WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 22 | 23 || 25 | 26 |   ...   | 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 24 ] --

При техногенном оглеении активно окисляются углеводороды-поллютанты. В качестве примера рассмотрим деградационные процессы на месте разрыва нефтепровода в 1979 г. в районе Бемиджи, шт. Миннесота, США. Благодаря легкому гранулометрическому составу (почвообразующая порода на 80–90% сложена средним и тонким песком) около 400 000 л нефти распространилось на большую глубину – более 4 м. На основании многолетнего мониторинга за превращением сырой нефти создана двухмерная, многофакторная модель транспорта растворимых реакционных веществ и последовательного аэробного и анаэробного распада чужеродного органического вещества (Baedecker et al., 1993; Essaid et al., 1995). Моделирование включало кинетику биологического окисления органического вещества за счет аэробных процессов, а также редукцию Mn и Fe и метаногенез. Учитывалось влияние трех микробных популяций: аэробов, редукторов Mn и Fe и метаногенов.

Итак, за 12 лет после аварии деградировало 46% общих растворенных органических соединений. За счет аэробных процессов распалось только 40% растворенных органических соединений. На анаэробную деградацию пришлись остальные 60%. В том числе органические поллютанты деградировали за счет редукции Mn – на 5%, редукции Fe – на 19% и метаногенеза – на 36% (Essaid et al., 1995). Таким образом, за счет (гидр)оксидов железа деградировало 1/5 всех органических поллютантов или 1/3 в анаэробной зоне. Масштабы удаления ароматических углеводородов из грунтовой воды согласуются с накоплением легкого изотопа СО2, увеличением содержания Fe(II) и снижением Fe(III) в грунте (Lovley, 2001).

Замещенные ароматические углеводороды окисляются быстро. Так, толуол сравнительно быстро окисляется до СО2 в зоне, где доминирует редукция Fe(III) при участии бактерий G. Metallireducents (Lovley et al., 1989; Lovley, Lonergan, 1990; Anderson et al., 1998; Anderson, Lovley, 1999). Эти же бактерии способны окислять и другие моноароматические соединения, такие опасные поллютанты, как фенол С6Н6–ОН (производное бензола) и его гомолог р-крезол и ряд других ароматических соединений. Они деградируют в условиях редукции Fe(III) в водонасыщенных осадках (Lonergan, Lovley, 1990). Незамещенные ароматические углеводороды (бензол, нафталин) деградируют труднее и не во всех частях зоны железоредукции, а только в некоторых (Anderson et al., 1998). Бензол С6Н6 относится к самым опасным среди ароматических углеводородов, он окисляется очень медленно. Участие бактерий-железоредукторов Geothrix Fermermentes окислению бензола помогает мало. Но микроорганизмы семейства Geobacteraceae способствуют деградации бензола (Anderson et al., 1998).

Исследования в лаборатории грунта из метаногенной части водонасыщенного осадка показало, что источники акцепторов электронов могут со временем меняться. Уменьшение количества легкоредуцируемых гидроксидов железа приводит к активизации микробной редукции глинистых минералов, обогащенных Fe(III). Внесение глинистой фракции из фоновой части того же осадка, так же как внесение ожелезненного каолина и Fe(III)-нонтронита как источников доступного бактериям Fe(III), уменьшило уровень водорода в системе, т.е. развитие метаногенеза.

Это было ответом на стимуляцию биологической редукции железа. Без добавок такого снижения содержания водорода не наблюдалось. Это показывает, что глинистая фракция, обогащенная Fe(III)-минералами, существенно усиливает биологическую редукцию Fe(III). Следовательно, оба потенциальных ресурса биологически доступного Fe(III): слабоокристаллизованные гидроксиды железа и структурное окисленное железо глинистых минералов – используются как акцепторы электронов нативными микроорганизмами-железоредукторами (Shelobolina et al., 2004).

В условиях, когда окисление органического вещества сопряжено с редукцией Fe(III), метаногенез тормозится (Lovley, 2001): концентрация доноров электронов опускается до уровня слишком низкого для метаногенных бактерий. Когда активные гидроксиды железа вносили в метаногенный осадок, содержание в нем метана уменьшилось на 50–100%. При этом внесение гидроксидов железа не снижало скорость деструкции органического вещества, так как уменьшение потока электронов в реакции метаногенеза компенсировалось его ростом в реакции редукции Fe(III). Концентрация водорода была значительно ниже в осадке, обогащенном Fe(III), чем в зоне метаногенеза. Железоредукторы способны «оттеснить» метанопродуцирующие бактерии от главных доноров электронов (Lovley, Phillips, 1986; Lovley, Phillips, 1987; Bond, Lovley, 2002). С глобальной точки зрения редукция Fe(III), способствующая эмиссии СО2, меньше нарушает исходный баланс газов в атмосфере, чем превращение компонентов нефти в метан, поскольку за индустриальную эпоху в составе атмосферы содержание метана стало значительно выше, чем углекислого газа: прирост 150 и 30% (Мотузова, Безуглова, 2007). Кроме того, метан как парниковый газ в 20 раз опаснее диоксида углерода по вкладу в глобальное потепление (Глаголев и др., 2008).

На полигоне Бемеджи установлено, что в зоне анаэробиоза активизация процесса деструкции органических поллютантов начинается не сразу, а по прошествии четырех лет. Это относится как к зоне Fe(III)-редукции, так и метаногенеза. Но имеются различия в скоростях процессов. Редукция Fe(III) развивается быстро и достигает максимума через 10 лет, тогда как метаногенез нарастает медленно и не достигает максимума за весь 12-летний период наблюдений (Essaid et al., 1995). Таким образом, при ремедиации загрязненных почв, целесообразно активизировать процесс Fe(III)-редукции. Например, внесение обогащенных Fe(III) глинистых минералов в метаногенный осадок Бемеджи стимулировало биологическую деструкцию углеводородов-поллютантов, что характеризует важность источника Fe(III) для микроорганизмовжелезоредукторов.



В переувлажненных почвах, где присутствуют микроорганизмы-железоредукторы, причиной медленной анаэробной деструкции органических поллютантов, особенно в торфяных почвах, может быть дефицит доступных для бактерий Fe(III)-минералов. Стимулировать анаэробную деструкцию поллютантов можно внесением в торфяник глинистой почвы, содержащей Fe(III)-минералы.

Диссимиляционные железовосстанавливающие бактерии Geobacter и Shewanella выделены из гидроморфных почв и водонасыщенных осадочных пород (Balashova, Zavarzin, 1980; Lovley, 1987; Lovley, Phillips, 1988). Они способны окислять глюкозу до ацетата и углекислоты с восстановлением Fe(III). Члены семейства Geobacter доминируют среди бактерий железоредукторов в водонасыщенных почвах и осадках, в частности, размножается в осадках, где редукцию гидроксидов железа стимулируют углеводороды-поллютанты. Их широко используют при моделировании биологического восстановления металлов (Водяницкий, Шелоболина, 2007). После редукции железа в почвах формируются тонкие частицы биогенных минералов магнетита и сидерита (Заварзина и др., 2003). В одном из опытов железоредуцирующие бактерии культивировали в среде с аморфной гидроокисью Fe(ОН)3. В результате биологической редукции магнитная восприимчивость почвы резко возросла с (35–55)·10-8 до (50000–65000)·10-8 м3/кг за счет образованного магнетита Fe3О4. Иногда увеличения магнитной восприимчивости почвы не было из-за образования слабомагнитного сидерита FeСО3.

С участием железовосстанавливающих бактерий изучали редукцию гематита, нескольких видов гетита, ферригидрита и рентгеноаморфной гидроокиси Fe (Roden, 2003; Roden, Zachara, 1996). Опыты проводили при разной исходной концентрации (гидр)оксидов железа в суспензии: от 10 до 100 мМ/л. Степень восстановления минералов прямо зависит от их удельной поверхности: между скоростью бактериального восстановления (гидр)оксидов железа и их удельной поверхностью найдена строгая линейная зависимость (r2 = 0.947).

Модельные опыты показывают, что в ходе редукции гидроксидов железа происходят различные минералогические превращения. Отмечено значительное различие в минералогии продуктов редукции гидроокиси железа (Fredrickson et al., 1998; Hansel et al., 2003). Возможно образование биогенных Fe(II)-минералов. Среди них магнетит, сидерит, в присутствии фосфора – вивианит и грин раст. Не все эти минералы выдерживают периодически возобновляемое зимнее окисление.

