Протолитические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы в ходе сорбции ионов меди (II) и свинца (II)

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................4
1 Обзор литературы..............................................................................................6
1.1 Источники поступления тяжелых металлов в почву...............................6
1.2 Понятие сорбции………………………...................................................11
1.3 Разновидности сорбционного процесса..................................................13
1.4 Особенность поведения тяжелых металлов в почве………….……….15
2 Объект, программа и методика исследования…..........................................18
2.1 Объект исследования…………………….……………………………...18
2.2 Программа исследования………….…………………………………….18
2.3 Методики исследования………………………………………………...19
3 Обсуждение результатов для проведения сорбционного эксперимента по изучению сорбции свинца (II) и меди (II) почвой…………………………...28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.........................................39

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды стоит перед человечеством как никогда остро. Хозяйственные выбросы различных неорганических и органических соединений превосходят естественное их поступление в среду в десятки раз. На данный момент тяжелые металлы считаются одной из наиболее опасных групп токсикантов, попадающих с бытовыми и промышленными отходами в окружающую среду.
Актуальность. Токсичные металлы накапливаются в почвах и горных породах и мигрируют в подземные воды. При изменении условий окружающей среды миграция металлов может резко увеличиться даже через много лет после их поступления и вызвать выброс в водоносные горизонты. Для прогнозирования таких процессов необходимо рассматривать формы нахождения металлов в отходах и особенности их поведения в геологической среде, учитывать характер, последовательность и зональность химических и микробиологических процессов. Подвижность металлов изменяется в результате протекания физико-химических процессов (адсорбции, осаждения и фильтрации), формирования геохимических (комплексообразование и осаждение) и биологических барьеров. Исследования многих загрязненных природных систем показали, что адсорбция / десорбция – один из наиболее значимых геохимических процессов, влияющих на миграцию неорганических загрязнителей [1].
Интенсивность и стабильность сорбции обусловлена степенью прочности связи адсорбат - адсорбент и наличием условий, ослабляющих или усиливающих эти связи (эффект взмучивания, температура, рН, окислительно-восстановительный потенциал, кислородное насыщение, наличие комплексообразователей, особенно органического происхождения и другие). Устойчивость связи определяется также физико-химическими характеристиками взаимодействующих фаз: минералогический и гранулометрический состав сорбента, растворимость сорбата, коэффициент распределения вещества в системе [2].
Почвы представляют собой поглотитель микроэлементов и поэтому играют важную роль в круговороте последних в окружающей среде. Они обладают большой способностью удерживать многие ионные соединения микроэлементов [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Обзор литературы


1.1 Источники поступления тяжелых металлов в почву

Почва - это весьма специфический компонент биосферы, поскольку она не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от ее химических и физических свойств. Химия веществ загрязняющих почву в последнее время является предметом большого числа исследований. Наши знания о поведении микроэлементов-загрязнителей еще далеки от совершенства. Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почвах гораздо больше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв, особенно тяжелыми металлами, по-видимому, практически вечно. Можно отметить, что металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления (то есть удаления половины от начальной концентрации) тяжелых металлов, по многим расчетам, для почв в условиях лизиметра сильно варьируется, например: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 1100 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет [4].
Глинистые минералы являются источником как постоянного, так и переменного заряда. Постоянный заряд характерен для трехслойных и четырехслойных глинистых силикатов с изоморфизмом в кристаллической решетке. Кроме того, глинистые минералы могут быть источником переменного заряда или зависимого от рН. В данном случае заряд локализован на боковых сколах глинистых минералов в виде гидроксильных групп, способных к реакциям протонирования депротонирования, что определяется рН окружающей среды. Минералы оксидов и гидроксидов железа, алюминия, марганца, кремния чаще всего выступают источниками переменного заряда.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Путилина, В. С. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Стронций / В. С. Путилина, И. В. Галицкая, Т. И. Юганова ; Федер. гос. бюджет. учрежд. науки Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, Федер. гос. бюджет. учрежд. науки Ин-т геоэкологии им. Е. М. Сергеева Рос. акад. наук. – Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 2013. – 95 с. – (Сер. Экология. Вып. 101).
2 Караушева, А. В. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод. / А. В. Караушева. – 2-е изд. – Л. : Гидрометеоиздат, 1987. – С. 70-72.
3 Скугорева, С. Г. Химические основы токсического действия тяжёлых металлов / С. Г. Скугорева // Теорeтическая и прикладная экология. – 2016. – ¬№1. – С. 4-13.
4 Кауричев, И. С. Почвоведение / И. С. Кауричев, Н. П. Панов, Н. Н. Розов, М. В. Стратонович [и др.]. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Агропромиздат, 2009. - 719 с.
5 Горбунова, Н. С. Сорбционные процессы в почвах. Вопросы изучения и современное состояние проблемы / Н. С. Горбунова, А. И. Громовик, И. В. Черепухина, Ю. Ю. Терентьева // Сорбционные и хроматографические процессы / Воронежский государственный университет. – 2021. – Т. 21. – №2. – С. 265-275.
6 Соколова, Т. А. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен / