Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Поглощение свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Поглощение свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья"

На правах рукописи

; АБДУАЖИТОВА АСЕЛЬ МУРАТОВНА

»

ПОГЛОЩЕНИЕ СВИНЦА КАШТАНОВЫМИ ПОЧВАМИ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Барнаул - 2005

Работа выполнена на кафедре жоло! пи и I ео| рафии Семинлашпского I осударапенного педагогического института

Научный руководитель:

доктор биологических паук, профессор химии

Панин Михаил Семенович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Хлебников Андрей Иванович

кандидат химических наук Темерев Сср| ей Васильевич

Ведущая ор|аиизация:

Московским I осударс!венный уиивсрсше! имени М В Ломоносова

Защита сосгошся "29" пиибрн 2005 1 в 12 "" часов на заседании диссер|анионного совета К 212 005 02 Алкшекот государеIвенного университета по адрес)

656099 г. Барнаул, проспект Ленина, 61 факс: (3852) 67-09-28. 36-30-77

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Авторефера! рашелан "¿Ц" окчября 2005 г.

Ученый секретарь дисссрыциошнио совета, кандидат биологическнч наук

/

/ ■ // ______III! 1лссова

' 7 "

т&р^ч МЧИМ з

А^Ч^Ч Актуальность работы.

В результате бурного развития промышленности негативное воздействие на природу приобрело глобальный характер приводя к зафязнению обширные территории. В настоящее время одном из ткич проб юм является загрязнение почв различного рода поллюмшаыи, особенно опасно - мгрмзнспис почв стабильными, токсичными компонентами, такими, как тяжелые метачлы (ТМ).

В качестве исследуемого металла выбран свинец, потому что он является приоритетным загрязни 1елем на терриюрии Восточного Казахстана, в том числе и Семипалатинского Прииртышья. Свинец относится к ТМ I класса опасности, .характеризуется высокой токсичностью, мутагенным и канцерогенным эффектом, способен к биоаккум)ляции. Высокие концентрации свинца в окружающей среде оказывают вредное воздействие на экосистемы, низкие - жизненно необходимы для живых организмов в качестве микроэлемента. Загрязнение почв свинцом носит долговременный характер - период полуудаления свинца составляет от 740 до 5900 лет (Кабата-Пендиас, 1989), поэтому необходимо не только изучить поглотительные свойства почв, но и оценить экологическое состояние почвенного покрова, а также разработать различные методы, позволяющие снизив или полностью ликвидировать последствия загрязнения.

К числу важнейших процессов, контролирующих миграционную способность ТМ в системе почва-растение, относятся процессы поглощения, поэтому изучение поглотительных свойств почв при различном уровне техногенного воздействия -серьезная задача почвенной экологии, важная в научном и практическом аспекте. Бе решение позволяет оценивать и прогтнировать экологическое состояние почвенного покрова, разрабатывать мероприятия по снижению или ликвидации токсико-экологических последа вий загрязнения Агрохимикаты также изменяют подвижность свинца в почвах, поэтому весьма актуальным является изучение их влияния на процессы поглощения. Учитывая полное отсутствие экспериментальных данных по поглощению свинца почвами Казахстана, изучение поглотительной способности почв Ссминалатнско!о Принршшья Республики Казахстан к загрязнению свинцом являются весьма амуальными.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - исследовать процессы поглощения свинца в зависимости от физико-химических характеристик каймановых почв Семипалатинского Прииртышья и различных факторов: временного, рИ среды, присутствия в модельном растворе свинца и ионов других ТМ, различных видов и доз минеральных, органических удобрений и цеолита, а также исследование десорбкнонной способности почвенного поглощающего комплекса по отношению к свинцу в различных солевых растворах. Для достижения поставленной цели был решен ряд задач:

1. оценить содержание гумуса, ила, физической глины, емкости катионного обмена и рН каштановых почв и их поглощающей способности под влиянием свинца в модельных растворах, а также в условиях моно- и полиэлементного антропогенного воздействия тяжелых металлов, содержащихся в различных видах минеральных, органических удобрений и цеолитах;

2. выявить антропогенное воздействие на поглотительную способность каштановых почв различных факторов: временного, концентрационного и кислотного;

3. определить особенности десорбции ионов свинца из почвенного поглощающего комплекса почв в различные солевые растворы;

4. установить экологическую усюйчивость каштановых почв по отношению к свинцу.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА I

SF&SMl

Защищаемые положения.

1. Влияние на поглотительную способность физико-химических характеристик каштановых почв, временного, копнет рационного и кислотного факторов;

2. Оценка поглотительной способности каштановых почв по отношению к ионам свинца в зависимости от вида и доз минеральных, органических удобрений и цеолитов;

3. Особенности десорбционной способности каштановых почв по отношению к свинцу из почвенного поглощающего комплекса в различных солевых растворах;

Научная новизна.

Впервые получена информация об жолш ической устойчивости и поглотительной способности наиболее pacupoi 1 раненных ночи Семипалатинского Прииртышья Республики Казахстан. Определены пшм помп, наиболее устойчивые к загрязнению свинцом. Установлено, что процесс поглощения свинца исследуемыми почвами происходит в результате совместной) действия, как механизма катионпого обмена, так и механизма поверхностного комплексообразования. Исследована динамика процесса поглощения, рассчитана скороеп. поглощения свинца почвой Установлено, что при моноэлементном поглощении i очна аккумулирует больше свинца, чем при полиэлементном, и моноэлемешпое загрязнение представляет собой меньшую экологическую угрозу. Выявлена шисимость процессов поглощения свинца от физико-химических свойств почв и рассчитаны коэффициенты корреляции и рассчитана потенциальная буферная способное п, почв.

Впервые исследовано влияпие раишчных видов и доз минеральных, органических удобрений и цеолитов на npom м noi лощения свинца и изменение jkojioi ичееких свойств почв. На основе эффективности и\ действия предложены способы снижения фиготоксичности свинца в почвах

Практическая значимость.

Изучение процессов поглощения соединений свинца почвами позволяет оценить потенциальную опасность их загрязнения в условиях конкретной природно-климатической зоны. Эксперимс!чальиые данные позволяют выявить закономерности поглощения свинца исследуемым! почвами в зависимости от концентраций модельных растворов на фоне различных видов и доз агрохимикатов. Полученные сведения будут полезными при оценке воздействия выбросов промышленных предприятий и сельскохозяйственного производства на экологическую обстановку. Они могут быть использованы при оценке воздействия гемютшых выбросов на экологическую обстановку, при разработке практических рекомендаций по снижению токсического действия свинца, а также при соемвлении прогнозной части в технико-экономическом обосновании использования хозяйсшениых объектов, для дозировки антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные угодья. Результаты работы также могут быть практически применены в системах нормирования и для других целей.

Апробация работы.

Основные положения диссериции 'были доложены па мноючисленных международных конференциях, в гом числе па VII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова иудешов, аспирапюв и молодых ученых «Проблемы геологии и освоение недр» (Томск. 2003), II Российско-монгольской научно-практической конференции молодых ученых ' 1)деп|он «Л'паГг jkojioi ия и природопользование» (Ьийск, 2003), III Междунари .пои конференции молодых ученых и с i улет он «Актуальные проблемы современной бполопш и биотехноло! ни» (Ллмаш, 2003), Международной

научно-практической конференции «Современные проблемы естественных наук» (Караганда, 2003), Международной научно-практической конференции «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Поиороссийск, 2003), Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы агропромышленного производства» (Алматы, 2004), III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элсменты-биофилы п окружающей среде» (Семипалатинск, 2004), V Международная биогеохимическая школа «Актуальные проблемы геохимии и экологии» (Семипалатинск, 2005), III Всероссийская научная конференция,посвященная 75-летию со дня открытия кафедры почиоведения «Современные проблемы почвоведения Сибири и оценки земель» (Томск, 2005), Международная конференция, посвященная 60-летию образования in 1СI и I> ],1 ночномслсмнм им У У Усманова «Состояние и перспективы развития почвоведения» (Алмаш. 2005).

Публикация результатов исследования.

Материалы диссертации изложены в 19 публикациях в сборниках материалов конференций и статьях в журналах "Поиск", "Сибирский экологический журнал".

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 123 страницах, включает 24 таблицы и 20 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения и выводов. Список литературы включает 160 источников, в том числе 11 на иностранных языках.

Благодарности.

Автор выражает глубокую признательность доктору биологических наук, профессору химии, заведующему кафедрой экологии и географии Семипалатинского Государственного педагогического института Михаилу Семеновичу Панину за научное руководство и неоценимую помощь в выполнении исследований.

I. Основные аспекты поглощения тяжелых металлов почвами (литературный обзор)

Глава представляет собой краткий очерк современных представлений о поглотительной способности почв и влиянии на нее различных антропогенных факторов.

2. Материалы и методы исследования

Работ выполнена в период 2003-2005 гг. В качестве объектов исследования были использованы гумусовые горизонты (0-20 см) каштановых почв, широко распространенных в Семипалатинском Прииртышье: типичные выщелоченные слабогумусировапиыс супесчаные, типичные выщелоченные слабогумусированные среднесуглинисше и солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесуглинистые (классификация почв приведена по JI.JI. Шишову и др., 1997).

Отбор и определение физико-химических свойств исследуемых почв проводили общепринятыми методами. Определение валового содержания химических элементов в почвах определяли атомно-эмиссионным спектроскопическим методом с индуктивно-связанной плазмой (прибор "Spectroflame-ICP", Германия). Подвижные формы свинца извлекали наиболее распространенными и признанными экстрагентами: бидистиллированная вода, ацетато-аммопийный буферный раствор с pH 4,8 и 1,0 н. раствор HCl. Анализ концентрации ионов РЬ2+ проводили фотоколориметрическим дитизоновым методом по прописи Г.Я. Ринькиса (1972). Чувствительность метода - 0,01 мкг/мл, характеристика погрешности измерения - ±4,6%.

При исследовании кинетики поглощения синица в колбу вместимостью 1 л помещали 50 г почиы, добавляли 500 мл 5 мМ pací вора РЬ(ЬЮз)2, колбу помещали на магнитную мешалку, через укашпные ниже ишерв.шы нремепи oí бирали нипегкой по 10 мл раствора, фильтровали и и фильтрате определяли концентрацию ионов РЬ2+. •Параллельно проводили измерения рП среды (потенциомстричсским методом). Время отбора аликвот (за 0 принято время добавления к почве раствора) составляло' I, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150, 180, 300, 480, 720, 1440 и 2280 Miinyi.

Для характеристики гюпюпиельпых цешров на поверхности почвы были выполнены две серии экснсримсшов: I) при ра¡личных концентрациях иопон РЬ3+ в растворах и постоянном значении pl! и 2) при различных pli условиях раствора и одинаковых концентрациях ионов Pb2+. pH доводили до заданного уровня (pH 4, 5 и 6), приливая 0,1 M HNOj или 0,1 M КОП, и кошролировали в ходе всего процесса.