Практические результаты получены на полигоне разлитой нефти в Бемеджи. Благодаря редукции на загрязненном участке значительно изменился состав соединений железа. Об этом свидетельствуют содержание и формы железа, а также минералогический состав глинистой фракции в контроле и в редуцированной загрязненной породе. Отдельно анализировали магнитные и немагнитные глинистые частицы. В немагнитной части изучали тонкую ( 1мкм) и крупную (1–2 мкм) илистые фракции. Определяли как валовое содержание железа, так и Fe(II) в 0.5 М НСl вытяжке. Минералогический состав исследовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии на приборе JEM-100C, оснащенном энергодисперсионным спектрометром Kewex-51000 (Shelobolina et al., 2004).

Обращает на себя внимание различие в содержании тонких фракций (табл. 21). В области загрязнения вдвое увеличилась доля магнитных тонких частиц. Очевидно, это связано с увеличением содержания магнетита за счет редукции и распада неустойчивых гидроксидов Fe(III) и Mn(IV): ферригидрита и вернадита, которых уже не стало в области загрязнения. Резко возросло содержание Fe(II) в области загрязнения: в 2– раза в немагнитной глинистой фракции и 7 раз в магнитной фракции. Причина – новообразование магнетита. Но отношение Fe(II) : Fe вал, равное 0.78–0.90, выше такового для магнетита (0.33), следовательно, произошла также редукция Fe(III) в решетке глинистых минералов.

Таблица 21. Содержание железа (%) и минералогический состав глинистой фракции в контроле и в редуцированном загрязненном осадке (Shelobolina et al., 2004) Фракции Размер, Доля, Fe(II) Fe вал Fe(II) Минералы Немагнитн 1 68.9 2.00 2.22 0.90 Филлосиликаты, Как отмечалось, редукция сильноожелезненных филлосиликатов ведет к их разрушению (Водяницкий, 2007; Stucki et al., 1984), что отражается в снижении доли частиц тонкой немагнитной глины, а редукция слабоожелезненных филлосиликатов – к росту отношения Fe(II) :

Fe вал. Изменение гранулометрического состава немагнитных глинистых частиц (количество тонких частиц уменьшилось на 24%, а крупных – увеличилось на 19%) связано с разрушением железосодержащих глинистых минералов в результате редукции Fe(III). Их разрушение фиксируется также по значительному накоплению тридимита SiO2 – продукта преобразования кремния, освободившегося из состава распавшихся глинистых минералов.

Дисперсных, аморфных и слабоокристаллизованных соединений железа в минеральных почвах во много раз меньше, чем крупных и окристаллизованных, которые не поддаются биологической редукции. Крупные кристаллы оксидов железа сохраняются даже в высокоредуцированных метаногенных осадках. Только слабоупорядоченные гидроксиды железа (ферригидрит и фероксигит) обеспечивают развитие редукции железа и, следовательно, деструкцию органических поллютантов. Но если в почвах таких гидроксидов мало, то важно, чтобы все небольшие источники акцепторов электронов были использованы полностью.

Степень редукции оксидов железа говорит о масштабах очистки почвы от органических поллютантов и может служить индикатором.

Редукция гидроксидов железа в «закрытой» системе (что отвечает почвам в условиях слабого водообмена) приводит к важным последствиям.



Pages:     | 1 |   ...   | 22 | 23 || 25 | 26 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«Париж, 30 августа 2010 г. Оригинал: английский/ французский Пункт 5 предварительной повестки дня Доклад Генерального директора о мерах по выполнению решений и резолюций, принятых Исполнительным советом и Генеральной конференцией на предыдущих сессиях РЕЗЮМЕ Настоящий доклад предназначается для информирования членов Исполнительного совета о прогрессе, достигнутом в выполнении решений и резолюций, принятых Исполнительным советом и Генеральной конференцией на предыдущих сессиях. Административные и...»

«Научное редактирование 5 издания осуществлял А. Л. Пастушенков. Рекомендовано учебно-методической комиссией Медицинского факультета СПбГУ в качестве учебно-методического пособия по курсу Лекарственные растения в клинике внутренних болезней. УДК...»

«... пребывает вечно Письма П.А.Флоренского, Р.Н.Литвинова, Н.Я.Брянцева и А.Ф.Вангенгейма из Соловецкого лагеря особого назначения в четырех томах II Международный Центр Рерихов Мастер-Банк Москва, 2012 УДК 947:82-6 ББК 63.3(2) Ф73 Флоренский П.В. Ф73.Пребывает вечно: Письма П.А.Флоренского, Р.Н.Литвинова, Н.Я.Брянцева и А.Ф.Вангенгейма из Соловецкого лагеря особого назначения. В 4 т. Т. 2 / Авт.-сост. П.В.Флоренский; Комм. П.В.Флоренский, И.С.Жарова, Л.В.Милосердова, А.И.Олексенко,...»

«ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра кристаллографии и кристаллохимии Курсовая работа Синтез и рентгенографические исследования фаз, полученных в боросиликатных системах с висмутом и свинцом. выполнила студентка 314 группы Ефимова К.О. Научные руководители доцент, доктор химических наук, профессор Е.Л. Белоконева, ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук О.В. Димитрова Рецензент кандидат геол-мин. наук старший научный сотрудник Н.А.Ямнова Москва 2009 1 Оглавление: Стр. 3...»

«издание 2-ое дополненное 1 Когда медицина основательно испортит себе желудок, применяя лекарства химического синтеза, и перепробует все органы тела животного, она возвратится к древнейшим лечебным средствам человечества — лекарственным растениям и снадобьям. Основатель фармацевтической биологии, профессор Александр Чирх, 1909 год. Внимание! Материалы, изложенные в данной книге, не могут быть использованы для самостоятельной постановки диагнозов и лечения! Поддержка здоровья, профилактика и...»

«Сорос Дж. Алхимия финансов Сорос Джордж Алхимия финансов ОТ АВТОРА Многие ознакомились с рукописью книги или некоторыми ее разделами на различных стадиях работы. Я не могу перечислить всех, их слишком много. Но я хотел бы поблагодарить всех за помощь и критику. Я благодарен Байрону Виену, который особенно внимательно прочел и прокомментировал книгу на трех различных этапах ее подготовки, намного более внимательно, чем того требовали его обязанности. Особую благодарность мне следует принести...»

«Государственный контракт № 9-ФБ от 14.04.2011 г. СХЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ БАССЕЙНА Р. ВОЛГА Книга 3. показатели водных объекЦелевые тов бассейна реки Волга Директор ООО ВЕД, к.т.н. С.Н. Шашков Руководитель проекта А.В. Максимов Москва, 2013 г. С ОД Е Р Ж А Н И Е К Н И Г А 3. Целевые показатели водных объектов бассейна реки Волга Раздел 1. Общая характеристика целевого состояния водных объектов рассматриваемого региона Раздел 2. Целевые показатели качества воды...»

«Сегодня, полагаясь на фармакологию и врачей, неко торые из нас стали забывать о том, что лечит Природа, а медицина ей лишь помогает. Со многими заболевания ми организм в состоянии справиться сам, поскольку обладает естественными защитными силами. Надо только вовремя поддержать его, и самыми надежными помощ никами в этом могут стать лекарственные растения — неоднократно испытанные средства, применявшиеся для лечения. Давно доказано, что практически все лекарственные растения, которые сейчас...»

«Научно-образовательное пособие Серия Медико-биологический факультет РГМУ БИОХИМИЯ КАК НАУКА: СОВРЕМЕННЫЕ СФЕРЫ ИНТЕРЕСОВ, НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ. ПРОФИЛЬНЫЕ КАФЕДРЫ МБФ РГМУ Руководитель научно-образовательного коллектива, д.м.н., профессор Богданов Андрей Евгеньевич Москва 2010 год НОМ МБФ РГМУ. Специальность медицинская биохимия ГОУ ВПО РГМУ Росздрава, 2010г. УЧЕНИКАМ 9,10, 11 КЛАССОВ ВСЕХ ШКОЛ РОССИИ! ХОТИТЕ СТАТЬ ВРАЧАМИ БИОХИМИКАМИ? ПРИХОДИТЕ УЧИТЬСЯ В РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ...»






 
© 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.