 ББК 24.1 О-28 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой целлюлозно-бумажного производства,...»

«ОЧЕРКИ ПО ОЗЕРОВЕДЕНИЮ ВТОРАЯ ЧАСТЬ Ч f I Б И&Л и О Г Е КА | Лз^-КГР'-'.ДСНвГО | Гидрокея ор.;;:сгического Института гимиз ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕ'СКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛЕНИНГРАД. 1960 -АННОТАЦИЯ.. В книге рассматриваются некоторые вопросы общего озероведения, касающиеся озерного лОжа (морфология и морфометрия, донные отложения), химических свойств озерных вод, испарения, водного баланса, уровня, волнения и динамики прибрежной области. Книга предназначена для научных работников и инженеров,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.