WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 19 |

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

-- [ Страница 6 ] --

Особый интерес представляют аморфные глобулы Si, образовавшиеся на поверхностях клеточных полимеров и бактериальных клеток как на матрице. Если экстраполировать результаты лабораторного моделирования на почвы, то можно предположить образование аморфной биогенной Si-фазы по полимерной матрице в глинистых смектитовых почвах. Но в легких почвах возможен другой результат биогенной деструкции Fe-смектитов. В легких почвах и осадках при обилии кварца SiO2 как минералообразующей матрицы выявлен другой новообразованный биогенный Si-минерал: термодинамически нестабильный тридимит SiO (Shelobolina et al., 2004). Он образовался за счет растворения Fe-смектита в водонасыщенных осадках, загрязненных пролившейся нефтью, шт. Миннисота, США. Загрязнение таким органическим поллютантом резко усилило развитие восстановительных процессов. Выявление тридимита в почвах указывает на редукционное обескремнивание исходных Fe-силикатов.

Наконец, приведем еще одно доказательство разупорядочения Fe-слоистых силикатов в оглеенных горизонтах. Речь идет о вытяжке Тамма, способной извлекать Si и Al из слабоупорядоченных силикатов (Келлерман, Цюрупа, 1965). В результате модельных опытов по оглеению (Зайдельман, 1992) установлено, что содержание Si в опытных вариантах превышало контрольное значение в 2-3 раза и выше, что говорит о слабой упорядоченности слоистых силикатов после оглеения.

Аналогичный эффект выявлен и в природных условиях. В поверхностно-глеевой суглинистой почве, образовавшейся в кустарниковой тундре (район г. Воркута), оглеенный горизонт характеризуется чередованием ржавых и сизых пятен (Слобода, 1980). При этом реактив Тамма из сизого морфона извлекает Al в 2.7 раза больше, чем из ожелезненного, что свидетельствует о слабой окристаллизованности слоистых силикатов в восстановленной части горизонта.

Влияние степени ожелезненности, по-видимому, является важнейшим фактором, определяющим судьбу редуцированного иллита: твердофазную редукцию Fe(III) при сохранении частиц или их обезжелезнение и полное растворение. Рассмотрим редукцию иллитов разной степени ожелезненности.

Редукция слабоожелезненного иллита. Таким является иллит Фитиан, содержащий 3.7% Fe (Seabaugh et al., 2006). В этом слабоожелезненном иллите биоредукция развивается в твердой фазе, так как строение структурных ячеек 2:1 остается прежним. Поскольку Fe(III) составляет только малую часть катионов в октаэдрической сетке иллита Фитиан, то его редукция до Fe(II) не влияет на устойчивость структуры минерала. Твердофазная редукция структурного Fe(III), выявленная в лабораторном опыте, характерна для слабоожелезненных филлосиликатов, и ее значение существенно для почв с низким содержанием силикатного железа.

Редукция и распад сильноожелезненного иллита. В работе (Dong, Kukkadapu et al., 2003) использовали сильноожелезненный (9.1% Fe) иллит в составе фракции 0.2 мкм, выделенный из песчаника. Кроме того, в составе илистой фракции содержится небольшая примесь гетита FeООН. Биологическая редукция Fe(III) велась при участии бактерий Shewanella.

Дополнительно в суспензию иллита в качестве буфера вносили бикарбонат, что обеспечило значение рН 7. В отдельных опытах добавляли электронный челнок АХДС. Содержание образовавшегося Fe(II) определяли в вытяжке 0.5 н. HCl.

Через 30 сут инкубации частично сохранились гетит и иллит. Внесение в систему электронного челнока АХДС в дозе 0.1мМ сильно стимулировало редукцию Fe(III) бактериями Shewanella, что отразилось в увеличении количества Fe(II), экстрагируемого соляной кислотой.

Электронная просвечивающая микроскопия показала, что у 10-15% частиц иллита благодаря биоредукции исказилась форма, изменился характер микродифракционных картин.

Часть исходных иглоподобных кристаллов иллита трансформировалась в пластинки.

Микродифракционные картины показали, что у частиц иллита, контактирующих с бактериальной клеткой, строение становится аморфным, тогда как вне клетки они остаются кристаллическими.

Механизм биологической трансформации иллита включает редукционное растворение и последующее реосаждение иллита (Dong, Kukkadapu et al., 2003). В результате расчета получено, что для растворения кристаллов иллита достаточно всего 1,7 дня. Следовательно, возможно частичное растворение иллита за время опыта, особенно при подкислении среды.