При определении параметров конкурентного поглощения меди, свинца и цинка навески почв массой 5 г помещали в колбы и добавляли по 50 мл растворов, содержащих все три элемента (в форме пиграгов) в эквивалентных количествах (1; 2,5; 5; 7,5 и 10 мМ/л). Колбы встряхивали на poiuiopc в течение 1 часа, отстаивали 48 часов, отфильтровывали и анализировали. Анализ концентрации ионов Cu2+, РЬ2+ и Zn проводили вышеуказанным методом Рши.киса. Количество поглощенных почвой ионов ТМ рассчитывали по разности концентраций модельного и исследуемого растворов. Для сравнения исследовали поглотительную способность почвы при моноэлементном загрязнении медью, свинцом и цинком. Эксперимент проводили аналогично, за исключением того, что модельные растворы содержали лишь один из вышеуказанных элементов.

Для исследования процессов поглощения свинца почвами ютвпли растворы Pb(N03): различных копнен i ранни - 0.5. 1,0, 1,5. 2,5; 5,0. 7,5, 10,0 мМ/л. H качестве солевых растворов при десорбции ионов синица были использованы KCl, Ca(NOj)2 и (NH^SOj. Количество поглощенных почвой ионов рассчитывали по разности концентраций исходного и исследуемого растворов.

В качестве агрохимикатов и мслиорлшов в работе были использованы: аммиачная селитра (NM), хлористый калий (Кх), двойной суперфосфат (Рсд), диаммофоска (ДАФК), органические удобрения (навоз КРС) и цеолиты.

Эксперименты проводили в ipe\ повторпостяч Обрабо1ка резулыаюв выполнена с использованием программы Microsoft Excel.

3. Результаты исследования

3.1. Физико-химическая хаиактсрнстнка исследуемых почв

Физико-химические показап-ли исследуемых почв представлены в табл. 1. В целом почвы являются нейтральными - pli около 7; бедными гумусом, имеют в своем составе различное количество ила и физической глины. Соответствующие отличия выявлены и в ЕКО.

Таблица 1

Физико-химический состав исследуемых почв

Почвы Р M ВОДИ Гумус, % Ил, % Физическая глина, % ЕКО, мг-экв/100г

1 7,2 0,9 10,1 15,2 9,5

2 7,0 2,5 15,3 26,1 17,8

3 6,9 2.3 19.5 28,9 20,4

11рИМСЧ:ШНС Злссь И Л,1ЛСС I К.ЖП.ШОШ.К ИНШМШ.Ю ИЫЩСЛОЧСМММС CJ1.1ÖOI >МуСП|НШ.!1ШМС

супесчаные, 2 - каштановые пшичиьк. ншцелочшшме cjuiúuiумусиронаииыс срсднссуишиисше, 3 -каштановые солонцеватые выщелоченные слабогумуснрованные среднесуглинистые

Для оценки экологической устойчивости почв к тгрязнению нами был проведен расчет буферности почв по методике В.Б. Ильина (2001). Согласно предложенной им градации исследуемые почвы характеризуются средней степенью буферное™.

Валовое содержание свинца колеблется в пределах от 14 до 17 мг/кг. Наиболее боты валовым свинцом солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесуглинистые почвы, наименее - типичные выщелоченные слабогумусированные супесчаные почвы. Мобильный фонд соединений свинца колеблется в пределах от 10,5 до 11,5% от валового содержания, причем на долю водорастворимых форм приходится 0,50,6%, обменных форм - 2,5-3%, кислоторастворимых форм - 7,5-8%.

3.2. Влияние на поглощение свинца временного фактора и рН среды. Конкурентное поглощение

Рис I Кинетика поглощения синица почвами ( ▲ - типичная выщелоченная слабогумусировапная среднесуглинистая почва)

Данные, полученные при изучении кинетики процесса поглощения, представлены на рис. 1. До определенного момента с увеличением времени взаимодействия твердой и жидкой фаз количество поглощенного свинца возрастает. Через 5-8 ч. система «почва-раствор» приходит в равновесие, количество поглощенного свинца перестает изменяться. Скорость поглощения свинца (рассчитана по величине тангенса углов наклона выделенных на кривых линейных участков) также непостоянна и со временем постепенно убывает (табл. 2).

Таблица 2

Скорость поглощения свинца почвой

Участок на кривой Скорость поглощения, мМ/г почвы в минуту

типичная выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва

I II I 11 1,467 0,073 0,0055

В первые 15 мин. взаимодействия скорость поглощения свинца в первые 15 минут взаимодействия его с почвой в 20 раз выше, чем в последующие 45 минут и в 266 раз ныше но сравнению с предравповсеным периодом.

Это объясняется тем, что в начальные моменты взаимодействия почвы с раствором на поверхности твердой фазы присутствует множество разнообразных накатных адсорбционных центров различной природы, число которых с увеличением времени конгаюа уменьшается по мере связывания их ионами РЬ . Одновременно в растворе уменьшается равновесная концентрация ионов РЬ2+ в результате их поглощения почвой.

Рис 2 Динамика измени ,>11 и ироцсссс nui лощения свинца почвой

При поглощении свинца i памп снижается рИ растворов (рис. 2). Наиболее резкое снижение рН происходит в первые 15 мин взаимодействия почвы с раствором, период or 15 мин. до 1 ч. харакзершустся более плавным изменением pli. Подкисление может быть связано с гидролизом катионов РЬ2+ и с последующим поглощением гидролизованных форм ППК (Зырин и др, 1986; Ладонин, 2002; Пинский, 1998). Другой механизм предполагает вовлечение в обменный процесс дополнительных обменных центров, насыщенных ионами 1Г и недоступных для ионов Са2+, NH4+ и щелочных металлов (Пинский, 1998; Понизовский и др., 1999; Sposito, 1981).

Определение механизма поглощения свинца почвой может выполняться, исходя из следующих закономерностей. Поглощение свинца по механизму катиопного обмена описывается линейной изотермой noi лощения и характеризуется высокой положительной степенью зависимости емкости noi лощения шердон фазы oi концетрации металла в водном растворе и слабой зависимое)мо oi pli условий среды. Поглощение свинца но механизму поверхностного комилексообразования характеризуется высокой положительной степенью зависимое in oi pli условий среды и слабой зависимостью от ионной силы раствора (Малиновским, 2002; Baeyens et al, 1997). Линейный характер изотерм поглощения свинца почвами в жеперимешах с постоянным рН и при различной концентрации растворов, а ыкже увеличение hoi jioi итсльпой емкоети почв при возрастании рН среды (рис. 3) позволяю! заключшь, чю hoi лощение свинца исследуемыми почвами происходиi в результате совместного действия механизмов катионною обмена и поверхностно! о комилексообразования. Изо1ермы моно- и полиэлементного поглощения представлены на рис. 4.

При моноэлементном загрязнении ыяпляюгея заметные различия в поглощении ТМ почвой По количеству поглощении! о вещей ва исследуемые элементы можно

15

и

I"

S 9 х

ô 7 5 3

Рис 4 Изотермы поглощения ТМ почпоП

При МОНО- И НОЛИ JJ1CMCMI ном ).ирЯЛ1СППМ

(---моноэлсмеитное загрязнение,

- - - полиэлементное загрязнение)

Рис 3. Изотермы поглощения свинца иочиамн (---иочиа шва "2")

расположить в следующий убывающий ряд: РЬ»Си>2п. В процессе поглощения почва аккумулирует свинца в 6,5 раза больше, чем меди, и в 9,5 раза больше, чем цинка.

При полиэлсментном загрязнении свинца поглощается в 5 раз меньше, меди - в 2 раза, цинка - в 4 раза. Порядок расположения элементов по количеству поглощенного вещееIв» сохраняемся прежний: РЬ>Си>7п. Свинца поглощается в 3 раза больше, чем меди, и и 8,5 больше, чем цинка. Полиэлементное загрязнение почв ТМ представляет собой большую эколо| ичеекую угрозу, чем моноэлементное загрязнение.

3.3. Влияние на поглощение свинца физико-химических свойств почвы

Физико-химические свойства почв можно расположить в ряд по убыванию ко)ффицпеита корреляции между данными свойствами и количеством поглощенного свинца: физическая глина > нл > ЕКО >гумус > рНМД1). Максимальное значение коэффициента корреляции выявлено между количеством поглощенного свинца 0 и содержанием в почве физической глины, минимальное - между количеством поглощенного свинца, и рН. Полученные результаты вполне соответствуют литературным данным: общеизвестно, что загрязнение ТМ почв тяжелого гранулометрического состава, например, глинистых и суглинистых, представляет собой значительно меньшую экологическую опасность, чем загрязнение супесчаных и песчаных почв.

. Выявленные в нашей работе закономерности справедливы лишь в конкретных случаях и могут быть применены только для аналогичных почв и условий.

В ходе исследования была выявлена зависимость процессов поглощения свинца из растворов РЬ(Ы03)2 от физико-химических свойств почв (рис. 5).

Рис 5. Количество свинца, поглощенного почвами из растворов РЬ(ЫОз)2

Количество поглощенного почвами свинца находится в прямой зависимости от концентрации исходных растворов - при увеличении концентрации на порядок количество поглощенного свинца увеличивается - в 8-9 раз. Установлено, что наибольшей поглотительной способностью по отношению к ионам РЬ2+ обладают каштановые солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесуглинистые почвы, ниже поглотительная способность каштановых типичных выщелоченных слабогумусированных среднесуглинистых почв и наименьшую поглотительную способность проявляют каштановые солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесуглинистые почвы. Необходимо отметить, что данная зависимость сохраняется при использовании растворов всех концентраций.

Таким образом, по поглотительной способности почвы образуют следующий убывающий ряд: солонцеватая выщелоченная слабогумуссированная средне суглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумуссированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумуссированная супесчаная почва.

Это позволяет сделать предположение, что ионы РЬ2+ сильнее поглощаются почвами, в составе которых находится большее количество гумуса, ила, физической глины, обменных катионов.

3.4. Влияние на поглощение свинца исходной концентрации растворов Чтобы более наглядно пре ¡ставить результаты эксперимента, были построены графики зависимости между количеством поглощенного свинца С) и исходной (1) и равновесной (2) концентрацией распюров С (рис.6)

I I

о

С исход., ыМ/л

С равно»сс мМ/д

Рис. 6. Общее поглощение свинца почвами из растворов РЬ (Ы03)2

По данным рис. 6 видно, что с увеличением концентрации ионов РЬ2+ в модельных растворах количество поглощенною почвой свинца постепенно возрастает. С изменением концентрации модельных растворов меняется и доля поглощенного свинца относительно внесенного количества. С увеличением концентрации растворов РЬ(М03)2 процент поглощенного почвами свинца снижется, и это снижение происходит плавно и равномерно во всех типах почв. Спижешн интенсивности поглощения обусловлено, предположительно, уменьшением количеств, вободнмх поглотительных центров п ПГЖ. Причиной может бшь шкже щменемме пои. \iiol 1 шнч ч.кчиц и роулькие 1101 лощения почвой определенного количества >лсмсш.1 )ю явление объясняется 1ем, чю влияние ионной силы раствора на поглощение евншы минимально и взаимодействие происходит в основном с образованием координационных соединений.

3.5. Десорбция ионии сшищи

Данные, полученные в процессе десорбции, представлены на рис.7.

