WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 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 9 ] --

В условиях длительного переувлажнения карбонаты в почвах отсутствуют в силу полной растворимости. Но при умеренном переувлажнении карбонаты сохраняются, хотя их состав изменяется. Такое явление обнаружено в гумидном ландшафте в материнской породе, содержащей карбонаты, а также в буроземе грубогумусном оподзоленном в нижней части склона, где карбонатная порода обогащена кальцитом (Пинежский р-н, Архангельская обл.). В этих увлажненных местах Fe(II)-кальцит (феррокальцит) обнаружен прямым методом рентгенфлуоресцентного анализа при электронной просвечивающей микроскопии (Водяницкий и др., 2003). Феррокальцит содержит до 5% Fe2+. Феррокальцит не является устойчивым минералом.

При развитии восстановительных условий он распадается; при этом карбонаты в виде ионов мигрируют, а из Fe2+ в период увеличения ЕН образуется гетит. Таким образом, наличие феррокальцита отражает умеренно увлажненный режим почв.

Это распространенный фосфат железа с химической формулой Fe3(РО4)2. Обычно часть Fe2+ окислена до Fe3+. В свежем виде его частицы бесцветные и прозрачные, при окислении на воздухе они темнеют, в почвах у окисленного вивианита синий цвет (Перельман, 1975).

Вивианит образуется в болотных почвах (Postma, 1981; Suess, 1979), где он находится в сидерит-вивианит ассоциации (Ковалев, 1985).

В гетитовой суспензии в присутствии бактерий S. algae сначала образуется вивианит, а затем – смесь вивианита с сидеритом. В отсутствии хинонов, которые выполняют функцию электронного челнока, и в отсутствие фосфора сидерит был единственным кристаллическим продуктом растворения гетита FeООН. Внесение фосфора и низкая концентрация Fe(II) в растворе приводят к осаждению вивианита, а высокая концентрация Fe(II) – к совместному образованию вивианита и сидерита. Вивианит более устойчивый продукт осаждения Fe(II), так как его растворимость при концентрации Р = 4 мМ ниже, чем сидерита (Roden, Urrutia, 2002).

Соотношение между общим содержанием Fe2+ и водного РО4 в ходе биологической редукции гетита и гематита вполне согласуется со схемой осаждения вивианита и сидерита (Zachara et al., 1998). Выпадение осадков сидерита и вивианита начинается после перенасыщения раствора Fe2+. Расчет показывает, что вивианит сохраняется как единственная фаза пока все содержание внесенного Р не израсходуется, при Fe2+ 5 мМ. При более высокой концентрации Fe2+ сидерит осаждается совместно с вивианитом. Таким образом, вивианит характерен для зафосфаченных болотных почв.

Свойства. Пирит и пирротин относятся к классу сульфидов. Структура пирита FeS2 имеет в основе элементарную ячейку с ионами Fe в вершинах куба и в центре каждой грани, образуя гранецентрированную кубическую ячейку. Пирит является наиболее распространенным минералом из группы сульфидов железа.

Пирротины FeS1+х разделяются на гексагональную слабомагнитную и на моноклинальную ферримагнитную разновидности. У гексагонального слабомагнитного пирротина величина х 0.1, параметры его ячейки следующие: а = 0.595 нм, с = 1.172 нм. Параметры ячейки моноклинального ферримагнитного пирротина, характеризуемого 0.1 х 0.17: а = 1.190, b = 0.686, с = 2.773 нм (Водяницкий, 2003).

Важнейшее свойство сульфидов железа – неустойчивость в окислительной обстановке.

Окисление их влечет за собой подкисление почвы, часто очень сильное. Окисление пирита записывают в виде обобщенной реакции Эта реакция связывает между собой только начальные и конечные продукты окисления пирита. Фактически ее механизм гораздо сложнее.

Окисление сульфидов железа в почве протекает с участием различных тионовых бактерий.

Они окисляют не только пирит, но и элементарную серу, покрывающую тонким защитным слоем поверхность частиц пирита. По сравнению с чисто химическим разложением пирита бактериальное его окисление значительно ускоряется. При воздействии штаммов Тhiobacillus ferrooxidans скорость окисления пирита возрастает в 2–13 раз (Красильников, Шоба, 1997).

Продукты окисления. В результате окисления сульфидов железа теоретически возможно образование целого ряда сульфатов. Но устойчивы в сульфатнокислых почвах только ярозит КFe3(SO4)2.(OH)6 и натроярозит NaFe3(SO4)2.(OH)6. Эти минералы образуются в очень кислой среде с рН 2–4. Повышение значений рН до 5 приводит к окислению сульфатов железа до ферригидрита (Красильников, Шоба, 1997).

Типичный профиль сульфатнокислой почвы выглядит так. Внизу залегает влажная почвообразующая порода, содержащая неокисленный пирит. Реакция среды в нижнем горизонте близка к нейтральной. Над ним находится горизонт активного окисления пирита с высокой кислотностью, вплоть до рН 2, с ярко-желтыми пятнами сульфида железа – ярозита. Верхний горизонт представляет собой охристую ферригидритсодержащую массу с умеренно кислой реакцией среды.

Распространение. Широко распространены сульфатнокислые почвы на современных морских отложениях. Эти низко плодородные почвы маршей и мангров с желтыми пятнами ярозита получили название «кошачьих глин». В тропиках в зоне распространения пиритсодержащих пород осушение маршей и мангров ведет к быстрому развитию сульфатнокислого процесса.

Кроме тропиков, сульфатнокислые почвы представлены в Северной Европе: в Швеции, Финляндии. Известны почвы, образовавшиеся на древних морских сульфидсодержащих отложениях. К ним относятся арктические пустынные почвы на черных сульфидсодержащих сланцах на северных островах Канады (Foscolos, Kodama, 1981). У этих темноцветных маломощных почв высокая кислотность: рНводн = 3.0–4.5, что необычно для арктических почв.



Присутствуют сульфаты, такие как ярозит и гипс. Валовое содержание серы достигает 2.0– 3.5%. Среди микробов преобладает Тhiobacillus ferrooxidans.

В России сульфатнокислые почвы встречаются на Карельском перешейке (Красильников, Шоба, 1997). Здесь их выделяют на низком таксономическом уровне. Поскольку их своеобразие связано с локальными условиями почвообразования на сульфидсодержащих породах, то их выделяют на уровне рода в типах грубогумусовых буроземов и болотноподзолистых почв. В профиле интразональных сульфатнокислых почв образуются такие минералы, как ярозит, гипс, оксиды и гидроксиды железа. Ярозит и гипс не формируют объемных скоплений в почвах. Основные продукты сульфатнокислого процесса представлены гетитом и гематитом.

В Абхазии пирит и пирротин сохраняются в латеритном конкреционном горизонте желтоземно-подзолистых почв (Ильина и др., 1996). Латеритный сульфидсодержащий конкреционный горизонт не является продуктом почвообразования в зоне гипергенеза. В настоящее время под воздействием педогенеза происходит постепенное разрушение этого латеритного горизонта.

Выделяют антропогенные сульфидсодержащие почвы. К ним относятся маршевые почвы на побережье Атлантического океана в штате Мериленд, США (Griffin et al., 1989). Сульфиды Fe, Zn, Cu, Ni, Cd образовались в результате поступления тяжелых металлов с промышленными отходами. Эти сульфиды концентрируются в верхней 40-сантиметровой толще почвы. В самой верхней части почвы (0–15 см) сульфиды железа окислены, сульфиды других металлов оказались более устойчивыми к окислению.

В России антропогенное сульфидообразование в пойменных почвах связано с поступлением серы с промышленными стоками (Трухина, 1988). В аллювиальных почвах на территории Ивановской обл. сульфиды железа образовались в гумусовом горизонте. Здесь валовое содержание S в 3–5 раз больше, чем в почвах водоразделов.

Обобщенно устойчивость минералов представляют в виде диаграмм устойчивости в координатах основных физико-химических параметров, в частности, рН–ЕН и [Fe]–ЕН. Хотя такие обобщенные диаграммы, построенные на основе термодинамических расчетов, могут не согласовываться с реальными условиями ввиду не учета дополнительных факторов (концентрации бикарбонатов, фосфатов и т.п.), все же они могут быть полезны. Для оглеенных почв наиболее важна область низких значений ЕН, где устойчивы продукты редукции Fe(III).

Поскольку образование Fe(II)-минералов в почве происходит при активном участии биоты, то представляет интерес выявить области устойчивости биогенных Fe(II)-минералов.

Одна из ранних диаграмм устойчивости Fe-минералов составлена Гаррельсом в 1960 г. Она опубликована на русском языке в монографии Дегенса (1967) (рис. 9) и воспроизводится до сих пор в современных пособиях (Заварзин, Колотилова, 2001). Согласно ей магнетит устойчив в щелочном интервале при рН 8.5 и при низком значении ЕН, более низком, чем для сидерита. Нанесем на эту диаграмму область магнетита, образовавшегося в опытах Фредриксона (Fredrickson et al., 1998). Как видно, магнетит попадает в теоретическую область стабильности сидерита. Данная диаграмма не согласуется с тем фактом, что магнетит представляет собой только частично восстановленный минерал, тогда как сидерит – полностью восстановленный. Сидерит стабилен при более низком значение ЕН, чем магнетит (Fredrickson et al., 1998, Roh et al., 2003).

При высокой аэрации осаждался минерал более растворимый, чем кристаллический магнетит, но с тем же самым отношением Fe2+:Fe3+. В отличие от кристаллического магнетита, который образуется при величине парциального давления водорода rH = 2 (ре + рН) ~7.2, рентгеноаморфный магнетит образуется в широком интервале значений показателя rH от 10 до 22, вблизи области аморфной гидроокиси железа Fe(ОН)3 (Brennan, Lindsey 1998). При дальнейшем росте показателя rH свыше 22 рентгеноаморфный магнетит растворяется.

На современной диаграмме (рис. 10) фактические условия образования и сохранения Fe(II)минералов: магнетита, сидерита и вивианита – согласуются с физико-химией (Roh et al., 2003).

Однако новая диаграмма небезупречна в геохимческом смысле: область сидерита простирается вплоть до рН 10.

Рис. 9. Поля стабильности гематита, магнетита, сидерита и пирита при температуре 25С и давлении 1 атм.

Содержание СО2 1 М, серы 10-6 М, активность Fe(II) 10-6 М (по Дегенсу, 1967). Заштрихованная трапеция отражает область стабильности биогенного магнетита в опыт Фредриксона с соавт. (Fedrickson et al., 1998).

Рис. 10. Поля стабильности липидокрокита, магнетита, сидерита в координатах ЕН–рН в системе Н2О–Fe–СО при температуре 25С и давлении 1 атм. Парциальное давление О2 10-2 атм, активность Fe(II) 10-6. Пунктиром показана граница устойчивости сидерита при рН 8,5 согласно составу почвенно-грунтовых вод с доминированием двухвалентных катионов. Область стабильного магнетита ограничена пунктиром при рН 6,5, ниже которого магнетит неустойчив. Разделение областей устойчивости магнетита на аморфный и кристаллический выполненно по условию 2(ре + рН) = 10 (Brennan, Lindsey, 1998). Заштрихованный прямоугольник отражает область стабильности биогенного магнетита в опытах Фредриксона с соавт. (Fedrickson et al., 1998). Крестики относятся к абиогенному грин расту, одному или вместе с сидеритом в опытах Тейлора (Taylor, 1980).

Между тем, геохимики установили, что из почвенного раствора, содержащего бикарбонат кальция, карбонаты осаждаются в нейтральной и слабощелочной среде до рН 8.5 (Перельман, 1975). При более высоком рН почвенные воды характеризуются как содовые, и из них выпадает в осадок карбонат натрия Na2CO3. Геохимики доказали, что поведение Ca(II) и Fe(II) сходно, но резко отлично от поведения Na(I) (Перельман, 1975). В связи с этим, на диаграмме рис. 10 область устойчивости сидерита ограничим значениями рН 8.5.

На этой диаграмме мы разделили область устойчивости магнетита на две: области «аморфного» и кристаллического магнетита по граничному условию rH = 10 (Brennan, Lindsey, 1998). На диаграмму также нанесли области стабильности биогенного магнетита в опытах Рога с соавт. (Roh et al., 2003) и Фредриксона с соавт. (Fredrickson et al., 1998). Более «высокое»



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«В.В. Войцеховский, Ю.С. Ландышев, А.А. Григоренко БРОНХОЛЕГОЧНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ ХРОНИЧЕСКОГО ЛИМФОЛЕЙКОЗА И МНОЖЕСТВЕННОЙ МИЕЛОМЫ Благовещенск – 2009 УДК 616.155.392.2+616-006.448:616.233 ББК (р) 54.11 Авторы: В.В. Войцеховский, Ю.С. Ландышев, А.А. Григоренко Бронхолегочные осложнения хронического лимфолейкоза и множественной миеломы. – Благовещенск: ОАО ПКИ Зея, 2009 г. – 303 с. Рецензенты: Директор научно-исследовательского института пульмонологии, заведующий кафедрой пульмонологии ФПО...»

«М И Н СК БГУ 2012 УДК 60(035)(075.8) ББК 30.16я2я73 В24 С о с т а в и т е л и: О. Б. Русь, А. М. Ходосовская, А. Н. Евтушенков Р е ц е н з е н т ы: кафедра биотехнологии и биоэкологии Белорусского государственного технологического университета (зав. кафедрой кандидат химических наук, доцент В. Н. Леонтьев); доцент кафедры микробиологии Белорусского государственного университета кандидат биологических наук, доцент Р. А. Желдакова © БГУ, 2012 ISBN 978 985 518 736 4 ПРЕДИСЛОВИЕ Биотехнология...»

«Предисловие _ 4 Введение 7 Немного о пище натуральной и искусственной 13 Биологически активные препараты Каталисис 33 Косметика и космецевтики _ 57 Косметика – линия Каталисис 72 Гранекс _ 80 Сикатрикс _ 106 Меланил 122 Реторна _ 134 Блю Кап 146 Заключение 152 Список литературы _ 155 Приложения _ 167 3 Предисловие О многообразии растительных и животных продуктов, употребляемых человеком в пищу, написано очень и очень много, и, очевидно, это вечная тема, так как пища является не только...»

«К ТРИДЦАТИЛЕТИЮ СОВЕТСКОЙ ФИЗИКИ ТРИДЦАТЬ ЛЕТ СОВЕТСКОЙ ОПТИКИ Т. П. Кравец 1 ОПТИКА В ДОРЕВОЛЮЦИОННОЙ РОССИИ. Интерес к оптике, практической и научной, отмечается уже на самых ранних стадиях развития русской науки, В Физико-математическом институте Академии Наук ещё недавно можно было видеть огромные вогнутые зеркала, шлифованные руками сподвижника Петра, известного Брюса. Член С.-Петербургской Академии Леонард Эйлер разработал здесь один из первых опытов волновой теории света, а другой её...»

«II ОБЛАСТНОЙ КОНКУРС ЮНЫХ ХИМИКОВ ПРОГРАММА КОНКУРСА И ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ УЧАСТНИКОВ Ивановский государственный химико-технологический университет г. Иваново, 26–27 ноября 2009 г. 1 Программа II Областного конкурса юных химиков и тезисы докладов участников. Иваново, Ивановский государственный химико-технологический университет, 2009. – 86 с. Сборник содержит материалы II Областного конкурса юных химиков, который состоялся 17 и 18 декабря 2009 года в г. Иваново на базе Ивановского государственного...»

«Принят Государственной Думой 12 марта 1999 года Одобрен Советом Федерации 17 марта 1999 года (в ред. Федеральных законов от 30.12.2001 N 196-ФЗ, от 10.01.2003 N 15-ФЗ, от 30.06.2003 N 86-ФЗ, от 22.08.2004 N 122-ФЗ, от 09.05.2005 N 45-ФЗ, от 31.12.2005 N 199-ФЗ, от 18.12.2006 N 232-ФЗ, от 29.12.2006 N 258-ФЗ, от 30.12.2006 N 266-ФЗ, от 26.06.2007 N 118-ФЗ, от 08.11.2007 N 258-ФЗ, от 01.12.2007 N 309-ФЗ, от 14.07.2008 N 118-ФЗ, от 23.07.2008 N 160-ФЗ, от 30.12.2008 N 309-ФЗ, с изм., внесенными...»

«Книга издана при содействии специализированного фонда управления целевым капиталом для поддержки деятельности научно исследовательских работ в области биологии и медицины ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ Савельев С.В. С12 Дагор: искусство фотографии / С.В. Савельев. — М.: ВЕДИ, 2009. — 100 с.: ил. ISBN 978 5 94624 021 5 В книге описаны история создания и художественные возможности известных фотографических объективов анастигматов Дагор производства фирмы К. Герца. Подробно рассмотрена конструкция объектива и...»

«Утверждаю: Ректор _И.А. Носков 2011_ г. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 020100.68 Химия Магистерская программа Физическая химия Квалификация Магистр Форма обучения (очная) Самара 2011 г. Содержание Стр. 1 Общие положения.. 2. Компетентностно-квалификационная характеристика выпускника магистратуры по направлению 020100.68 Химия (магистерская программа Физическая химия.. 2.1 Характеристика ООП подготовки магистров. 2.2 Компетенции...»

«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...»

«ЖИЗНЬ ОДНОГО ХИМИКА ВОСПОМИИАШШ H667-H91L7 ТОМ 1 НЬЮ ИОРК 1945 ПАМЯТИ НЕИЗВЕСТНОГО ХИМИКА Автор. Приготовляемое к печати издание Воспоминаний В. Н. Ипатьева на английском языке выпускает Stanford University Press (Stanford University, California) под редакщей Hoover Library of War, Revolution, and Peace, которой мне уступлено исключительное право издания моих воспоминаний на всех языках, кром-fe русского, — на условиях, предусмотренных нашим соглашением. ВВЕДЕНИЕ. Цель этой книги познакомить...»






 
© 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.