WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 15 |

Соотношение группсоединений Cu, Zn, Pb в почвах мониторинговых

площадок и их буфернаяспособность

№площадки

НС/ПС

Баллбуферности

Оценкабуферности почв

Cu

Pb

Zn

1

28/72

37/63

40/60

32,0

Повышенная

2

25/75

22/78

38/62

22,0

Средняя

3

18/82

24/76

29/71

43,0

Высокая

4

32/68

30/70

40/60

32,0

Повышенная

5

35/66

41/59

42/58

35,0

Повышенная

6

35/65

35/65

39/61

39,5

Повышенная

7

26/74

39/61

26/74

39,5

Повышенная

8

33/67

26/74

35/65

42,0

Высокая

9

19/81

20/80

11/89

32,0

Повышенная

10

13/87

32/68

13/87

37,0

Повышенная

Примечание: число баллови степень буферности почв по отношению к ТМрассчитана по методике В.Б. Ильина (1995,2001)

5.4. Информативностьизучения процессов трансформации иподвижности тяжелых металлов в почвах погрупповому составу их соединений

Апробирование подхода вопределении группового состава иподвижности почвенных соединений ТМ вэкспериментах с разным уровнемрегулируемости факторов - от модельногоопыта до объектов естественного состоянияпозволило показать обоснованностьразработанной системы методическихприемов, которая состоит вследующем:

1) Совместноеиспользование параллельных ипоследовательных вытяжек дляфракционирования соединений металла впочвах;

2) Идентификациясоединений ТМ с разной прочностьюудерживания отдельными почвеннымикомпонентами (несиликатными Fe-Mnсоединениями, органическим веществом,карбонатами) на основе расчетного способапри сопоставлении полученныхрезультатов;

3) Расчетотносительных показателей подвижностиметалла в почвах на основе соотношениягрупп и доли различных фракций в групповомсоставе.

В условиях модельного,вегетационного, полевого опытов имониторинговых исследований установленысходные закономерности в изменениигруппового состава ТМ в загрязненныхпочвах.

Результаты посоотношению групп металлов, полученные сиспользованием метода параллельныхвытяжек и комбинированной схемыфракционирования, были очень близкими иодинаково отражали действие разныхфакторов. Как в условияхвегетационного эксперимента, так и вполевом опыте подвижность металлов втечение 2-3 лет с момента загрязнения непоменялась, в соотношении же формпроизошли существенные изменения:повысилась доля специфическисорбированных соединений Zn и комплексных соединений Cu и Pb. Данныеизменения выражены сильнее примоделировании загрязнения, чем в природнойобстановке. Приведен сравнительный анализподвижности ТМ в почвах при однократном идлительном техногенном воздействии. Впоследнем случае подвижность металловувеличивается в большей степени. Оцененовлияние свойств почв на подвижностьметаллов.

Представленный материал позволилвыявить общие черты и характерныеособенности для каждого металла вформировании группового составасоединений ТМ в почвах агроландшафтов итехногенно загрязненных ландшафтов.

Общие черты для почвагроландшафтов состоят в низкойподвижности ТМ, доминировании соединенийметаллов, связанных с карбонатами средиподвижных форм, среди прочно связанныхформ - в составе силикатов.

В загрязненных почвах ростподвижности происходит преимущественно засчет комплексных форм металлов. При этом,преимущественный вклад в прочную фиксациюCu в загрязненных почвах вносят (гидр)оксидыFe и Mn, в то время как в незагрязненныхпочвах участие их в этих процессахнезначительно. Что касается Zn, отмеченанизкая активность органических веществ впрочном удерживании элемента в почвах сразличной техногенной нагрузкой. Для Pb, вотличие от других исследуемых металлов,характерно уменьшение участия(гидр)оксидов Fe и Mn в увеличенииподвижности элемента в условияхзагрязнения.

Глава 6. ПОГЛОЩЕНИЕТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ЧЕРНОЗЕМОМ ОБЫКНОВЕННЫМИ ТРАНСФОРМАЦИЯ ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Исследование вовзаимосвязи процессов сорбции и формметаллов, сорбирующихся почвой, позволяетприблизиться к пониманию механизмов ихтрансформации в почве, оценить тенденции визменении миграционной способности ТМ вусловиях загрязнения. В настоящей работеделается попытка представить изотермуадсорбции как результат поглощения ТМпочвой в виде различных соединений.

6.1. Поглощение меди,цинка и свинца черноземом обыкновенным примоно- и полиэлементном загрязнении

В предварительноCa-насыщенную почву вносили различныеколичества нитратов ТМ с добавлениемнитрата кальция для поддержанияпостоянной ионной силы 0,01М/л. Соотношениепочва:раствор –1:10. Соотношение ТМ в исходных растворах(Cu/Cu+Ca, Zn/Zn+Ca, Pb/Pb+Ca, а также Cu+Zn+Pb/Cu+Zn+Pb+Ca)изменяли от 0,05 до 1.

Анализэкспериментальных изотерм адсорбции Cu, Zn иPb по методу Лэнгмюра позволяет выделитьдве группы сорбционных мест,характеризующихся различными значениямиконстанты адсорбции и свободной энергииГиббса. По прочности адсорбции элементыобразуют ряд: Zn << Pb < Cu. Медь и свинецадсорбируются почвой в основномспецифически, с образованием прочныхповерхностных соединений координационного типа.Значительная доля цинка адсорбируетсяпочвой неспецифически – за счетэлектростатического взаимодействия. Формаизотермы адсорбции цинка в значительнойстепени определяется влияниемконкурирующих ионов свинца и меди, имеющихболее высокое относительное сродство к ППК(рис. 3).

