Способность почв и их гуминовых кислот связывать ионы кадмия

Способность почв и их гуминовых кислот связывать ионы кадмия

А.И. Везенцев, Л.П. Крылова

Белгородский государственный университет

Введение

Большой ущерб почвам наносит их загрязнение чужеродными химическими веществами, которое в последние годы приобретает глобальный характер. Почвы как мощные природные сорбенты обладают способностью концентрировать разнообразные загрязняющие вещества - побочные продукты многих видов производств. В связи с этим разработка способов снижения токсической нагрузки на них является актуальной задачей.

Известно, что почвы существенно различаются по своей устойчивости к химическому загрязнению. Почвы с большим запасом гуминовых кислот (ГК) и гумина способны связывать большие количества ионов тяжелых металлов (ТМ), порой в несколько раз превышающие их ПДК. Высокая активность гуминовых кислот обусловлена большим набором функциональных групп, таких, как карбоксильные, фенольные, спиртовые, хинонные, аминные, амидные, способные к образованию электровалентных и ковалентных связей, внутрикомплексных соединений [1]. Так, почвы особенно хорошо гумусированные, выполняют роль геохимического барьера и предупреждают поступление в грунтовые воды многих веществ [2].

Ряд ученых выделяют кадмий как наиболее токсичный тяжелый металл потому, что он очень подвижен в почве и легко поглощается растениями, способен замещать цинк по многим биохимическим процессам [3, 4].

В связи с актуальностью вышеизложенной проблемы целью данной работы явилось изучение адсорбционных свойств плодородных почв Белгородской области, так как ее решение позволит оценить и спрогнозировать состояние почвенного покрова, разработать мероприятия по снижению и ликвидации токсико-экологических загрязнений.

Методы исследования

Изучалась сорбционная способность черноземных почв, отобранных близ села Стрелецкое Белгородского района Белгородской области, и их гуминовых кислот, а также глины, взятой близ села Сергиевка, по отношению к тяжелому металлу - кадмию. Она определялась в статических условиях ^р_ра = 100 мл, тпочвы = 6,5 г) с использованием раствора нитрата кадмия концентрацией Cd(II) =0,15 мг/л при комнатной температуре.

Продолжительность изотермической стадии составила 3-720 часов. Измерение концентрации кадмия проводили на фотоколориметре КФК-3-01 методом Ринькиса с дитизоном.

Обсуждение результатов исследования

Выяснили способность ионов Cd(II) эффективно сорбироваться образцами исследуемых почв из раствора нитрата, что установлено по уменьшению концентрации ионов кадмия в модельных растворах в зависимости от продолжительности сорбции Это отражают построенные графические зависимости (рис. 1). Просматривается несколько различный характер кривых поглощения. На начальном этапе наблюдается более резкое снижение концентрации, нежели впоследствии. Затем кривые приобретают более пологий вид, что указывает на замедление скорости процесса. Ионы кадмия наиболее интенсивно сорбирует глина, взятая из верхних горизонтов Сергиевского месторождения, а также верхний, наиболее богатый органическим веществом слой почвы (горизонт А), взятый с глубины 0-20 см, нежели нижележащий ее горизонт АВ, взятый с глубины 50-65 см, в который поступает меньше органики.

Рис.1. Изменение концентрации ионов кадмия в модельном растворе

В состав твердой части почв входит органическое вещество, основная (80-90%) часть которого представлена сложным комплексом из гумусовых веществ, или гумуса [5]. Общее содержание гумуса в исследованных образцах почв определяли методом И.В. Тюрина. Оно составило: в черноземной почве в гор. А - 5,53%; в гор. АВ - 5,27%; в глине - 4,55%. Известно, что минералогический состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие [5]. Минералогический состав образцов установлен на основе рентгенофазового анализа по методу порошка на рентгеновском дифрактометре общего назначения ДРОН-3 (рис. 2-4).

Исследуемый материал предварительно высушивали при t° = 105° С, потом его растирали в агатовой ступке. Анализ рентгеновских дифрактограмм подтверждает, что основу силикатной части почв составляет кварцевый песок (4,281; 3,363; 2,465; 2,29; 2,134;1,983; 1,822; 1,677; 1,545 А). Также диагностируется клиноптилолит. В верхних горизонтах обнаружен кальцит. В нижних горизонтах карбонаты кальция отсутствуют (рис. 3).

Установлено, что высокие адсорбционные свойства почв и глины обусловлены наличием в их горизонтах структурного несовершенного пеплового монтмориллонита, подтверждающего смектитовую природу их силикатной части.

Рис. 2. Рентгеновская порошковая дифрактограмма черноземной почвы, отобранной близ села Стрелецкое Белгородского района Белгородской области, горизонт А

Рис. 3. Рентгеновская порошковая дифрактограмма черноземной почвы, отобранной близ села Стрелецкое Белгородского района, горизонт АВ

Рис. 4. Рентгеновская порошковая дифрактограмма верхнего слоя глины, взятой близ села Сергиевка Губкинского района Белгородской области Гранулометрический состав образцов черноземных почв определен методом пипетки (вариант Н.А. Качинского с подготовкой почвы к анализу пирофосфатным методом по С.И. Долгову и А.И. Личмановой) [6]. Он выявил, что в них преобладают частицы кварцевого песка (>0,01 мм), которые составляют 56,33-79,89 %. По механическому составу, согласно классификации Кауричева [7], почвы можно отнести к среднесуглинистым, крупнопылеватым степного

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать