WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 19 |

«Диагностика переувлажненных минеральных почв РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА Ю.Н. ВОДЯНИЦКИЙ Диагностика ...»

-- [ Страница 3 ] --

Моделирование включало биоредукцию органического вещества за счет аэробных процессов, редукции Mn и Fe и метаногенеза. В модели использованы опубликованные данные по кинетике процессов распада органического вещества. Учитывалось влияние 3-х микробных популяций: аэробов, редукторов Mn и Fe и метаногенов. Согласно модели, за 12 лет 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 за счет редукции Mn – 5%, редукции Fe – 19% и метаногенеза – 36%. Таким образом, в ходе анаэробных процессов деградировало более половины распавшихся органических поллютантов.

Биологическая редукция Fe(ОН)3 должна сказываться не только на количестве, но и на качестве гумуса оглеенных горизонтов. В редокс отношении состав гумуса крайне неоднороден. Его компоненты различаются по степени окисленности; они выступают и как окислители, и как восстановители. Различие в энергии гуминовых (ГК) и фульватных (ФК) кислот значительное. Если оценивать энергию по теплоте сгорания, то в дерново-подзолистых почвах она достигает для гуминовых кислот в среднем 18, тогда как для фульвокислот – только 12 кДж/г (Орлов, 1990).

Иногда в оглеенных лесных почвах снижение отношения С гк : С фк может быть результатом потери энергии гуминовых кислот за счет редукции Fe(III). Савич с соавт. (1999) приводят такие результаты. В автоморфных серых лесных почвах Западной Сибири отношение С гк : С фк достигает 1.5-2.0. Оглеение приводит с снижению гуматности гумуса. В глубинно оглеенных почвах это отношение уменьшается до 1.0, а в поверхностно оглеенных – до 0.6-0.7.

Подчеркнем важное обстоятельство. Соединения Fe(III) редуцируются только за счет активных фракций органического вещества. Низко энергетическая, плохо разложившееся торфянистая масса не способна выступать источником энергии для редукционных процессов.

Вероятно, в связи с этим в пределах мерзлотно-таежной области Восточной Сибири широко распространены мерзлотные гидроморфные неглеевые почвы (Соколов, 1980). Обычно на поверхности почв имеется торфянистый слой мощностью ~10см. Под ним располагается бурый влажный горизонт ВО с высоким содержанием гумуса 9-30%; причем гумус С фк = 0.6-0.7 и содержит много негидролизуемого остатка 60-70%. Наличие низко энергетического фульватного гумуса и обилие инертного негидролизуемого остатка снижает энергетическую ценность органического вещества. Переувлажненные криоземы не содержат железистых новообразований и отличаются равномерным распределением свободного железа без локального обезжелезнения и ожелезнения. Для них характерно высокое содержание свободных соединений, которое достигает 3-5% (Fe2О3)дит. Таким образом, процессы редукции и обезжелезнения, характерные для европейских оглеенных почв, не развиваются в переувлажненных азиатских криоземах.

Органическое вещество как электронный челнок. Важным является вопрос о характере контакта клеток бактерий с частицами (гидр)оксидов железа. Первоначальные модели микробного восстановления Fe(III) допускали, что микроорганизмы нуждаются в прямом физическом контакте с частицей (гидр)оксида железа (Munch, Ottow, 1980; Fischer, 1988).

Скорость редукции значительно увеличивается, когда микробные клетки могут свободно перемещаться. Прямой контакт между относительно крупной клеткой бактерии и поверхностью оксида представляет собой существенную часть процесса биохимической редукции. Электроны, освобождаемые в ходе метаболического окисления органического вещества, переносятся к поверхности (гидр)оксида железа, что ведет к образованию Fe2+ и его отделению от поверхности минерала (Coates, Ellis et al., 1998; Lovley, 1987).

В настоящее время известно, что диссимиляционные железовосстанавливающие бактерии используют различные стратегии для переноса электронов к Fe(III) (Coates et al., 1999, Luu, Ramsay, 2003). Некоторые бактерии, такие как Shewanella spp. и Geothrix spp., продуцируют комплексообразующие соединения и так называемые «электронные челноки». В качестве электронного челнока могут выступать соединения, способные участвовать в обратимых редокс реакциях. Молекула электронного челнока восстанавливается микроорганизмом, выступая в качестве терминального акцептора электронов, затем переносит электрон(ы) к (гидр)оксиду железа, восстанавливая его, и снова становится окисленной (рис. 2). Одна такая молекула может окисляться и восстанавливаться множество раз и значительно стимулировать восстановление Fe(III). Благодаря электронному челноку бактерии-редукторы не нуждаются в прямом контакте с частицей (гидр)оксида железа.

Лавли с соавт. установили, что в качестве электронного челнока может выступать почвенный гумус (Lovley, Blunt-Harris, 1999; Lovley et al, 1996; Lovley et al., 1998). В качестве лабораторного аналога гумуса используют хиноны, представляющие собой важную группу гуминовых акцепторов электрона. С участием хинонов изучается как абиотический, так и биологический перенос электронов.

В опытах с бактериями Geobacter metallireducens (рис. 3) изучали кинетику редукции гетита FeOOH и гематита Fe2O3 за счет энергии окисления ацетата до СО2 в присутствии или отсутствии почвенного гумуса или АХДС (Lovley et al., 1998).

Рис. 3. Кинетика биологической редукции гетита FeOOH (А) и гематита Fe2O3 (Б), выраженная через содержание Fe(II) в вытяжке 0.5 н. HCl.

Степень редукции минералов оценивали по содержанию Fe(II) в вытяжке 0.5 н. HCl. За 3 ч опыта без добавки электронных челноков редукция гетита и гематита была незначительной, но очень заметно возросла при добавлении в систему гумуса или антрахинон-дисульфоната.



Очевидно, АХДС и гуминовые кислоты обеспечивают перенос электронов к частицам (гидр)оксидов железа с одновременным окислением челнока. Таким образом, функция органического вещества как электронного челнока очень важна при редукции (гидр)оксидов железа. Все железовосстанавливающие бактерии, изученные до настоящего времени, включая Geobacter metallireducens и Shewanella alga, способны использовать гуминовые кислоты и антрахинон-дисульфонат в качестве акцептора электронов в реакции биологического окисления ацетата, лактата или водорода (Coates, Ellis et al., 1998; Lovley et al., 1996; Lovley et al., 2004). Восстановленные гуминовые кислоты способны переносить электроны к Fe(III) в результате химической реакции (Lovley et al., 1996, Lovley et al., 1998), образуя Fe(II) и регенерируя окисленную форму гуминовых кислот. Таким образом, гуминовые кислоты выступают в качестве экзогенного челнока электронов и могут многократно переносить электроны к (гидр)оксидам железа.

Обычно в почвах органическое вещество представлено обеими группами, например, сахарами как источниками энергии и хинонами как электронным челноком. Но нехватка одной из групп способна затормозить редукцию Fe(III).

В противоположность оглеению, другое, крайнее проявление гидроморфизма – торфообразование – можно рассматривать как процесс накопления органического вещества в гидроморфных условиях при недостатке акцепторов электронов, в частности, при дефиците Fe(III), а также при недостатке электронных челноков, когда скорость накопления низкореакционной органической массы превышает скорость ее биохимического распада.

Именно этот распространенный тип оглеения подробно описан Высоцким (1962). В статье «Глей» он определил глеегенез как процесс «раскисления окиси железа, превращению ее в соединения закиси и затем вынос водой, т.е. выщелачивание» (с. 88). При этом подчеркивается, что оглеение развивается за счет растворения «… буро-желтых, желто-бурых и тому подобно окрашенных окисью железа глин, суглинков и супесей…» (с. 87-88). Таким образом, данная форма глея характерна для почв с исходно развитым оксидогенезом железа.

Зайдельман (1992) характеризует «… глееобразование как почвообразовательный процесс, протекающий в анаэробных условиях при обязательном участии гетеротрофной микрофлоры и наличии органического вещества в условиях постоянного или периодического обводнения отдельных горизонтов или всего профиля. Глееобразование сопровождается переходом окисных соединений в закисные и несбалансированным выносом железа» (с. 12). В этих формулировках подчеркивается ведущая роль процесса обезжелезнения. Но поскольку форма оглеения в виде обезжелезнения не единственная, то для деферритизированного глея дадим особый индекс Gdf.

В Международной базе почвенных данных (World reference…, 1998) обезжелезненный глей не выделен. В обезжелезненном глее минимальное значение отрицательного логарифма парциального давления водорода rHмин может сильно превышать критическое (19) благодаря тому, что биологически доступное Fe(III) вынесено из горизонта.

Образование обезжелезненного глея наиболее типично для промывного режима влажности.

Об этом говорят модельные опыты Зайдельмана (1992), в ходе которых отмечена значительная потеря свободного Fe (наряду с преобладанием потери силикатного Fe) при промывном режиме, который способствует выносу Fe(II) как продукта реакции и развитию редукции все новых Fe(III)-содержащих частиц.

Растворение (гидр)оксидов железа по-разному развивается в почвах на бескарбонатных и карбонатных породах. Это убедительно показано в модельном опыте Зайдельмана (1992) с двумя суглинками: лёссовидном бескарбонатном и моренном карбонатным. Разница в скорости оглеения была значительной. Лёссовидный бескарбонатный суглинок приобрел первые морфологические признаки глея уже через 2-3 мес., а через 6-8 мес. в поверхностном слое 0.5-2.5 см сформировался сплошной лентообразный слой редуцированного глея.

Напротив, в карбонатной морене только через 2-3 года вся масса изменила свою окраску с ярко-красного на коричнево-бурый цвет, по основному фону которого появились мелкие сизые пятна глея (Зайдельман, 1992). В полевых условиях признаки глееобразования в переувлажненных почвах на карбонатных породах ослаблены, а при высокой концентрации карбонатов могут отсутствовать вовсе. Причин тому несколько. Во-первых, в карбонатных почвах сохраняются крупные литогенные частицы (гидр)оксидов железа, которые плохо поддаются редукционному растворению. Во-вторых, нейтральная среда карбонатных почв снижает эффективность химических редуктантов, которая достигает максимума в кислой обстановке (Водяницкий, 2006).

Обезжелезненный глей, как видно из определения (Высоцкий, 1962), отличается потерей преимущественно несиликатного железа. В результате в профиле переувлажненной почвы отмечается минимум свободного Fe. Так, четкая последовательность потери свободного Fe2О обнаружена в хроноряду польдеров, используемых под рис в почвах на однородных материнских породах в Японии (Breeman, 1988). Эти почвы подвержены оглеению за счет сезонного колебания влажности, причем редукция Fe(III) развивается в поверхностном слое почвы. Как видно из рис. 4, за 300 лет потери свободного Fe в верхней толще 0-20 см возрастали строго последовательно. Это один из примеров, где потери свободного Fe отражают обезжелезнение оглеенной почвы.

Но на многих объектах использовать потерю свободного железа в качестве количественного показателя оглеения не удается, хотя такие попытки предпринимаются.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 19 |
 



Похожие работы:

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОДБ.06. ХИМИЯ КУРСК 2011г. КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КУРСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ СВЯЗИ РАССМОТРЕНО УТВЕРЖДЕНО на заседании методической комиссии Директор ОГОУ НПО КПЛ связи Протокол № 11 _П.П.Ремпель От 24 июня 2011г Приказ №_ Председатель методической комиссии от 30 июня 2011г Л.А.Лабузова СОГЛАСОВАНО Заместитель директора по ООД _Т.В.Домашева...»

