WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 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 8 ] --

Педогенный магнетит широко описан в литературе, он образуется в автоморфных почвах (Бабанин и др., 1995). Согласно представлениям Магер и Томпсона (Маher, Thompson, 1995), в почвах образуются высокодисперсные частицы магнетита размером 50 нм. Они в основном появляются при неорганическом осаждении Fe(II), ранее восстановленного при участии железоредуцирующих бактерий.

На первом этапе синтеза магнетита активно участвуют бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстановление железа. В этом процессе бактерии используют Fe(III) в качестве акцептора электронов (Lovley, 1991). При этом Fe(III) восстанавливается до Fe(II), после чего абиотически окисляется до магнетита. Хотя процесс окисления железа протекает абиотически, морфология и размеры частиц магнетита определяются деятельностью бактерий.

Педогенный магнетит образуется в хорошо дренированных почвах с переменными значениями ЕН. В период увлажнения при участии органического вещества и за счет железоредуцирующих бактерий образуется Fe(II). В период иссушения в нейтральной среде Fe(II) окисляется до Fe3О4. Однако эти тонкие частицы почвенного магнетита микроскопически выявляются трудно.

Часто в почвах находят сферические, относительно крупные частицы магнетита. Диаметр этих магнетитовых или, говоря более обще, шпинельных шариков варьирует в большом диапазоне. В.Ф. Бабанин с соавт. (1995) изучали крупные шарики диаметром 1–10 мкм и более. По поводу их образования авторы выдвигают космогенную гипотезу для фоновых почв и техногенную – для загрязненных. Независимо от этих различий, все они поступают в почву из атмосферы.

Мы с помощью электронной просвечивающей микроскопии чаще всего выявляли в почвах не тонкие кристаллики педогенного магнетита, а мелкие шпинельные шарики 50–200 нм. Эти шарики обычно включают Mn. Их сближает с крупными шариками сложный химический состав.

В почвах Ставрополья изучали фракции тонкой пыли (1–5 мкм), выделенные из чернозема и слитозема (Водяницкий, 2003). В составе чернозема содержится 35% илистых частиц. Среди слоистых силикатов преобладает иллит – 70%, а на смектиты приходится только 7%. В тонкой пыли чернозема электронная микроскопия выявила шарики со шпинельной структурой частиц и средним диаметром 70 нм. Магнитная восприимчивость тонкой пыли высокая: 104·10-6. В составе слитозема количество илистых частиц достигает 45%. Среди слоистых силикатов доля иллита снижается до 42%, а доля смектитов возрастает до 38%. В тонкой пыли слитозема с помощью электронной микроскопии обнаружено еще большее количество шариков со шпинельной структурой. Их средний диаметр крупнее 150 нм, но магнитная восприимчивость тонкой пыли ниже = 25·10-6. Видимо, шпинель в составе шариков представлена не только магнетитом, но и продуктом его окисления – гематитом.

Большое содержание в почвах активных смектитов способно повлиять на окисление частиц магнетита до гематита. Это доказано в убедительном лабораторном опыте (Осипов, 1978) при изучении магнитной восприимчивости глинистых минералов, смешанных с 4% сильномагнитного магнетита (табл. 5). При контакте с монтмориллонитом в водной среде крупнозернистого (50 мкм) магнетита магнитная восприимчивость смеси уменьшается до = 91·10-6, по сравнению с такой же смесью с гидрослюдой = 238·10-6 и, особенно, со смесью с инертным каолинитом = 335·10-6. Монтмориллонит в водной среде способствует энергичному окислению магнетита. Существует предположение, что окисление идет за счет кислорода, адсорбированного на поверхности монтмориллонита (Осипов, 1978).

Таблица 5. Магнитная восприимчивость смесей глинистых минералов с магнетитом в дозе 4% (Осипов, 1978) Глинистый минерал в смеси Размер магнетита, мкм Видимо, низкая магнитная восприимчивость тонкой пыли ставропольского слитозема объясняется обилием активных частиц смектитов, окисляющих магнетит. Окисляющее влияние глинистых минералов – в меньшей мере гидрослюды и в большей мере смектитов – проявляется в снижении количества сильномагнитного магнетита в почвах с большим содержанием активных глинистых минералов (смектитов). В почвах с однородным составом глинистых минералов количество сильномагнитного магнетита уменьшается по мере утяжеления гранулометрического состава.

Магнетит приурочен к почвам легкого гранулометрического состава. Так, при анализе данных Файна с соавт. (Fine et al., 1989), полученных для почв прибрежной зоны северной Калифорнии (рис. 7), обнаружена обратная зависимость содержания магнетита от количества илистых частиц в почве. Очевидно, что в тяжелых по гранулометрическому составу почвах сильномагнитная шпинель почти не образуется. Она типична для почв легкого гранулометрического состава.

Приуроченность магнетита к легким разностям установлена для слитых солонцеватых черноземов Ставрополья (Водяницкий, Роговнева, 1993). Из-за разнообразия состава слоистых силикатов в черноземах, зависимость ил оказалась не очень строгой, но все же она существует. Статистическая связь между магнитной восприимчивостью и содержанием илистых частиц получилась обратной, что подтверждает окисляющее влияние глинистых минералов на сильномагнитный магнетит.

На устойчивость магнетита в почвах влияют и другие причины, например, воздействие минеральных солей. Устойчивость сильномагнитного магнетита снижается в сильнозасоленном черноземе (Водяницкий, Роговнева, 1993).

На рис. 8 представлена зависимость магнитной восприимчивости черноземов от суммы водорастворимых солей. С увеличением содержания солей магнитная восприимчивость чернозема уменьшается.



Рис. 7. Зависимость содержания магнетита от количества илистых частиц в почвах прибрежной зоны северной Калифорнии в районе Мендоцино (Fine et al., 1989). 1 – терраса высотой 168 м; 2 – то же, 112 м.

Резкий спад значений начинается при росте содержания солей в почве свыше 0.4%.

Дальнейшее увеличение засоленности черноземов уже мало влияет на снижение магнитной восприимчивости. Таким образом, минеральные соли в слитых черноземах ингибируют формирование магнетита (Водяницкий, Роговнева, 1993). Относительно малые значения магнитной восприимчивости 40·10-6 см3/г указывают на несущественный вклад хемогенного синтеза магнетита из ионов Fe(II), несмотря на благоприятную слабощелочную реакцию среды в черноземе: рНводн 7–9.

Химический состав шпинельных шариков мы изучали в лесных почвах Русской равнины.

Шпинельные шарики все оказались мелкими, но различными по характеру замещения Fe.

В конкрециях этой дерново-подзолистой почвы шариков Mnшпинелей оказалось гораздо меньше, чем в почве в целом. Но было много частиц обломочного литогенного магнетита и Тiмагнетита, которые, видимо, служат зародышами железистых Рис. 8. Статистическая связь магнитной восприимчивости с счет твердофазного превращения сорбированного Fe(II) на содержанием в черноземах поверхности гидроксидов Fe(III). Химия и минералогия илистых частиц (А) и суммы гидрогенного, биогенного магнетита пока мало изучены.

водорастворимых солей (Б). Микроорганизмы участвуют главным образом в редукции гидроксидов Fe(III), а также обеспечивают необходимые значения ЕН (ре) и рН. В отсутствии лигандов биогенное Fe(II), сорбированное на рентгеноаморфных гидроксидах железа, за счет твердофазной конверсии приводит к образованию магнетита (Lovley, 1991; 1995).