Рис. 3. Изотермыадсорбции Cu, Zn и Pb черноземом при ихсовместном внесении в почву: 1 - Zn, 2 - Pb, 3 -Cu

6.2. Влияниесопутствующего аниона на поглощение меди,цинка и свинца почвой

Навески почвы вестественной поликатионной форме заливалирастворами азотнокислых и уксуснокислыхсолей ТМ в соотношении почва:растворравном 1:10. Концентрации исходных растворовТМ изменяли в пределах от 0,05 мМ/л до 1 мМ/л.

Поглощение катионов Cu, Pbи Zn черноземом обыкновенным из растворовуксуснокислых и нитратных солей хорошоописывается уравнением ограниченнойсорбции Лэнгмюра (рис. 4).

Рис. 4.Изотермы адсорбции катионов Pb, Cu и Znчерноземом обыкновенным из растворовазотнокислых (1) и уксуснокислых (2)солей

При этом катионы ТМ израстворов уксуснокислых солей сорбируютсяпрочнее, чем те же катионы из растворовазотнокислых солей (табл. 14). В обоихслучаях по прочности связи поглощенныхкатионов с ППК справедливапоследовательность: Cu > Pb >> Zn.

Таблица 14

Значения параметровадсорбции катионов Cu2+, Pb2+ иZn2+ из растворов

уксуснокислых иазотнокислых солей (по уравнению Лэнгмюра)

Кати-

оны

Нитраты

Ацетаты

Smax, мМ/100 г

k

R2

Smax, мМ/100 г

k

R2

Pb

Cu

Zn

1,68±0,11

1,33±0,13

1,46±0,057

40,89±4,87

93,72±20,69

3,28±0,21

0,93

0,94

1,00

1,42±0,21

1,18±0,14

2,26±0,60

76,13±23,91

159,19±0,63

6,96±2,75

0,94

0,82

0,99

Примечание: Smax - максимальнаясорбционная емкость, k – константасродства

Оценка состояния Cu и Pb врастворах свидетельствует о значительномсодержании ассоциированных форм металлов.С увеличением рН растет количествозаряженных и нейтральныхгидроксокомплексов (рис. 5). В растворахуксуснокислых солей до 40% меди связано вкомплексы с ацетат ионом. Содержаниеассоциированных форм цинка в равновесныхрастворах в исследуемом диапазоне рНнезначительно. Ассоциация ТМ с анионамиравновесных растворов является одной изпричин наблюдаемых различий при адсорбцииданных катионов из растворовуксуснокислых и азотнокислых солей.

Рис. 5. Распределениеформ меди, свинца и цинка в равновесныхрастворах уксуснокислых (А) и азотнокислых(В) солей: 1 –Ме2+, 2 – МеОН+, 3 – Ме(ОН)2, 4 – МеСО3, 5 – МеАс+

Расчетосадкообразования в системе сиспользованием диаграмм растворимостисвидетельствует, что другой причинойнаблюдаемых различий может бытьобразование осадков малорастворимыхфосфатов, гидроксидов и карбонатов ТМ.

    1. Анализ механизмовпоглощения и трансформации соединенийметаллов

Функциональныезависимости содержания поглощенной формыметалла от концентрации его в равновесномрастворе были использованы для построения«суммарной модели», описывающей сорбциюметалла на нескольких центрах. Количествоцентров соответствует числу исследуемыхформ соединений.

Накопление Cu, Zn и Pb вовсех исследуемых формах удовлетворительноописывается уравнением Лэнгмюра. Длякаждой формы металла рассчитаны величины kи Smax.. В целомдля исследуемых металловпоследовательность в расположении форм попараметрам k соответствуют порядкувыделения фракций по предлагаемой намикомбинированной схеме.

Дана термодинамическаяоценка групп соединений ТМ в почве (табл. 15).Группа непрочно связанных соединений Cu, Pb иZn характеризуется низкой прочностью связиметаллов с соответствующимиадсорбционными центрами при высокойемкости их поглощения. Группа прочносвязанных соединений металлов обладаетвысокой прочностью связи к адсорбционнымцентрам и незначительной емкостью ихпоглощения. Основным фактором, определяющимиммобилизацию ТМ в почве являетсяпрочность их связи с почвеннымикомпонентами.

Таблица 15

Термодинамическиепараметры групп непрочно (НС) и прочносвязанных (ПС) соединений Cu, Pb и Zn впочве

Группаметаллов

Smax, мМ/кг

k

R2

Cu

НС

86,0±33,8

10,3±4,1

0,97

ПС

14,2±1,7

159,5±31,2

0,99

Pb

НС

12,3±1,08

45,6±16,5

0,99

ПС

6,39±0,64

179,3±54,0

0,99

Zn

НС

11,0±3,3

9,1±4,6

0,99

ПС

7,7±3,0

26,8±10,5

0,90

Глава 7. ВЛИЯНИЕТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СВОЙСТВА ЗАГРЯЗНЕННЫХПОЧВ

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 15 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»