Кислая среда может возникать в микропорах за счет бактериальной активности и за счет кислых функциональных групп, например, полисахаридов.

Превращение Fe(III)-филлосиликатов в переувлаженных почвах Опыты показывают, что механизм редукции Fe(III), т.е. твердофазный или путем растворения, зависит от содержания Fe в структуре филлосиликата: с увеличением содержания Fe вероятность растворения глинистого минерала возрастает. Выяснение типа механизма важно потому, что при растворении глины все поллютанты, ассоциированные с ней, высвободятся и перейдут в раствор или закрепятся в составе новых минералов-носителей. Эти процессы могут быть как полезными, так и вредными для человека. При твердофазной конверсии подвижность поллютантов изменяется в минимальной степени.

Фаза растворения сильноожелезненных Fe-филлосиликатов является определяющей в почвах. Это подтверждается не только лабораторными опытами, показывающими распад и новообразование обезжелезненных слоистых силикатов, но и огромным числом работ по изучению оксидогенеза железа в почвах. Твердо установлено, что в большинстве почв доля (гидр)оксидов железа выше, чем в материнской породе, а доля силикатного Fe – ниже (Водяницкий, 2003; Murad, Fischer 1988, Schwertmann, 1988). Эта закономерность проявляется наиболее сильно в гумидных регионах, за счет биологической редукции в период повышения влажности, а также под влиянием сильных органических комплексонов и за счет высокой кислотности почв, суммарно влияющих на деструкцию Fe-филлосиликатов.



В почве, где присутствуют разные источники Fe(III) как (гидр)оксиды железа, так Fe(III)содержащие слоистые силикаты в первую очередь подвергаются редукции наименее упорядоченные и дисперсные Fe-минералы, независимо от их видовой принадлежности. Пока не выявлены ряды устойчивости к редукции Fe-минералов разных видов. Поэтому будем пользоваться индексом выветривания минералов с размерами 2мкм, составленным Джексоном (Боул и др., 1977). В этом ряду первое место занимают неустойивые соли (гипс, галит). Fe-содержащие слоистые силикаты по устойчивости занимают 7-10 места.

(Гидр)оксиды железа (гематит и гетит) рассматриваются как более устойчивые и занимают место. Железоредуцирующие бактерии в первую очередь восстанавливают такие разупорядоченные гидроксиды как ферригидрит и рентгеноаморфная гидроокись железа Fe(ОН)3. Их положение в ряду Джексона не определено, но, вероятно, близко к положению Feсмектитов. В то же время опыты доказывают факт редукции гематита – минерала более устойчивого, чем Fe(III)-содержащие слоистые силикаты. Таким образом, в глинистой почве сосуществуют минералогически разные, но биологически примерно одинаково доступные для редукции источники Fe(III): (гидр)оксиды железа и Fe(III)-содержащие слоистые силикаты.

Следовательно, в переувлажненной почве можно ожидать потери как свободного, так и силикатного Fe(III). Модельные опыты это подтверждают.

Обратимся к модельному опыту Зайдельмана (1992) по оглеению двух видов суглинка и песка. Приведем результаты этих модельных опытов, дополнив их несколькими критериями (табл. 1).

Количество железа в составе силикатов находили из разницы (Fe2О3)сил = (Fe2O3)вал – (Fe2O3)дит, допуская в первом приближении, что дитионит-цитрат-бикарбонат не растворяет Fe(II)-минералы. Кроме того, подсчитывали уменьшение количества разных форм Fe(III) в опытах. Снижение количества Fe(III) в составе (гидр)оксидов железа (Fe2О3)дит (%) определяли из разницы:

а в силикатах (Fe2О3)сил (%):

Сравнение величин этих двух приращений позволяет установить, какой из механизмов сильнее проявляется в различных породах и в разных условиях открытости системы: редукция (гидр)оксидов железа или редукция Fe(III) в составе силикатов.

Как видно из табл. 1, во всех вариантах оглеения происходит потеря как свободного ((Fe2О3)дит 0), так и силикатного железа ((Fe2О3)сил 0). Но размеры этих потерь не одинаковы в разных вариантах. Только при застойном режиме влажности у лёссовидного бескарбонатного суглинка потери свободного железа больше, чем силикатного (0.67% 0.40%). Значит в этих условиях редукция (гидр)оксидов железа доминирует. Но во всех остальных вариантах потеря силикатного Fe гораздо выше, чем свободного. Она достигает 5-6кратного различия при промывном режиме опыта с лёссовидным бескарбонатным суглинком и флювиогляциальным песком. Это явление мы объясняем преимущественным распадом слоистых силикатов. Зайдельман (1992) связывает снижение содержания илистых частиц в опыте при промывном режиме с лёссовидным суглинком с лессиважем илистой фракции (уменьшение ее содержания составило 8%). Однако убедительных доказательств в пользу лессиважа не представлено. Обогащение нижнего слоя породы илом не отмечено. Кроме того, нужно обратить внимание еще на одно обстоятельство. Оглеение и лессиваж относятся к процессам, развивающимся с разной скоростью. Козловский (2003) относит оглеение к быстрым процессам с характерным временем до 10 лет. Действительно, в опыте Зайдельмана за два года за счет оглеения произошли видимые изменения в морфологии пород. Лессиваж илистой фракции, относится к среднескоростным процессом с характерным временем от 10 до 100 лет (Козловский, 2003). Таким образом, есть серьезные основания усомниться в развитии лессиважа за короткий срок опыта, и можно отнести наблюдаемый эффект снижения содержания ила, хотя бы частично, за счет быстрого процесса распада слоистых силикатов.

Обратимся теперь к другому вопросу – о связи силикатного обезжелезнения с редукционным распадом глинистых минералов. Опыт Зайдельмана позволяет проанализировать эту связь, поскольку определен гранулометрический состав пород. В табл. внесено два столбца: содержание илистых частиц менее 1 мкм и приращение количества ила Ил в результате моделирования переувлажнения. Оказалось, что приращение содержания илистых частиц может быть как положительным, так и отрицательным. В трех вариантах отмечается снижение содержания илистых частиц, вероятно, за счет редукционного распада слоистых силикатов. Распад кристаллической решетки слоистых силикатов шел особенно интенсивно в условиях кислой реакции и промывного режима увлажнения, так как эти условия обеспечили возможность кислотного гидролиза силикатов и удаление продуктов распада из сферы реакции. В остальных трех вариантах содержание илистых частиц увеличилось за счет распада Fe-цемента микроагрегатов.

Построим зависимость приращения количества илистых частиц от размеров потери силикатного железа (Fe2О3)сил. Как видно из рис. 8, для трех пород выявлена обратная зависимость: увеличение потерь силикатного железа влечет за собой снижение содержания илистых частиц. Эта обратная связь отчетливо выражена для суглинков и слабо – для песка, где содержание илистых частиц ничтожно. Эта обратная связь, вероятно, обусловлена распадом илистых частиц за счет потери силикатного железа при оглеении в условиях Рис. 8. Зависимость приращения содержания илистых частиц (Ил) от потери силикатного железа (Fe сил) в результате оглеения моренного (1) и лёссовидного (2) суглинков и песка (3). Исходные данные Зайдельмана (1992).

промывного режима в опыте. Но в природных условиях у глинистых почв чаще всего проявляется утяжеление состава оглеенных горизонтов за счет разрушения Fe-цемента, высвобождающего слоистые силикаты. Утяжеление достигает 12% в оглеенных почвах на пермской карбонатной глине по сравнению с породой. В почвах, где роль Fe-цемента ниже, меньше и приращение содержания ила (2%), как это имеет место в оглеенных горизонтах почв на кислой моренной глине или лёссовидной глине (Зайдельман, 1991).



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 19 |
 



Похожие работы:

«ПРИНЯТО УТВЕРЖДАЮ на заседании методического директор МАОУ лицея № 10 объединения учителей МАОУ Г.Ф.Соколовский лицея № 10 _20_ г. _20года Протокол № от _ _20года Председатель методического объединения _ _ Рабочая программа по химии 10 – 11 классы (профильный уровень) 4 часа в неделю (всего 136 часов) Составила: учитель химии Рожко Наталья Леонидовна 2013-2014 учебный год ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа по химии составлена на основе Примерной программы среднего (полного) общего...»

«Учебно-исследовательская работа по химии Тема: Исследование чая Ф.И.О. учащегося: Иванова Оксана Вячеславовна Группы 80 по профессии Продавец, контролер-кассир Научный руководитель Куль Татьяна Николаевна, преподаватель химии, биологии, экологии Высшей категории, стаж работы 17 лет. Залари - 2010 Учебно-исследовательская работа. Тема: Исследование чая. Обучающаяся 80 группы, ОГОУ НПО ПУ№50, профессия Продавец, контролер-кассир Иванова О.В. Содержание Введение Основная часть 3 Глава 1. Чай как...»