Детальные исследования новообразованных соединений железа с последующим термодинамическим расчетом провели Бриннан и Линдсей (Brennan, Lindsey 1998). В специальном реакторе в переменных редокс условиях изучали продукты растворения рентгеноаморфной гидроокиси железа Fe(OH)3, гематита Fe2O3 и почв с высоким содержанием С орг. Редукция оксидов железа привела к их растворению и последующему осаждению двух разных продуктов. При малом добавлении О2 (0.2 мл в воздухе) образовался кристаллический магнетит Fe3O4, а при сильной аэрации (15 мл О2 в воздухе) осадок был представлен рентгеноаморфным магнетитом. Дальнейшее насыщение кислородом увеличило рН с 2.2 до 3.7 и перенасытило суспензию Fe2+ относительно магнетита. Это окисление суспензии изменило цвет с темно-коричневого до зеленого, отражая образование грин раста.

Напомним, что критическое значение показателя парциального давления водорода в растворе rH 19 используется для диагностики глеесолей (World reference…, 1998). Таким образом, рентгеноаморфный магнетит образуется в условиях, характерных для оглеения.

Гидрогенный дисперсный магнетит быстро (за 3–12 ч) образуется в нейтральной и щелочной среде за счет топотактической твердофазной реакции рентгеноаморфной гидроокиси железа, сорбировавшей Fe(II) (Cornell, 1988; Mann et al., 1989; Tronc et al., 1992).

Магнетит – единственный продукт реакции при низком отношении Fe(II):Fe(III) 0.5, что близко к стехиометрии магнетита. При более высоком отношении Fe(II):Fe(III) или в присутствии карбонатов кроме магнетита образуются грин раст и сидерит (Taylor, 1980).

Значительное содержание фосфатов ингибирует образование магнетита за счет сорбции Р частицами рентгеноаморфной гидроокиси железа (Couling, Mann, 1985).

В последние годы достигнут большой прогресс при изучении биогенных Fe(II)-минералов в присутствии бактерий железоредукторов. В опытах микробиологов (Fredrickson et al., 1998;

Lovley, 1987) доказано, что ультрадисперсный магнетит представляет собой конечный продукт биологической диссимиляционной редукции гидроксидов Fe(III). У частиц биогенного магнетита размеры 10–50 нм, причем доминируют самые тонкие кристаллы. Это означает, что большинство кристаллов магнетита находится в суперпарамагнитном состоянии, так как критический диаметр стабильных однодоменных частиц 30 нм. Магнитный анализ показал, что ~96% частиц биогенного магнетита суперпарамагнитны (Moskowitz et al., 1989).

Устойчивость магнетита в почвах зависит от многих факторов, включая рН, ре и СО2.

Образование магнетита инициирует высокое содержание рентгеноаморфных гидроксидов железа, а ингибирует большое количество Р. Согласно термодинамике при атмосферной концентрации СО2 магнетит превращается в сидерит, когда показатель rH достигает 4.4.

Магнетит как продукт неполного восстановления Fe(III) неустойчив в присутствии органического вещества как донора электронов. Термодинамический расчет показывает, что при дальнейшей редукции из магнетита образуются сидерит и/или вивианит (Fredrickson et al., 1998).

Карбонат железа FeСО3 относится к группе кальцита. В его составе часто в небольшом количестве присутствует Са, особенно когда сидерит представляет собой продукт замещения кальцита. Сидерит чаще образуется в торфяных почвах, чем в минеральных. Его образование связывают с бактериальным разложением органического вещества, совмещенного с диссимиляционной редукцией железа при слабощелочной реакции среды (Rye et al., 1990).

Иногда в кальците часть Са2+ замещена на Fe2+. Минерал Fe(II)-кальцит называют также феррокальцитом.

В ходе биологической редукции рентгеноаморфный Fe(III)-гидроксид полностью трансформируется в смесь сидерита и вивианита в бикарбонатном буфере с внесением 4 мкм Р уже через 7 сут (Zachara et al., 1998).

Важные микробиологические исследования провела Л.Г. Заварзина (2001). Изучено влияние физико-химических условий на образование Fe(II)-минералов при росте бактерий 2D.

Thermacetophila. Образование магнетита наблюдалось при значительном избытке аморфной гидроокиси железа. Если же ее количество было уменьшено в 2–4 раза, то восстановленной фазой был сидерит, что связано с относительным увеличением концентрации СО2 и снижением ЕН.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«УДК 57.042 : 612.821 ПЕРЕСТРОЙКИ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ Черный С.В.1, Моисеенко Е.В.2, Павленко В.Б. 1, Семенюк В.П2., Лисинчук В.В2., Коваленко А.А. 1, Мадяр С.-А. И. 2, Ковалевская Е.Э. 2 1 Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Украина, e-mail: neurolab@mail.ru 2 Национальный антарктический научный центр МОН Украины, г. Киев Проведено исследование особенностей электрической активности головного...»

«ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ОСНОВЫ БИОХИМИИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению 240000 Химическая и биотехнологии специальности 240406.65 Технология химической переработки древесины всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 УДК 547:577.1 ББК 24.2 О-64 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии Сыктывкарского лесного института...»

«ПРОГРАММА вступительного испытания для поступающих на обучение по направлению подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре 06.06.01 – Биологические науки Предмет Специальная дисциплина (БИОЛОГИЯ) Утверждено на заседании экзаменационной комиссии, протокол № от _ марта 2014 года. Председатель экзаменационной комиссии _ Г.Г. Соколова Раздел БИОХИМИЯ ВВЕДЕНИЕ Биохимия как наука о веществах, входящих в состав живой природы, и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений. Предмет и...»

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ОСТРЫЕ ОТРАВЛЕНИЯ Москва 2010г. 0 Оглавление 1. Актуальность проблемы. Введение.2 2. Эпидемиология..8 3. Формы отравления..13 4. Форма токсического вещества.16 5. Диагностика отравлений.18 6. Дифференциальная диагностика.23 7. Лабораторная диагностика.25 8. Основные составляющие лечения.27 9. Основные методы детоксикации организма.33 10....»

«Говорят, что в жизни всякое может случиться. И все же трудно представить себе случай, когда не только из истории, но даже из памяти с корнем — безапелляционно и бессердечно — вырывается все то, что связано с именем человека, который все-таки жил, действовал и оставил после себя недюжинные результаты труда и таланта, признанные обществом материальные и духовные ценности. Извлечения из двух забытых документов Передо мной относительно небольшая, в коленкоровом переплете книга, которая дорога мне...»

«Создание технологии История науки, философии и техники. является не только областью знаний, имеющих громадное значение для выяснения истины, ее изучение необходимо и для правильной оценки современного знания и техники, и для создания столь необходимой, особенно у нас, преемственности научного творчества. В.И. Вернадский [1]. Радиохимическая технология выделения плутония из облученного урана является, по признанию специалистов, самой сложной и опасной частью уранового проекта [2, 3]. Об этом...»

«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,...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан факультета агрохимии и почвоведения, профессор Л.М. Онищенко _ 2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины: Бухгалтерский учет по направлению 110101 Агрохимия и агро-почвоведение для специальности 110101.65 Агрохимия и почвоведение Факультет агрохимии и почвоведения Ведущая кафедра теории бухгалтерского учета Дневная форма обучения Вид учебной работы Курс, Всего часов семестр Лекции 5, IХ 18 Практич.занятия (семинары) 5, IХ 12 Всего аудиторных занятий 5, IХ 30 Самостоятельная работа...»

«Ю.В. Петров ФИЛОСОФИЯ КУЛЬТУРЫ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТОМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2010 ББК 87.2 УДК 130.2 П 30 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ ИЗДАНИЯ ТРУДЫ ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА: проф. Г.Е. Дунаевский – председатель коллегии, проректор ТГУ; с.н.с. М.Н. Баландин – ответственный редактор издания, зам. председателя коллегии; с.н.с. В.З. Башкатов – член коллегии ЧЛЕНЫ КОЛЛЕГИИ, РУКОВОДИТЕЛИ НАУЧНЫХ РЕДАКЦИЙ ПО НАПРАВЛЕНИЯМ: д.т.н., проф. А.А. Глазунов – научная редакция Механика, математика; д.т.н., проф....»






 
© 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.