«Меня всегда интересовало, кто дает названия физическим законам или химическим реакциям. Почему, например, закон Ома называется законом Ома, а не кого-то другого. Почему — постоянная Планка, правило Марковникова, принцип Ле Шетелье, уравнение Максвелла и реакция Зайцева? Понятно, что ни Ом, ни Марковников, ни Планк не давали названий открытым ими законам или правилам. Делалось это, как правило, много лет спустя другими учеными — последователями или историками науки. Очень часто это происходило...»

«М.Г.РОМАНЦОВ А.Л.КОВАЛЕНКО ИНДУКТОР ИНТЕРФЕРОНА - ЦИКЛОФЕРОН ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007 Индукторы интерферона. Общие положения Индукторы интерферона являются веществами природного и/или синтетического происхождения, способные индуцировать в организме человека продукцию интерферона. Таблица 1. Индукторы интерферона, пригодные для клинического применения Химическая природа Препарат А.Синтетические соединения 1.Низкомолеклярные Флуорены, Амиксин акриданоны...»

«Том 1. ОТЧЕТ Обследование памятника истории и культуры: Коневский Рождество-Богородичный мужской монастырь Южный корпус по адресу: Ленинградская область, Приозерский район, о. Коневец Книга 1. Научно-технический отчет Книга 2. Обмерные чертежи Шифр ОБ-00161/1 Утверждаю Научный руководитель ПНИПКУ Венчур д.т.н., проф. Н.И.Ватин _2008 г. Ответственный исполнитель А.В.Улыбин Санкт-Петербург 2008 Производственное, научно-исследовательское ® ВЕНЧУР и проектно-конструкторское учреждение Список...»

«Целебный топинамбур. Помощник от всех болезней Николай Даников 2 Книга Николай Даников. Целебный топинамбур. Помощник от всех болезней скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! 3 Книга Николай Даников. Целебный топинамбур. Помощник от всех болезней скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! Николай Даников Целебный топинамбур: помощник от всех болезней 4 Книга Николай Даников. Целебный топинамбур. Помощник от всех болезней скачана с jokibook.ru...»

«СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ СТАВРОПОЛЬ 2011 УДК 167.2+316.614 ББК 87.6 П 78 Рецензенты: Кирищиева И.Р., д-р экон. наук, доцент Ростовский государственный университет путей сообщения (г.Ростов-на-Дону). Красина И.Б., д-р. тех. наук, профессор, ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет (г.Краснодар). Скорев М.М., д-р экон. наук, профессор, Ростовский государственный университет путей сообщения (г.Ростов-на-Дону). Титаренко И.Н., д-р филос. наук, доцент,...»

«ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В БАССЕЙНЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ И РОЛЬ ЗЕЛЕНОЙ ЭКОНОМИКИ В ИХ РЕШЕНИИ Улан-Удэ Издательство Бурятского научного центра СО РАН 2013 1 УДК 332.1, 502:338 ББК 65.05, 20.1 П Ответственный редактор канд.химич.наук С.С.Палицына Рецензенты канд.экон.наук К.П.Дырхеев канд.геогр.наук В.С.Батомункуев Проблемы окружающей среды в бассейне озера Байкал и роль зеленой экономики в их решении.- Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. ISBN В работе рассмотрены проблемы охраны и использования...»

«Системы управления химико-технологическими процессами Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 240406 Технология химической переработки древесины СЫКТЫВКАР 2012 УДК 66.02 ББК 35.11 С41 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой автоматизации технологических процессов и производств Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного институт Составитель: преподаватель О. Н....»

«Обзор красноярских СМИ c 18 июня по 24 июня 2012 года Обзор красноярских СМИ за 18 июня 2012 года Краевые депутаты возьмут под контроль ситуацию в Сибирском федеральном университете Для этих целей Законодательное собрание формирует рабочую группу. Она доработает соглашение с Федеральным агентством по образованию, срок которого истекает в июле, и подготовит отчет по всем проблемным вопросам в вузе. На недавнем заседании комитета парламента депутатам представили доклад о работе СФУ. Выяснилось,...»






 
© 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.