-г * | ^2* * -3-. *

|'НС 7 Дсс0рбир>смис КЧЛИЧЧ. I ИЛ ("и т_|)Ч),мМ/ы СИМ |у) С1Ш1Ш.1 иочион

(А - КС1, Ь - Са(Ы( 1)2 В - (N114)2Х04)

Результаты, полученные при изучении десорбции свинца показывают, что по десорбционной способности солевые растворы образуют следующий убывающий ряд (для всех исследованных почв): (NH4)2S04 > Ca(N03)2 > KCl.

Самой высокой десорбирующей способностью для каштановых почв обладает (NH4)2S04, извлекая от 1 до 4% поглощенного свинца, самой низкой - KCl, который извлекает от 0,4 до 3% ионов свинца. Различия между солевыми растворами незначительные и результаты эксперимента можно озвучить так, что в составе обменных катионов в исследуемых почвах может находиться не более 3-4% от поглощенного почвой свинца. Полученные данные свидетельствуют об относительно высокой прочности связи ионов свинца с компонентами ППК, богатых гумусом и обменными катионами. По степени прочности связывания ионов РЬ2+ исследуемые почвы можно расположить в следующий убывающий ряд: солонцеватая выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная супесчаная почва. Данные, полученные в результате десорбции, показывают, что свинец образует с почвенными соединениями чрезвычайно прочные связи и очень слабо десорбируется.

3.6. Изотермы поглощения

Для увеличения информативности полученные данные были представлены в виде изотерм (рис. 8).

Рис. 8. Изотермы поглощения свинца почвами из растворов РЬ (N03)2

Как видно на рис. 8 при увеличении концентрации раствора углы наклона кривых уменьшаются. Снижение углов наклона кривых фактически отражает изменение величин коэффициентов распределения и свидетельствует о том, что с увеличением "степени загрязнения" сродство ТМ к твердой фазе почв уменьшается, а подвижность увеличивается. Уменьшение поглотительной способности можно объяснить наличием нескольких типов сорбционных центров. Сорбционные центры отличаются мерой сродства к ТМ. Одни из них более селективны к ионам ТМ, чем другие, и обладают высокой энергией связи. Эти центры заполняются в первую очередь, предположительно по типу специфической сорбции. На рис. 8 этим центрам соответствуют начальные участки кривых, характеризующиеся большим углом наклона к оси абсцисс. По мере их заполнения происходит поглощение катионов на сорбционных центрах с меньшим сродством к ТМ, с более низкой энергией связи (неспецифическая сорбция), чему соответствуют конечные участки кривых. Кривые поглощения свинца не имеют ярко выраженных перегибов. Предположительно, во всем исследованном диапазоне концентраций, пог лощение евиииа почвами протекает по одному механизму (или ионы евнпш! и кшмодеГю ну юг с одним типом почвенных реакционных центров, обладающих близким сродством к ним), либо по нескольким механизмам, слабо отличающимся друг от друга (или ионы свинца взаимодействуют с несколькими типами почвенных реакционных центров, обладающих близким сродством к ним).

Поглотительная способность ночи можно оценить количественно, используя для этого уравнение Лснгмюра:

оо - 1/(<2,1ШХ*к) + (1/дтах)*с, (1)

где С - равновесная копнен ip.ii . шемепи и рас пюре, () - количество поглощенного элемента на единицу массы еорбеша, (¿тп м юпислыыя емкчеп. еорбеша, К - ко м|м|шциеш, о1р1м<ак>щнп прочность связи между элсменюм и р^ цноннычн цсшрлмп сорбсша

На рис. 9 приведены зависимое)и С/у от С. Данные кривые могуч бьнь графическим выражением вышеприведенного уравнения, если зависимость С/(? от С является монотонно возрастающей.

Рн. 9 И 101ср\н.1 мо] лощения Леш мюра

Наблюдаемая зависимость С/С} от С действительно является практически монотонно, хотя и несколько неравномерно, возрастающей. Таким образом, поглощение свинца каштановыми почвами протекает в соответствии с уравнением Лснгмюра. Для количественной оценки поглощения свинца исследованными типами почв для конечных (линейных) участков изотермы были рассчитаны параметры уравнения Ленгмюра (табл.

3).

Таблица 3

Параметры уравнений Ленгмюра_

Параметры 11очвы

типичные выщелоченные слабогумусированные супесчаные типичные выщелоченные слабогумусированные срсднссу! ЛИНИ сты с солонцеватые выщелоченные слабо1умусированные средпесуглинистые

Опт, мМ/кг 145,7 148,6 98,5

К, л/мМ 0,3 0,2 0,8

Расположив почвы в ряд мо убыванию (Зтах - типичные выщелоченные слабогумусированные среОнесуглинистые > типичные выщелоченные слабогумусированные супесчаные солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесугпинистые - можно оьчетшь, чIо для свинца потенциальная поглотительная способность несколько отличается от юй, которая была выявлена в эксперименте. По прочности связи К ряд буде! следующий - солонцеватые выщелоченные слабогумусированные среднесуглшшстые > типичные выщелоченные слабогумусированные супесчаные -- типичные выщелоченные слабогумусированные среднесугпинистые. Ясно видно, чю для свинца между 0шах и К проявляется обратная зависимость (чем больше почва поглощает свинца, тем слабее он удерживается).

3.7. Влияние на поглощение свинца минеральных удобрений Некоторые исследователи (Гапошок и др., 1982; Кудеяров и др., 1984; Минеев, 1988; 1990) высказывают мнение, что применение минеральных удобрений может привести к загрязнению почв ТМ, однако друг ие авторы (Аристархов, 2000; Лобода, 2000; Овчаренко, 1997; Черных, 1995) придерживаются противоположной точки зрения. Проведенные нами анализы показали, что используемые в работе минеральные

удобрения в качестве примесей содержат определенное количество ТМ, однако являются безопасными с экологической точки зрения, и их использование не может привести к загрязнению природной среды и растительной продукции.

3.7.1.Влияние на поглощение свинца азотных удобрений

Результаты, полученные в ходе эксперимента показывают, что внесение в почву различных доз аммиачной селитры приводит к изменению поглотительной способности исследуемых почв (рис. 10). При очень низкой концентрации модельного раствора - 0,5 мМ/л наблюдается увеличение количества поглощенного свинца. При увеличении концентрации ионов свинца в модельном растворе до 1,0 мМ/л отмечается как увеличение, так и уменьшение количества поглощенного элемента. Дальнейшее увеличение содержания ионов РЬ2+ в модельном растворе во всех рассмотренных случаях приводит к однозначному снижению поглотительной способности почвы.

Рис 10. Влияние азотных удобрений на процессы поглощения свинца почвами

(Здесь и далее А - типичная выщелоченная слабогумусированная супесчаная почва, Б -шпичная выщелоченная слабогумусированная срсднесуглинпстая почва, В - солонцеватая им щелоченная слабогумусированная средиесу глинистая почва, но оси ординат отложено количество 1Ю1 лощенного свинца)

В целом, поглощение ионов свинца типичной выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой при внесении доз N60, N90 и N120 уменьшается в среднем на 10,12 и 14%; типичной выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой —на 7, 11 и 13%; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой -на 4, 6 и 9% соо! ветствеипо. 11аблюдаемое уменьшение количества поглощенного свинца, по-видимому, можно объяснить различием в физико-химических свойствах: разным содержанием гумуса, ила и т. п. Для объяснения наблюдаемого в нескольких случаях увеличения количества поглощенного свинца необходимы дальнейшие исследования.

3.7.2. Влияние на поглощение свинца калийных удобрений

Экеперимешальныс данные представлены на рис. 11.

Результаты, полученные в ходе эксперимента показывают, что внесение в почву различных доз калийных удобрений приводит к изменению поглотительной способности исследуемых почв. В целом поглощение ионов свинца типичной выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой при внесении доз К60, К90 и К120 уменьшается в среднем на 9, 11 и 13%; типичной выщелоченной слабогумусированной ередиссуглинистой - па 6, 10 и 12%; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой - на 2, 6 и 8% соответственно.

Рис. 11. Влияние калийных удобрений на процессы поглощения свинца почвами

Данные эксперимента позволяют сделан, ныиод, что внесение калийных удобрений снижает поглотительную способность почв по ошошению к ионам свинца.

3.7.3. Влияние на поглощение свинца фосфорных удобрений

Экспериментальные данные и| едоавлены на рис. 12.

При фоефапи.щии к.шп.шоныч почв количеспю свинца в рас шоре снижается, ю епь, способность ночвы связывап. свинец увеличивайся иод влиянием фосфаюв. Поглощение ионов свинца шиичпоп выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой при внесении доз Р60, Р90 и Р120 увеличивается в среднем на 4, 6 и 9%; типичной выщелоченной слабогумусированной срсднссуглинистой - на 5, 8 и 11%; солонцеватой выщелоченной слабогумусировап юй среднесуминистой - па 3, 5 к 8% соответственно. Таким образом, воздействие вносимых с удобрениями фосфатов на почву благоприятно в зависимости от их доз, присутствия в почве других компонентов и их активности.

3.7.4. Влияние на поглощение свинца сложных удобрений

Экспериментальные данные представлены на рис. 13.

Результаты, полученные в ходе эксперимента показывают, что внесение в почву различных доз сложного удобрения приводит к снижению поглотительной способности почвы по отношению к свинцу. Ум чьшепие количества поглощенного свинца находится в прямой зависимости от внесенной дозы - максимальная доза приводит к значительному уменьшению количества поглощенного свинца и, соответственно, увеличению количества легкорастворимых соединений.

Поглощение ионов свижп шпичиой выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой при внеси, ии доз №5Р60К60, Ю5Р90К90 и 1М45Р120К120 уменьшается в среднем на 2, ч и 4%; типичной выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой - на 1,5, 2,5 и 3,5 %; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесу! шпистой - па 1, 2 и 3% соответственно. Таким образом, исследуемые сложные удобрения пкашв.шм слабое влияние па поглотшельную способность почв. Если учесть, чк> фосфорные удобрения, как правило, снижают

поднижпост 1. ионов ТМ, а азотные и калийные - увеличивают, то наблюдаемый результат можно предположительно объяснить почти полной взаимной компенсацией данных противоположных эффектов.

3.8. Влияние ни поглощение свинца органических удобрений

В качееше ор| «шичеекого удобрения в эксперименте использовались сильно- и ередпер;иложившийся навоз КРС. Экспериментальные данные представлены на рис. 14.

40 ни 70 60 Зо 4 0 «О 20 10 г—-гйГТйИ 11 VI) • 0 70 «0 >0 40 30 2» 10 ь г—-пгГйИ "190 1 ао • 70 ♦ 0 • 40 до 30 В п-твгТйЩГ

/ / ////// /////// »♦• ш» хава)**

навоза на процессы поглощения свинца почвами

При использовании снльноратожившегося навоза поглощение ионов свинца 1ИПИЧПОЙ выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой увеличивается в среднем на 4, 8 и 12%; жпичиой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой - на 7, 10 и 15%; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой -на 4, 8 и 11% соответственно, а при использовании среднеразложившегося навоза поглощение ионов свинца типичной выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой увеличивается в среднем на 13, 16 и 19%; типичной выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой - на 14, 18 и 20%; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой - на 9, 12 и 14% соответственно. Увеличение количества поглощенного свинца при внесении органических удобрений объясняется, вероятно, тем, что свинец образует очень прочные и малоподвижные комплексы с органическим веществом. Однако из приведенных данных видно, что процент поглощенного свинца при использовании среднеразложившегося навоза почти в 2 раза выше, чем при использовании сильноразложившегося навоза. Предположительно наблюдаемый эффект можно объяснить снижением количества органического вещества в сильноразложившемся навозе, а также изменением его качественного состава -увеличением количества фульвокислот за счет снижения содержания гуминовых кислот. Таким образом, полученные данные позволяют говорить о том, что внесение органических удобрений (которые являются хорошими адсорбентами) увеличивает количество поглощенного свинца и, что наиболее эффективно использовать средперазложившийся навоз.