«Согласовано Рассмотрено Утверждаю на заседании методического на заседании методического Директор МБОУ Лицей №2 объединения гуманитарного совета _Т.Р.Фарберова цикла _ _ Протокол №_ Протокол №_ Приказ № _ 2013г. от _ _2013г. от _ _2013г. Рабочая программа по учебному предмету Химия 8 класс 2013 – 2014 учебный год Составитель: Хисамова А.В., учитель биологии и химии Нижневартовск 2013 СОДЕРЖАНИЕ 1) Пояснительная записка. 2) Общая характеристика учебного предмета, курса. 3) Описание места...»

«3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины 3 4 1 2 ПК Профессиональные компетенции выпускника Обладать наличием представления о наиболее ак- Знать актуальные направления хими- Зачет, ПК-1 туальных направлениях исследований в современ- ческих исследований (нанотехнологии, экзамен ной теоретической и экспериментальной химии изучение процессов в экстремальных (синтез и применение веществ в наноструктурных условиях, химия и экология, химия технологиях, исследования в...»

«Психология любви и секса. Популярная энциклопедия: АСТ, Астрель; Москва; 2010 ISBN 978-5-17-062469-0, 978-5-271-25444-4 Аннотация Любовь и секс занимают очень заметное место в жизни человечества. Из-за любви люди лишают себя жизни, пишут стихи, возводят дворцы и начинают войны. Из-за секса идут в тюрьмы и ломают себе жизнь. Ученые установили, что наша жизнь управляется четырьмя основными потребностями: самосохранения, размножения, общения и потребностью в информации. Однако сексуальную...»

«3 СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 1-(-АЗИДОАЛКИЛ)-4,9-ДИОКСОНАФТО [2,3-d]-ТРИАЗОЛ-2-ОКСИДОВ М.Ю. Биче-оол, А.А. Мыжылай, А.С. Кузнецова, М.Н. Зверева Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева Научный руководитель: Л.М. Горностаев, д-р хим. наук, профессор Нафтотриазолоксиды (I) обладают биологической активностью, например, некоторые из них проявляют противовоспалительные свойства [1]. Как известно, разработанная в последние годы методология связывания биологически активных...»

«МОСКВА - 2010 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Научный совет по проблемам геохимии Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН Российский фонд фундаментальных исследований РТУТЬ В БИОСФЕРЕ: ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Материалы Международного симпозиума (Россия, Москва, ГЕОХИ РАН, 7-9 сентября 2010 г.) Москва – 2010 1    УДК 550.4:550.84 ББК 26.301 Р81 ISBN 978-5-85941-380-5 Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты. Материалы Международного симпозиума (Москва, 7-9 сентября...»

«ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (краткий курс для студентов сельскохозяйственного факультета) Елец 2008 1 В пособии представлены основные разделы органической химии, приведены решения задач, которые охватывают обязательный минимум образования и расширяют базовые знания, полученные учащимися в средней школе. Пособие позволяет систематизировать знания и отработать навыки решения задач. Пособие предназначено для абитуриентов и студентов сельскохозяйственного факультета Елецкого государственного университета...»

«_ КУРСОВАЯ РАБОТА Кристаллография снежинок Добрецова Е.А. Студентка. Научный руководитель. доцент Дорохова Г.И.. МОСКВА 2008 г. Введение Наиболее распространенным минералом земной коры можно считать лед (снег), покрывающий значительную часть ее поверхности в виде ледников, занимающих около 11% площади всей суши, или в виде вечной мерзлоты (~14%). Если сюда добавить сезонный снег и лед, морские льды, то окажется, что этот минерал присутствует повсеместно. Его большая роль в формировании...»

«Garland Publishing, Inc. New York London 3 Б. Албертс Д. Брей Дж. Льюис М. Рэфф К. Робертс Дж. Уотсон МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3-х томах 1 Перевод с английского канд. биол. наук Т.Н. Власик канд. биол. наук В. П. Коржа, канд. биол. наук В.М. Маресина, Т.Д. Аржановой, Г. В. Крюковой под редакцией акад. Г. П. Георгиева, д-ра биол. наук Ю.С. Ченцова Москва Мир 1994 4 ББК 28.070 М75 УДК 576.32/36 Федеральная целевая программа книгоиздания России...»






 
© 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.