3.9. Цеолиты

Цеолиты представляют собой пористые кристаллические алюмосиликаты, природные минералы, имеющую развитую внутреннюю поверхность, вследствие чего способны поглощать относительно большие количества солей ТМ. Цеолиты обладают высокой селективностью по ошошепию ко многим ТМ.

Результаты исследований показали, чю на увеличение процессов поглощения ионов свинца РЬ2+ почвами влияют размеры частиц используемого цеолита (2 и 0,2 мм), концентрация ионов свинца РЬ"1 в модельных растворах и температурный режим активации используемого цеолита (300°С, 450°С и 600°С).

При внесении цеолитов помола 2 мм и 0,2 мм в каштановые почвы наблюдаются изменения поглотительных свойств нсечсд\емых почв При исполмовании цеолит помола 0,2 мм поиюппельиая способность вее\ исследуемых почв в среднем в I.5 paja выше, чем при использовании цеолша помола 2 мм. Это обьяснястся чем, чю при внесении в почву измельченного до высокой степени дисперсности природного цеолита -0,2 мм, в ней возрастает относительное содержание активной минеральной фракции с высокими ионообменными свойствами, вследствие чего увеличивается общая емкость поглощения Причем, чем выше концентрация ионов свинца в модельных растворах, тем выше количество поглощенного мст.шла Данная закономерность наблюдается на всех типах почв.

Результаты эксперимента по влиянию термической активации цеолита на поиющснис ионов свинца каштановыми почвами представлены па рисунках I5-I6.

Г2-(ЗОО'С)

w N> N' a' <I> -i' •3"(ЭОО'С)

Г(450-С)

"1"(вОО'С)

о

°0 lamMtt

У У У У У

> „<Р А • »Г

"7' МЬО'С)

I 40

"2"(вОО'С)

^sfctitittl

у'

¿i" У J* > J* > ji

ХЯ rd-iil

Рис 15 Влияние активированною при 300"С, 450"С и 600"С цеолита помола 2 мм на процессы поглощения свинца почвами

"f(ЗОО'С) 90

■2* (ЭОО'С) 1 20

гяьяжЗД I

2"(«00'CI • 0

140

120 100

Рис 16 Влияние активированного при 300"С, 450°С и 600°С цеолита помола 0,2 мм на процессы

поглощения свинца почвами

В ходе эксперимента нами было выявлено, что при внесении активированного при 450°С цеолита помола 2 мм поглотительная способность типичной выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой в среднем в 1,5 раза выше, чем при 30(fC и в 2,5 раза выше, чем при 60(fC; типичной выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой в 1,5 раза выше, чем при ЗОСРС и 60(fC\ солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой в 2 раза выше, чем при 30(?С и 60(РС А при внесении активированного при 450°С цеолита помола 0,2 мм поглотительная способность типичной выщелоченной слабогумусированной супесчаной почвой в среднем в 1.5 раза выше, чем при 300°С и в 2,5 раза выше, чем при 60(fC; типичной выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой в 1,5 раза выше, чем при 300°С и в 2,5 раза выше, чем при 60(РС; солонцеватой выщелоченной слабогумусированной среднесуглинистой почвой в 2,5 раза выше, чем при 30(fC и в 3 раза выше, чем при 60(fC. В данном случае доза внесенного цеолита оказывает определенное влияние на поглотигельную способность почв. Чем выше доза, тем количество поглощенного металла в среднем увеличивается в 1,5-2 раза. Очевидно, что оптимальной температурой активации цеолита, способствующей значительному увеличению поглотительных свойств исследуемых почв, является температура 450°С. Данная термическая обработка улучшает катионообменную способность цеолитов за счет выделения из минералов свободной воды и увеличения удельной поверхности. Из всего пышешложенного можно сделать вывод, что наиболее эффективным способом очис1ки jai ря шепныч свинцом почв является внесение в почву цеолита помола 0,2 мм, ■ срмически активированного при 450°С и доза вносимого цеолита должна составлять 80 i/i а.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. при загрязнении почв свинцом не рекомендуется использовать азотные и калийные удобрения, которые увеличивают подвижность соединений свинца и ухудшают эколо! нческую обстановку в почвенном профиле,

2. па загрязненных соединениями свинца ночвач можно нримсням, сложные удобрения типа ДАФК. Это не повлечет за собой ухудшения экологической обстановки, однако детоксикационпого эффекта oí ич применения наблюдаться не будет;

3. рекомендуется вноси ib фосфорные удобрении на техпогенно загрязненные почвы после отдельного рассмотрения в каждом конкретном случае;

4 применение няооза и uro. un он можно рекомендовать во всех случаях - эго не только не представляет экологической oiiaeiioem для почв, по и сопровождается высоким детоксикационным эффектом, при этом необходимо учитывать экономическую целесообразность их применения

ВЫВОДЫ

1. Впервые исследовано поглощение свинца кашшновыми почвами Семипалатинского Прииртышья в зависимости от ряда внешних и внутренних факторов (временной фактор, рН реагирующих с почвой растворов, присутствие в растворах ионов других ТМ, физико-химическая характеристика почв, исходная концентрация растворов и влияние различных видов и доз минеральных и органических удобрений и цеолитов). По содержанию гумуса, ила, физической глины, емкости катионного обмена и рН исследуемые почвы характеризуются средней буфсрностыо и фоновым для Восточного Казахстана валовым содержание свинца, в пределах от 14 до 17 мг/кг. В мобильном фонде соединений свинца на долю водорастворимых форм приходи 1ся 0,5-0,6%, обменных форм - 2,5-3%, кислоторастворимых форм - 7,5-8% oí валового содержания. Выявлена прямая отрица1сльная корреляция величины noiлощения свинца почвами в ряду: физическая глина > ил > ЕКО > гумус > рН,„дн

2. При моноэлементном за шзнении почв количество поглощенного металла уменьшается в ряду: Pb > Cu > Zn ричем Pb поглощается в 6,5 раза больше, чем Си, и в 9,5 раза больше, чем Zn При пол! юментпом загрязнении поглотительная способность почвы резко снижается: Pb погло имея в 5 раз меньше, Си — в 2 ра»н. /п - и 4 раза Порядок расположения элсмсню ю количеству noi лощенною вещества сохраняется прежний: Pb > Cu > Zn. Поли; .leniiioe за(рязнение почв ТМ представляет собой большую экологическую опасное/ : чем моноэлемепгное.

3. При взаимодействии почвь - раствором unípara свинца во времени, количество поглощенного металла возрастаем течение 5-8 часов, затем система «почва-раствор» достигает равновесного состояния

При поглощении свинца почв, ш нроисчодш снижение pli модельных растворов тем сильнее, чем больше начальная концентрация ионов металла.

4. Извлечение свинца из почвеинот поглощающего комплекса исследуемых почв различных по физико-химическому составу позволяет расположить их в следующий убывающий ряд по количеству десорбироиаппого металла: солонцеватая выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная супесчаная почва, причем 3ia зависимость сохраняется при всех концентрациях используемых растворов. А солевые растворы по десорбционной способности свинца из почв pacnojiai аются в убывающий ряд (для всех исследованных почв): (NH^SO, > Ca(NOj)2 > KCl.

5. Исследованные удобрения и цеолиты разных доз оказывают различное влияние на поглотительную способность помп по отношению к свинцу.

При низкой концентрации (0,5-1,0 мМ/л) аммиачной селпфы, «песенной в почву, количество поглощенного свинца увеличиваем в среднем на 2-5%, а при высокой концентрации (1,5-10 мМ/л) - уменьшается в среднем на 4-14% в зависимости от типа почв.

При внесении хлористого калия поглотительная способность почв по отношению к свинцу уменьшается в среднем на 2-13% н зависимости от типа почв. При внесении доз двойного суперфосфата поглощение ионов свинца в среднем увеличивается на 3-11% в зависимости от типа почв. Под действием ДАФК поглощение ионов свинца почвами уменьшается в среднем на 1-4% в зависимости от типа почв. При использовании сильноразложившегося навоза поглощение ионов свинца почвами увеличивается в среднем на 4-15%, а при использовании среднеразложившегося навоза поглощение ионов свинца почвами увеличивается в среднем на 9-20% в зависимости от типа почв. При внесении активированного при 450 С цеолита помолов 2 мм и 0,2 мм поглотительная способность всех исследуемых почв в 1,5-2,5 раза выше, чем при 300 С и 600°С.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1 Баирова А М . ПанинМ С Адсорбция свинца темно-каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья // Матер V Междунар. науч симп им акад М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоение недр» - Томск, 2001. - С.87-89

2 Баирова А М , Панин М.С Адсорбция ионов свинца (I I) темно-каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья // Матер Междунар науч-практ конф «Химия: наука, образование, промышленность Возможности и перспективы развития». Т.2. - Павлодар: ПГУ им С.Торайгырова,

2001 -С 56-59

3 Баирова А М . Гулькина Т И . Панин М С Сорбционная способность темно-каштановых почв по отношению к ионам РЬ и Си2' // Матер Междун науч-практ конфер аспирантов, студентов и молодых ученых «Наука и образование - проблемы и перспективы» — Бийск, 2002. С. 220

4 Баирова А М , Панин М С Анализ устойчивости почв к загрязнению свинцом // Матер Междун научно-практич конфер Теоретическая и экспериментальная химия - Караганда: Изд-BO КарГУ, 2002. - С 204-207

5 Баирова А М , Панин М С Влияние цеолитов на адсорбцию свинца темно-каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья // Матер Междун конфер, посвященной 30-летию КарГУ им. Е А, Букетова «Актуальные проблемы высшего образования и науки в XXI веке». - Ч. II. - Караганда,

2002 - С 189-191

6 Баирова А М . Панин М С Адсорбция свинца темно-каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья // Доклады II Междунар научно-практич конфер «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружаущей среде» -1 -Семипапатинск, 2002 -С. 408-415

7 Баирова А М , Панин М С Некоторые аспекты процессов поглощения свинца почвами Семипалатинского Прииртышья Республики Казахстан // «Поиск». — 2003. — N»2. —С. 68-76

8. Баирова А М , Панин М С Влияние фосфорных удобрений на сорбцию свинца темно-каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья II Доклады Мездунар научно-практич конфер «Проблемы геологии и освоение недр», Томск, 2003. - С. 589-592

9. Баирова А.М , Гулькина Т И., Панин М.С. Зависимость процессов адсорбции тяжелых металлов от различных почвенных факторов // Материалы II российско-монгольской научной конференции молодых ученых и студентов «Алтай: экология и природопользование». - Бийск: НИЦ БПГУ им. В.М. Шукшина, 2003 - С. 105-108.

10. Баирова А М , Гулькина Т И , Панин М С Влияние органических удобрений на сорбцию меди и свинца темно-каштановыми почвами Семипапатинского Прииртышья / Баирова A.M., // Доклады Междунар научно-практич конфер «Актуальные проблемы современной биологии и биотехнологии», Алматы, 2003 - С. 63-65

11. Баирова A.M., Панин М.С. Влияние сложных удобрений на процессы сорбции иоиоа свинца (II) почвами II Доклады Междунар научно-практич конфер «Современные проблемы естественных наук», Караганда, 2003. - С. 65-67

12. Баирова А М , Панин М.С. Влияние калийных удобрений на сорбцию свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья II Доклады Междунар научно-практич конфер. «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды», Новороссийск, 2003. - С. 193-195

13 Баирова AM, Панин МС Закономерности поглощения свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья II Доклады Междунар научно-практич конфер. «Экологические проблемы агропромышленного производства», Алматы, 2004. - С. 156-159

14. Баирова А.М , Гулькина Т.И., Панин М.С Поглощение меди и свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья Респубпики Казахстан. // «Сибирский экологический журнал». - 2004. -N81 -С 103-112

15 Баироиа А М , Панин М С Влияние h.i адсорбцию свинца временного фактора и рН среды. Конкурентная адсорбция // Доклады III Междунар научно-практич конфер «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружаущей среде» - Семипалатинск, 2004, с. 522-S25

16. Баирова А М , Гупькина Т И , Панин М С Изменение сорбционных свойств каштановых почв Семипапатинского Прииртышья при внесении цеолитов / Баирова A.M., ВЕСТНИК, выпуск-3 Межд. Конфер. «Современные проблемы геохимической экологии и сохранения биоразнообразия», Бишкек, 2003, с 86-88

17 Баирова А М, Панин М С Влияние цеолита различного помола на адсорбционную способность почв // Матер Междун научно-прлктич конфер - Караганда' Изд-во КарГУ, 2004. — С. 24-26

18 Абдуажитоиа А м . Панин М С Влияние моно- и полиэлементного загрязнения на адсорбцию свинца темно-каштановыми почвами// V Межд Биогеохим Школа «Актуальные проблемы геохимии и экологии», Семипалатинск, 2005, с 75-77

19 Абдуажитова AM, Панин МС Адсорбционная способность каштановых почв Семипалатинского Прииртышья по отношению к свинцу// Матер Межд III Всероссийской научной конфер «Современные пробпемы почвоведения Сибири и оценки земель» поев. 75-летию со дня открытия кафедры почвоведения. - Томск, 2005 - С 89-91

Подписано в печать 20 ID 2005г. Формат 60*84/16. Усл. печ. я. 1.1.

Гираж 100ок7 'Заказ 1 lf< Отпечатано « отделе оперативной полиграфии ИП Правосудова 07ЫОО г CeuiinaiamiiiiCK, ул ИМомышулы 10

Ш21721

РНБ Русский фонд

2006-4 19414

Содержание диссертации, кандидата химических наук, Абдуажитова, Асель Муратовна

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ ш ВВЕДЕНИЕ 4 9 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Основные аспекты поглощения

1.2. Поглотительная способность почв

1.3. Влияние различных агрохимикатов на поглотительную

It способность почв по отношению к свинцу

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Физико-химическая характеристика каштановых почв

3.2. Влияние на поглощение свинца временного фактора и рН среды. Конкурентное поглощение

3.3. Влияние на поглощение свинца физико-химических свойств почвы

3.4. Влияние на поглощение свинца концентрации модельных растворов

3.5. Десорбция ионов свинца

3.6. Изотермы поглощения

3.7. Влияние на поглощение свинца минеральных удобрений

3.7.1. Влияние на поглощение свинца азотных удобрений

3.7.2. Влияние на поглощение свинца калийных удобрений

3.7.3. Влияние на поглощение свинца фосфорных удобрений

3.7.4. Влияние на поглощение свинца сложных удобрений

3.8. Влияние на поглощение свинца органических удобрений

3.9. Влияние на поглощение свинца цеолитов 96 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ф ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Поглощение свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья"

Актуальность темы

В результате бурного развития промышленности негативное воздействие на природу приобрело глобальный характер, приводя к загрязнению обширные территории [109]. В настоящее время одной из таких проблем является загрязнение почв различного рода поллютантами, особенно опасно - загрязнение почв стабильными, токсичными компонентами, такими, как тяжелые металлы (ТМ). Значительная доля газопылевых выбросов осаждается на поверхность почвы, при этом загрязняется верхний, самый плодородный слой. В реакции почв на техногенный стресс, в эволюции их от естественного состояния до техногенно нарушенного, происходит накопление химических загрязняющих веществ до критического уровня, а также значительное изменение физико-химических свойств почв. В ней осуществляются процессы трансформации различных соединений, причем происходит как превращение токсичных соединений в химически инертные, малотоксичные и недоступные растениям продукты, так и возрастание уровня токсичности химических соединений за счет растворения в условиях кислой или щелочной среды [124].

В качестве исследуемого металла выбран свинец, потому что он является приоритетным загрязнителем Восточного Казахстана, в том числе и Семипалатинского Прииртышья. Проблема свинца имеет важный экологический аспект. Он относится к ТМ I класса опасности, характеризуется высокой токсичностью, мутагенным и канцерогенным эффектом, способен к биоаккумуляции. Высокие концентрации свинца в окружающей среде оказывают вредное воздействие на экосистемы, низкие -жизненно необходимы для живых организмов в качестве микроэлемента. Загрязнение почв свинцом носит долговременный характер - период полуудаления свинца составляет от 740 до 5900 лет [47], поэтому изучение поглотительных свойств почв при различном уровне техногенного воздействия - серьезная экологическая задача, важная в научном и практическом аспекте. Ее решение позволит оценить экологическое состояние почвенного покрова, а также разработать различные методы, позволяющие снизить или полностью ликвидировать последствия загрязнения.

На исследуемой территории расположены такие крупные металлургические предприятия, как Жезкентский горно-обогатительный комбинат, Зыряновский свинцовый комбинат, Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат, Лениногорский полиметаллический комбинат, Ульбинский металлургический завод, а также Семипалатинский судоремонтно-судостроительный завод, от которых на поверхность Земли ежегодно поступает 89 тыс. т свинца. Вследствие сжигания угля и нефти электростанциями региона на поверхность Земли поступает 3600 т свинца в год. Другими, не менее опасными источниками загрязнения почв соединениями свинца, являются горнодобывающая, горно-обогатительная, металлообрабатывающая, машиностроительная и химическая промышленности, а также автотранспорт, выхлопные газы которого привносят на поверхность Земли по разным оценкам от 180 тыс. т до 260 тыс. т свинцовых частиц. При постоянном внесении высоких доз минеральных и органических удобрений, содержащих ТМ, в почву также могут поступить их значительные количества. [101, 102].

В настоящее время все большую актуальность приобретает ухудшение экологической обстановки, вызванное не только загрязнением окружающей среды, но и значительным увеличением техногенной нагрузки. Это ведет к экологическому кризису территории Казахстана и планеты в целом. Особую нагрузку испытывает почва, которая является детоксикантом и буфером различного рода поллютантов, в том числе ТМ. До настоящего времени оценки устойчивости почв к ТМ в Казахстане не проводились, поэтому необходимо провести соответствующие мероприятия.

В сельском хозяйстве на протяжении многих лет широко применялись интенсивные технологии возделывания культур, включающие высокие дозы удобрений, так как применение органических и минеральных удобрений -одно из основных условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания. Внесение удобрений в значительной степени изменяет химию элемента в почве за счет поступления в почву дополнительного количества металла и за счет изменения подвижности элемента в почве. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве, могут изменять реакцию среды, являясь физиологически кислыми или физиологически щелочными, а это, соответственно, приводит к изменению растворимости соединений ТМ. Компоненты агрохимикатов могут менять подвижность металлов путем поглощения, ионного обмена и комплексообразования. Не исключено и совместное осаждение гидроксидов металлов с компонентами удобрений. Буферность почвы по отношению к ТМ связана, главным образом, с процессами, происходящими на поверхности раздела фаз. Основной механизм поглощения ТМ почвой - специфическая адсорбция с образованием поверхностных координационных соединений. Донорно-акцепторные взаимодействия характерны и для компонентов удобрений и мелиорантов. Эти процессы сопровождаются высвобождением разных структурных группировок поглощающих поверхностей, что не может отразиться на свойствах поверхностей и, следовательно, на специфике, происходящих на них, химических реакций с участием соединений раствора. Почвы различаются по устойчивости к химическому загрязнению. Почва -это гетерогенная открытая система, в которой связь компонентов осуществляется с помощью реакций, протекающих с участием почвенного раствора и твердой фазы. Поглотительная способность почв по отношению к ТМ зависит от таких свойств почв, как гранулометрический и минералогический состав, содержание органического вещества, карбонатность, рН, ЕКО и др., а также от химических свойств ТМ. Ионы ТМ, которые находятся в почвенном растворе, могут поглощаться на поверхности разных компонентов почвы, и это будет определяющим звеном их дальнейшего поведения в почве. На подвижность ТМ в почвах оказывают влияние такие процессы, как сорбция-десорбция, осаждение-растворение, ионный обмен, диффузия и др. Все вышеперечисленные процессы создают сложную картину поведения ионов ТМ в почве, в связи с чем, возникают трудности в расчетах.

Учитывая, что полностью отсутствуют экспериментальные данные о поглощении свинца почвами Республики Казахстан, наши исследования были направлены на изучение поглотительной способности почв Семипалатинского Прииртышья Восточно-Казахстанской области, позволяющие дать экологическую оценку их устойчивости к загрязнению свинцом.

Цель работы исследование процессов поглощения свинца в зависимости от физико-химических характеристик каштановых почв Семипалатинского Прииртышья и различных факторов: временного, рН среды, присутствия в модельном растворе свинца и ионов других ТМ, различных видов и доз минеральных, органических удобрений и цеолита, а также исследование десорбционной способности почвенного поглощающего комплекса по отношению к свинцу в солевых растворах.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: 1. оценить содержание гумуса, ила, физической глины, емкости катионного обмена и рН каштановых почв и их поглощающей способности под влиянием свинца в модельных растворах, а также в условиях моно- и полиэлементного антропогенного воздействия тяжелых металлов, содержащихся в различных видах минеральных, органических удобрений и цеолитах;

2. выявить антропогенное воздействие на поглотительную способность каштановых почв различных факторов: временного, концентрационного и кислотного;

3. определить особенности десорбции ионов свинца из почвенного поглощающего комплекса почв в различные солевые растворы;

4. установить экологическую устойчивость каштановых почв по отношению к свинцу.

Научная новизна работы

Впервые получена информация об экологической устойчивости и поглотительной способности каштановых почв Семипалатинского Прииртышья. Определены типы почв, наиболее устойчивые к загрязнению свинцом. Установлено, что процесс поглощения свинца исследуемыми почвами происходит в результате совместного действия, как механизма катионного обмена, так и механизма поверхностного комплексообразования. Исследована динамика процесса поглощения, рассчитана скорость поглощения свинца почвой. Установлено, что при моноэлементном поглощении почва аккумулирует больше свинца, чем при полиэлементном, и полиэлементное загрязнение представляет собой большую экологическую угрозу. Выявлена зависимость процессов поглощения свинца от физико-химических свойств почв и рассчитаны коэффициенты корреляции. На основании выявленной зависимости процессов поглощения свинца от концентрации исходных растворов по уравнениям Ленгмюра вычислены показатели термодинамического состояния свинца в почвах - величина максимального поглощения и прочность связи. Рассчитана потенциальная буферная способность почв.

Впервые исследовано влияние различных видов и доз минеральныху органических удобрений и цеолитов на процессы поглощения свинца и изменение экологических свойств почв. На основе эффективности их действия предложены способы снижения фитотоксичности свинца в почвах.

Практическая и теоретическая значимость работы

Изучение процессов поглощения соединений свинца почвами позволяет оценить потенциальную опасность их загрязнения в условиях конкретной природно-климатической зоны. Экспериментальные данные позволяют выявить закономерности поглощения свинца исследуемыми почвами в зависимости от исходных концентраций растворов на фоне различных видов и доз агрохимикатов. Полученные сведения будут полезными при оценке воздействия выбросов промышленных предприятий и сельскохозяйственного производства на экологическую обстановку. Данные о поглощении и десорбции ионов свинца почвами могут быть использованы при оценке воздействия техногенных выбросов на экологическую обстановку, при разработке практических рекомендаций по снижению токсического действия свинца, а также при составлении прогнозной части в технико-экономическом обосновании использования хозяйственных объектов, для дозировки антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные угодья. Результаты работы также могут быть практически применены в системах нормирования и для других целей.

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на V Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоение недр» (Томск, 2001), Международной научно-практической конференции «Химия: наука, образование, промышленность. Возможности и перспективы развития» (Павлодар, 2001), Международной научно-практической конференции аспирантов, студентов и молодых ученых «Наука и образование - проблемы и перспективы» (Бийск, 2002), Международной научно-практической конференции «Теоретическая и экспериментальная химия» (Караганда, 2002), Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию КарГУ им. Е.А. Букетова «Актуальные проблемы высшего образования и науки в XXI веке» (Караганда, 2002), II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск,

2002), VII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоение недр» (Томск, 2003), II Российско-монгольской научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Алтай: экология и природопользование» (Бийск, 2003), III Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной биологии и биотехнологии» (Алматы, 2003), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы естественных наук» (Караганда, 2003), Международной научно-практической конференции «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Новороссийск, 2003), Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы агропромышленного производства» (Алматы, 2004), III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004), V Международная биогеохимическая школа «Актуальные проблемы геохимии и экологии» (Семипалатинск, 2005), III Всероссийская научная конференция,посвященная 75-летию со дня открытия кафедры почвоведения «Современные проблемы почвоведения Сибири и оценки земель» (Томск, 2005), Международная конференция, посвященная 60-летию образования института почвоведения им. У.У. Успанова «Состояние и перспективы развития почвоведения» (Алматы, 2005).

Публикация результатов исследования

Материалы диссертации изложены в 19 публикациях в сборниках материалов конференций, симпозиумов, совещаний и в журналах «Поиск», «Сибирский экологический журнал».

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность доктору биологических наук, профессору Семипалатинского государственного педагогического института Михаилу Семеновичу Панину за научное руководство, постоянное внимание и помощь в выполнении исследований. Искреннюю благодарность автор приносит кандидату биологических наук, старшему научному сотруднику Московского государственного университета им. Ломоносова Дмитрию Вадимовичу Ладонину за ценные консультации.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Влияние на поглотительную способность физико-химических характеристик каштановых почв, временного, концентрационного и кислотного факторов;

2. Оценка поглотительной способности каштановых почв по отношению к ионам свинца в зависимости от вида и доз минеральных, органических удобрений и цеолитов;

3. Особенности десорбционной способности каштановых почв по отношению к свинцу из почвенного поглощающего комплекса в различных солевых растворах;

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Экология", Абдуажитова, Асель Муратовна

выводы

1. Впервые исследовано поглощение свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья в зависимости от ряда внешних и внутренних факторов (временной фактор, рН реагирующих с почвой растворов, присутствие в растворах ионов других ТМ, физико-химическая характеристика почв, исходная концентрация растворов и влияние различных видов и доз минеральных и органических удобрений и цеолитов). По содержанию гумуса, ила, физической глины, емкости катионного обмена и рН исследуемые почвы характеризуются средней буферностью и фоновым для Восточного Казахстана валовым содержание свинца, в пределах от 14 до 17 мг/кг. В мобильном фонде соединений свинца на долю водорастворимых форм приходится 0,5-0,6%, обменных форм - 2,5-3%, кислоторастворимых форм - 7,5-8% от валового содержания. Выявлена прямая корреляция величины поглощения свинца почвами в ряду: физическая глина > ил > ЕКО > гумус >рНоодн.

2. При моноэлементном загрязнении почв количество поглощенного металла уменьшается в ряду: Pb > Си > Zn, причем РЬ поглощается в 6,5 раза больше, чем Си, и в 9,5 раза больше, чем Zn. При полиэлементном загрязнении поглотительная способность почвы резко снижается: РЬ поглощается в 5 раз меньше, Си - в 2 раза, Zn - в 4 раза. Порядок расположения элементов по количеству поглощенного вещества сохраняется прежний: Pb > Си > Zn. Полиэлементное загрязнение почв ТМ представляет собой большую экологическую опасность, чем моноэлементное.

3. При взаимодействии почвы с раствором нитрата свинца во времени, количество поглощенного металла возрастает в течение 5-8 часов, затем система «почва-раствор» достигает равновесного состояния.

При поглощении свинца почвами происходит снижение рН модельных растворов тем сильнее, чем больше начальная концентрация ионов металла.

4. Извлечение свинца из почвенного поглощающего комплекса исследуемых почв различных по физико-химическому составу позволяет расположить их в следующий убывающий ряд по количеству десорбированного металла: солонцеватая выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная среднесуглинистая почва > типичная выщелоченная слабогумусированная супесчаная почва, причем эта зависимость сохраняется при всех концентрациях используемых растворов. А солевые растворы по десорбционной способности свинца из почв располагаются в убывающий ряд (для всех исследованных почв): (NH4)2S04 >

Ca(N03)2 > КС1.

5. Исследованные удобрения и цеолиты разных доз оказывают различное влияние на поглотительную способность почв по отношению к свинцу.

При низкой концентрации (0,5-1,0 мМ/л) аммиачной селитры, внесенной в почву, количество поглощенного свинца увеличивается в среднем на 2-5%, а при высокой концентрации (1,5-10 мМ/л) - уменьшается в среднем на 4-14%) в зависимости от типа почв.

При внесении хлористого калия поглотительная способность почв по отношению к свинцу уменьшается в среднем на 2-13% в зависимости от типа почв.

При внесении доз двойного суперфосфата поглощение ионов свинца в среднем увеличивается на 3-11% в зависимости от типа почв.

Под действием ДАФК поглощение ионов свинца почвами уменьшается в среднем на 1-4% в зависимости от типа почв.

При использовании сильноразложившегося навоза поглощение ионов свинца почвами увеличивается в среднем на 4-15%, а при использовании среднеразложившегося навоза поглощение ионов свинца почвами увеличивается в среднем на 9-20% в зависимости от типа почв.

При внесении активированного при 450°С цеолита помолов 2 мм и 0,2 мм поглотительная способность всех исследуемых почв в 1,5-2,5 раза выше, чем при 300°С и 600°С.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При загрязнении почв свинцом не рекомендуется использовать азотные и калийные удобрения, которые увеличивают подвижность соединений свинца и ухудшают экологическую обстановку в почвенном профиле;

2. на загрязненных соединениями свинца почвах можно применять сложные удобрения типа ДАФК. Это не повлечет за собой ухудшения экологической обстановки, однако детоксикационного эффекта от их применения наблюдаться не будет;

3. рекомендуется вносить фосфорные удобрения на техногенно загрязненные почвы после отдельного рассмотрения в каждом конкретном случае;

4. применение навоза и цеолитов можно рекомендовать во всех случаях - это не только не представляет экологической опасности для почв, но и сопровождается высоким детоксикационным эффектом, при этом необходимо учитывать экономическую целесообразность их применения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экологическая оценка устойчивости почв к загрязнению является одной из важнейших глобальных задач современности. Проблема соединений свинца в почвах имеет важный экологический аспект. В связи с этим изучение процессов поглощения ТМ, в том числе свинца, почвами, является актуальным.

Обширный теоретический обзор, включающий новейшие литературные источники, показывает, что поглощение ТМ, определяющие экологическую устойчивость почв к загрязнению, протекает по-разному на различных типах каштановых почв в зависимости от физико-химических свойств. Поэтому экспериментальные данные по поглотительной способности и экологической устойчивости каштановых почв Семипалатинского Прииртышья представляют значительный интерес в теоретическом и практическом плане.

Результаты проведенных экспериментов позволили достичь поставленной в работе цели. Впервые было проведено исследование процессов поглощения свинца наиболее распространенными и используемыми в сельскохозяйственном производстве почвами Семипалатинского Прииртышья в зависимости от временного фактора, рН реагирующих с почвой растворов, присутствия в растворе ионов других ТМ, физико-химической характеристики почв, концентрации модельных растворов, влияния различных видов и доз минеральных и органических удобрений и цеолитов, а также впервые получены данные по изучению процессов десорбции свинца исследуемыми почвами.

Впервые исследованы процессы поглощения свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья Республики Казахстан в зависимости от ряда внешних и внутренних факторов. Изучена кинетика процесса поглощения, рассчитана скорость поглощения свинца почвой. Проанализирована взаимосвязь между количеством поглощенного свинца и рН реагирующих с почвой растворов. Исследовано влияние на поглощение свинца присутствия в растворе ионов меди и цинка. Выявлена зависимость процессов поглощения свинца от основных физико-химических свойств почв и рассчитаны коэффициенты корреляции между данными свойствами и количеством поглощенного свинца.

На основе полученных данных впервые проведена оценка экологической устойчивости исследуемых почв и установлено, что полиэлементное загрязнение почв более опасно, чем моноэлементное.

Впервые исследовано влияние различных видов и доз минеральных, органических удобрений и цеолитов на процессы поглощения свинца. Установлено, что азотные, калийные и сложные удобрения в различной степени снижают экологическую устойчивость почв и их поглотительную способность, органические удобрения и цеолиты - повышают, фосфорные - оказывают двойственное влияние. На основе эффективности их действия предложены способы снижения фитотоксичности свинца в почвах.

Полученные сведения могут быть использованы при оценке воздействия выбросов промышленных предприятий и сельскохозяйственного производства на экологическую обстановку, для дозировки антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные угодья, при разработке практических рекомендаций по уменьшению токсического действия свинца и для других целей. I

Данные о поглощении свинца будут полезны при решении экологических проблем, связанных с аккумуляцией свинца в педосфере, при прогнозировании поступления свинца из почвы в сопредельные среды, позволят моделировать природные явления с целью разработки наиболее благоприятных биогеохимических циклов свинца, оптимизации микроэлементного баланса в агробиоценозах.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата химических наук, Абдуажитова, Асель Муратовна, Семипалатинск

1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. - 656 с.

2. Агроэкология / Черников А.В., Алексахин P.M., Голубев А.В. и др. М.: Колос, 2000. - 536 с.

3. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

4. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.: Логос, 2000. - 354 с.

5. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 488 с.

6. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применение удобрений в агроэкосистемах. М.: ЦИНАО, 2000. - 552 с.

7. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической и коллоидной химии. М.: Просвещение, 1975. - 398 с.

8. Башкин В.Н. Биогеохимия азота в агроландшафтах // Почвоведение. 1988. -№7.-С. 145-153.

9. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: ВШ, 1983. - 408 с.

10. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976. - 782 с.

11. Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. М.: ИЛ, 1948. - 849 с.

12. Важенин И.Г. Методы определения микроэлементов в почвах, растениях и водах. М.: Химия, 1974. - 287 с.

13. Влияние длительного применения фосфорных удобрений на накопление в почве и растениях тяжёлых металлов и токсичных элементов / Потатуева Ю.А., Касицкий Ю.И., Хлыстовский А.Д. и др. // Агрохимия. 1994. - № 11. -С. 98-113.

14. Влияние многолетнего , применения удобрений на накопление тяжёлых металлов в чернозёме выщелоченном / Парасюта А.Н., Столяров А.И., Суетов В.П. и др. // Агрохимия. 2000. - № 11. - С. 62-65.

15. Водяницкий Ю.Н., Рогова О.Б., Пинский Д.Л. Применение уравнений

16. Лэнгмюра и Дубинина Радушкевича для описания поглощения меди и цинка дерново-карбонатной почвой. // Почвоведение. - 2000. - № 11. - С. 1391-1398.

17. Водяницкий Ю.Н., Фрид А.С., Шаймухаметов М.Ш. Применение уравнений Ленгмюра и Дубинина-Радушкевича для описания изотерм адсорбции ортофосфатов почвами // Агрохимия. 1998. - № 7. - С. 27-34.

18. Возбуцкая А.Е. Химия почв. М.: "Высшая школа", 1964. - 400с.

19. Гамаюнов Н.И. Ионный обмен в почвах // Почвоведение. 1985. - № 8. - С. 38-44.

20. Гамаюнов Н.И. Механизмы ионного обмена в ионитах // Журнал физической химии. 1987. - Т. 61. - № 5. - С. 1267-1273.

21. Гамаюнов Н.И., Масленников Б.И. Механизм взаимодействия катионов с поглощающим комплексом в торфяной почве // Почвоведение. 1992. - № 3. -С. 146-151.

22. Гамаюнов Н.И., Масленников Б.И., Шульман Ю.А. Равновесие и кинетика ионного обмена в гуминовых кислотах // Почвоведение. 1986. - № 11. - С. 51-56.

23. Гамеева О.С. Физическая и коллоидная химия. М.: ВШ, 1977. - 328 с.

24. Гапон Е.Н. Обменные реакции почв // Почвоведение. 1934. - № 2. - С. 190201.

25. Гапон Е.Н. Адсорбция ионов и молекул коллоидной фракцией почвы и строение почвенных коллоидов /Почвенный поглощающий комплекс и вопросы земледелия. М.: ВАСХНИЛ, 1937. - С. 35-96.

26. Гапон Е.Н. Об эквивалентности и обратимости обменных реакций в небуферных растворах // Физико-химические методы исследования почв и удобрений / ЛО ВИУА. 1938. - Ч. 2. - С. 169-176.

27. Гапонюк Э.И., Бобовникова Ц.И., Кремленкова Н.П. Фосфорные удобрения как возможный источник химического загрязнения почв // Химия в сельском хозяйстве. 1982. - Т. 20. - № 12. - С. 40-42.

28. Гедройц К. К. Почвенный поглощающий комплекс, растение и удобрение. -М.-Л: Сельхозгиз, 1935.-342 с.

29. Гедройц К.К. Химический анализ почвы // Избранные сочинения. М.: Гос. изд-во с.-х. лит-ры, 1955. - Т. 2. - 615 с.

30. Гедройц К. К. Учение о поглотительной способности почв // Избранные сочинения. Т. 1. - М.: Сельхозгиз, 1955. - С. 241-384.

31. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: МГУ, 1997. - 102 с.

32. Глазовская М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям // Почвоведение. 1999. - № 1. - С. 114-124.

33. Горбатов B.C., Зырин Н.Г., Обухова А.И. Адсорбция почвой цинка, свинца и кадмия // Вестн. МГУ, Сер. Почвоведение. 1988. - № 1. - С. 10-16.

34. Гриссбах Р. Теория и практика ионного обмена. М.: Изд-во иностр. лит., 1963.-499 с.

35. Громова Е.А. Влияние основных свойств почвы на состояние в ней цинка // Агрохимия. 1973. - №1,- С. 147-155.

36. Де Бур. Динамический характер адсорбции / Пер. с англ. под ред. В.М. Грязнова. М.: ИЛ, 1962. - 290 с.

37. Джейкок М., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз. М.: Мир, 1984. - 269 с.

38. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. - 261 с.

39. Дорошкевич С.Г., Убугунов JI.JI. Влияние органо-минеральных удобрительных смесей на основе осадков сточных вод и цеолитов на агрохимические свойства аллювиальной дерновой почвы // Агрохимия. -2002.-№ 4.-С. 5-10.

40. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. М.: ВШ., 1990. - 487 с.

41. Ермоленко Н.Ф. Микроэлементы и коллоиды почв. Минск: "Наука и техника", 1966. - 322 с.

42. Зырин Н.Г., Мотузова Г.В., Симонов В.Д., Обухов А.И. Микроэлементы (бор, марганец, медь, цинк) в почвах Западной Грузии / Содержание и формы микроэлементов в почвах. М.: Изд-во Московского университета, 1979.-С, 3-159.

43. Зырин Н.Г., Сердюкова А.В., Соколова Т.А. Сорбция свинца и состояние поглощенного элемента в почвах и почвенных компонентах // Почвоведение. 1986.-№4.-С. 39-44.

44. Ильин Б.В. Природа адсорбционных сил. M.-JL: Техтеоретиздат, 1952. -124 с.

45. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.

46. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Тяжёлые металлы защитные возможности почв и растений - урожай // Химические элементы в системе почва -растение. - Новосибирск: Наука, 1982. - С. 73-92.

47. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. -229 с.

48. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989.-439 с.

49. Караванова Е.И., Шмидт С.Ю. Сорбция водорастворимых соединений меди и цинка лесной подстилкой // Почвоведение. 2001. - № 9. - С. 1083-1091.

50. Карпачевский JI.O. Экологическое почвоведение. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993.- 184 с.

51. Касицкий Ю.И., Игнатов В.Г., Потатуева Ю.А., Сидоренкова Н.К. Агроэкологнческие аспекты применения разных форм фосфорных удобрений, содержащих примеси тяжелых металлов и токсичных элементов // Агрохимия. 2002. - № 11. - С. 56-64.

52. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М.: Химия, 1978. - 624 с.

53. Классификация почв России / Составители: JI.JI. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 1997. - 236 с.

54. Кокотов Ю.А. Иониты и ионный обмен Л.: Химия, 1980. - 284 с.

55. Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.:' f. • |1. Химия, 1970.-336 с.

56. Корбридж Д. Фосфор (основы химии, биохимии и технологии). М.: Мир, 1982. - 680 с.

57. Крутилина B.C., Панов Н.П., Родионова Л.П., Байкалова Ю.С. Экологическая оценка использования природных цеолитов при химической мелиорации солонцовых почв // Аграрная наука. 2001. - № 2. - С. 10-11.

58. Кудеяров В.Н. Азотный режим почв и урожайность: Автореф. дис. . канд. с.-х. наук. М., 1965. - 18 с.

59. Кудеяров В.Н., Башкин В.Н., Кудеярова А.Ю., Бочкарев А.Н. Экологические проблемы применения минеральных удобрений. М.: Наука, 1984.-214 с.

60. Кудеярова А.Ю. Растворимость почвенных фосфатов в очагах внесения фосфорных удобрений // Почвенные процессы: проблемы и методы. -Пущино: ОНТИНЦБИ, 1973. С. 59-64.

61. Кудеярова А.Ю. Мобилизация и вымывание ряда химических элементов и органического вещества серой лесной почвы под воздействием полиформ Р2О5 удобрений // Химия в сельском хозяйстве. 1983. - Т. 21. - № 10. - С. 50-52.

62. Кудеярова А.Ю. Влияние орто- и полифосфатов удобрений на процессы, происходящие в кислой почве // Почвоведение. 1986. - № 6. - С. 29-36.

63. Кудеярова А.Ю. Педогеохимия орто- и полифосфатов в условиях применения удобрений. М.: Наука, 1993. - 240 с.

64. Кудеярова А.Ю. Фосфатогенная трансформация почв. М.: Наука, 1995. -288 с.

65. Кудеярова А.Ю. Трансформация почвенных органических соединений в процессе сорбции орто- и пирофосфатов // Почвоведение. 1995. - № 4. - С. 429-437.

66. Кудеярова А.Ю. Свойства соединений фосфора как показатель трансформации гумусовых веществ в серой лесной почве // Почвоведение. -2000. №5.- С. 557-568.

67. Кудеярова А.Ю., Кварацхелия М.З. О роли полифосфатов в процессах растворения и миграции элементов в серой лесной почве // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1984. - № 2. - С. 282-288.

68. Кудеярова А.Ю., Кварацхелия М.З. Влияние фосфатов удобрений на растворимость соединений Са, Mg, Мп, Zn, А1 и Fe серой лесной почвы // Почвоведение. 1989. - № 8. - С. 26-33.

69. Кудеярова А.Ю., Семенюк Н.Н. Влияние фосфатов на степень иммобилизации цинка и реакцию почвенной микробиоты на загрязнение им серой лесной почвы.// Агрохимия. 1998. - № 9. - С. 21-30.

70. Ладонин Д.В. Особенности специфической сорбции меди и цинка некоторыми почвенными минералами // Почвоведение. 1997. - № 12. - С. 1478-1485.

71. Ладонин Д.В. Особенности сорбции тяжелых металлов почвами при полиэлементном загрязнении // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: Материалы международной научно-практической конференции. Семипалатинск: СГУ им. Шакарима, 2000. - С. 43-50.

72. Ладонин Д.В. Конкурентные взаимоотношения ионов при загрязнении почвы тяжелыми металлами // Почвоведение. 2000. - № 10. - С. 1285-1293.

73. Ладонин Д.В. Соединения ТМ в почвах проблемы и методы изучения // Почвоведение. - 2002. - № 6. - С. 682-692.

74. Лебедева Л.А., Лебедев С.Н., Едемская Н.Л., Графская Г.А. Влияние известкования и органических удобрений на содержание кадмия в растениях // Агрохимия. 1997. - № ю. - С. 45-51.

75. Лобода Б.П. Применение цеолитсодержащего сырья в растениеводстве // Агрохимия. 2000. - № 6. - С. 78-91.

76. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: ВШ. - 1998. - 287 с.

77. Малиновский Д.Н. Адсорбция Sr (II), Cd (II) и Pb (II) на четвертичных отложениях Хибинского горного массива // Геохимия. 2002. - № 4. - С. 426432.

78. Марченко В.А., Якушин Ф.С., Шатенштейн А.И. Влияние заместителя при атоме фосфора на сольватирующие свойства соединений с фосфорильной группой // Химия и применение фосфорорганических соединений. М.: Наука, 1974. - С. 203-206.

79. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии. М.: Изд-во МГУ, 1988. -285 с. „

80. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 287 с.

81. Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. М.: Изд-во МГУ, 1999. - 376 с.

82. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. М.: Росагропромиздат, 1990 . - 208 с.

83. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М.: Эдиториал УРСС,1999. 168 с.

84. Мотузова Г.В. Устойчивость почв к химическому воздействию. М.: МГУ,2000. 58 с.

85. Муравин Э.А., Кореньков Д.А. Агроэкологические аспекты применения ' азотных удобрений. М.: Агроконсалт, 1999. - 296 с.

86. Никифорова Е.М., Горбунова Л.И. Эколого-геохимическая оценка последствий химизации почв Западного Подмосковья // Агрохимия. 2001. -№ 1.-С. 195-117.

87. Никольский Б.П. Обмен катионов в почвах // Почвоведение. 1934. - № 2. -С. 180-189.

88. Никольский Б.П., Парамонова В.П. Законы обмена ионов между твёрдой фазой и раствором // Успехи химии, 1939. Т. 8. - С. 1535-1567.

89. Никушина Т.К., Пчелинцева С.А. Агроэкологическая оценка фосфорных удобрений на серой лесной почве // Агрохимия. 1993. - № 7. - С. 40-44.

90. Носовская И.И. Влияние длительного применения удобрений на содержание и хозяйственный баланс микроэлементов и тяжелых металлов в системе почва-удобрения-растения: Автореф. дис. . к-та биол. наук. -М., 2001.-24 с.

91. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение. -М.: Минсельхоз, ЦИНАО, 1997. 289 с.

92. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва растение - удобрение: Дисс. доктора с/х. наук. - М., 2000. - 272 с.

93. Орлов Д.С. Химия почв. М.: МГУ, 1999. - 400 с.

94. Орлов Д.С. Дискуссионные проблемы современной химии почв // Почвоведение. 2001. - № 3. - С. 375-382.

95. Панин М.С. Формы соединений тяжёлых металлов в почвах средней полосы Восточного Казахстана (фоновый уровень). Семипалатинск: ГУ'Семей". - 1999. - 329 с.

96. Панин М.С. Химическая экология. Алматы: "Эверо", 2002. - 852 с.

97. Петелин А.А. Влияние агрохимических средств на состояние свинца, кадмия и стронция в системе почва-растение: Автореф. дис. . к-та биол. наук. М.: МГУ, 2002. - 24 с.

98. Пинский Д.Л. Физико-химические аспекты мониторинга тяжелых металлов в почвах / Региональный экологический мониторинг. М.: Наука, 1983.-С.114-121.

99. Пинский Д.Л. Тяжелые металлы и окружающая среда. Пущино: ОНТИ1. НЦБИ АН СССР, 1988. 20 с.

100. Пинский Д.Л. Химия тяжелых металлов в окружающей среде // Загрязняющие вещества в окружающей среде / Под ред. А. Моцика, Д.Л. Пинского. Пущино-Братислава: Природа, 1991. - С. 75-115.

101. Пинский Д.Л. Закономерности и механизмы катионного обмена в почвах: Автореф. дис. . д-ра биол. наук. М., 1992. - 34 с.

102. Пинский Д.Л. Коэффициенты селективности и величины максимальных адсорбций кадмия и свинца почвами // Почвоведение. 1995. - № 4. - С. 420428.

103. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1997. - 166 с.

104. Пинский Д.Л. К вопросу о механизмах ионообменной адсорбции тяжёлых металлов почвами // Почвоведение. 1998. - № 11. - С. 1348-1355.

105. Пинский Д.Л., Фиала К. Значение ионного обмена и образования труднорастворимых соединений в поглощении меди и свинца почвами // Почвоведение. 1985. - № 9. - С. 30-37.

106. Пинский Д.Л., Подгорина Л.Т. Изотермы ионообменной сорбции кальция и свинца почвами в модельных экспериментах // Агрохимия. 1986. - № 3. -С. 78-84.

107. Пинский Д.Л., Фиала К., Моцик А., Душкина Л.Н. Исследование механизма поглощения меди, кадмия и свинца лугово-черноземной карбонатной почвой // Почвоведение. 1986. - № 11. - С. 58-66.

108. Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлева А.Г. Курс коллоидной химии. -М.:ВШ, 1969.-248 с.

109. Понизовский А.А., Пинский Д.Л., Воробьёва Л.А. Химические процессы и равновесия в почвах. М.: МГУ, 1986. - 100 с.

110. Понизовский А.А., Студеникина Т.А., Мироненко Е.В. Поглощение ионов меди (II) почвой и влияние на него органических компонентов почвенных растворов // Почвоведение. 1999. - № 7. - С. 850-859.

111. Понизовский А.А., Мироненко Е.В. Механизмы поглощения свинца(П)почвами // Почвоведение. 2001. - № 4. - С. 418-429.

112. Понизовский А.А., Мироненко Е.В., Кондакова Л.П. Закономерности поглощения свинца(П) почвами при рН от 4 до 6 // Почвоведение. 2001. - № 7.-С. 817-822.

113. Попова А.А. Влияние минеральных и органических удобрений на состояние тяжёлых металлов в почвах // Агрохимия. 1991. - № 3. - С. 62-67.

114. Природные сорбенты / Под ред. Быкова В.Т. М.: Наука, 1967. - 231 с.

115. Ринькис Г.Я. Оптимизация минерального питания растений. Рига: "Зинанте", 1972. - 355 с.

116. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: ВО Агропромиздат, 1986. - 221с.

117. Садовникова Л. К. Проблемы использования и рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами // Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№ 1. - С. 37-38.

118. Садовникова Л.К., Ладонин Д.В. Поглощение меди и цинка дерново-подзолистой почвой при разных уровнях техногенного загрязнения. Сообщение 1. Общая сорбция меди и цинка // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2000. - № 3. - С. 33-36.

119. Садовникова Л.К., Ладонин Д.В. Устойчивость дерново-подзолистой почвы к полиметаллическому загрязнению в модельном эксперименте //

120. Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: Сборник докладов международной научно-практической конференции. Семипалатинск: СГУ им. Шакарима, 2002. - С. 201-210.

121. Самохин А.П. Трансформация соединений тяжелых металлов в почвах нижнего Дона: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2003. -24 с.

122. Самсонов Г.В., Тростянская Е.Б., Елькин Г.Э. Ионный обмен. JL: Наука, 1969. - 333 с.

123. Сдобникова О.В. Фосфорные удобрения и урожай. М.: Агропромиздат, 1985.- 111 с.

124. Сидоренкова Н.К. Агроэкологическая оценка примесей тяжелых металлов и токсических элементов в фосфорных удобрениях и доз кадмия на различных почвах: Автореф. дис. . к-та биол. наук. М.: ВИУА, 1999.-22с.

125. Степанова М.Д. Микроэлементы в органическом веществе почв (черноземов и дерново-подзолистых). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1976. - 108 с.

126. Тарасевич И.Ю., Кардашова М.Б., Поляков В.Е. Селективность ионного обмена на клиноптилолите // Коллойдный журнал, 1997. Т59.№6. С.813-818

127. Толстоусов В.П. Удобрения и качество урожая. М.: Агропромиздат, 1987. - 192 с.

128. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М.: Мир, 1997. - 232 с.

129. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии,- JL: Химия, 1974.-352 с.

130. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1982. - 400 с.

131. Химия тяжёлых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н.Г. Зырина, JI.K. Садовниковой. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 205 с.

132. Цицишвили Г.В., Андроникашвили Т.Г., Киров Г.Н., Филатова Л.Д. Природные цеолиты. М.: Химия, 1985. - 224 с.

133. Челищев М.Ф., Беренштейн Б.Г., Володин В.Ф. Цеолиты новый тип минерального сырья. - М.: Недра, 1987. - 174 с.

134. Челищева Р.В. Использование природных цеолитов для повышения плодородия дерново-подзолистых почв // Материалы тр. симпоз. по применению природных цеолитов в сельском хозяйстве. Тбилиси: Мецниереба, 1980. - С. 104-109.

135. Чимитдоржиева Г.Д., Егорова Р.А. Экологические аспекты использованиеfорганических удобрений // Агрохимия. 2000. - № 4. - С. 72-74.

136. Шафронов О.Д., Титова В.И., Варламова Л.Д. Экологические аспекты внесения фосфорных удобрений // Агрохимический вестник. 1997. - № 4. -С. 42-43. .

137. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Алялина А.И. Коллоидная химия. М.: Изд-во МГУ, 1982. - 348 с.

138. Эткинс П. Физическая химия. М.: "Мир", 1980. - 584 с.

139. Якутина О.П. Динамика фосфатного состояния кислых почв Западной Сибири при внесении фосфорных удобрений // Агрохимия. 2001. - № 10. -С. 11-15.

140. Atkins P.W. Physical chemistry. Oxford University Press, 1978. - 570 c.

141. Barrov N.J. Reactions with variable-charge soils. Martinus Nifhoff. Publ., 1987.- 191 p.

142. Bowden J.W., Reitemeier R.F., Fireman M. Exchangeable cation analysis of salin and alkali soils // Soil Sci. 1952. - V. 73. - P. 121-136.

143. Drake E.H., Motto H.L. An analysis of the affect of glay and organic matter content on the cation exchange capacity of New Jersey soils // Soil Sci. 1982. -' V. 133.-№5. -P. 281-288.

144. Gangaija P., Morrison R.J. A review of the problems, associated with the terms surface charge and zero point of charge to soils // Commun. Soil. Sci. and Plant Anal. 1987.-V. 18.-№ 12.-P. 1431-1451.

145. Knox A.S., Adriano D.C. Effect of zeolite and apatite on mobility and speciation of metal // 5-th International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements. Vienna, 1999. - P. 990-991.

146. Nanzyo M., Watanabe Y. Material balance associated with phosphate sorption by amorphous clays, silica-alumina gel and synthetic goethite // Soil Sci. Plant Nutr. 1981. - V. 27. - № 3. - P. 329-337.

147. Omueti J.A.I., Lavkulich L.M. Identification of clay minerals in soil: The effect of sodium-pyrophosphate // Soil. Sci. Soc. Amer. J. 1988. - V. 52. - № 1. -P. 285-287.

148. Ross S., Oliver J. On physical adsorption. New York: Intersc., 1964. - 114 p.

149. Thomas G.W., Hargrove W.L. The chemistry of Soil Acidity // Soil Acidity and Liming. 1984. - № 12. - P. 3-55.

150. Zeo-agriculture. Use of natural zeolites in agriculture and aquaculture / Eds. Pond W.G., Mumpton F.A. USA: Westview Press, 1984. - 294 p.

151. Abd-Elfattach A., Wada K. Adsorption of lead, copper, zinc, cobalt and cadmium by soils that differ in cation exchange materials // Soil. Sci. Soc. Am. J. -1981. V. 32. - № 2. - P. 271-284.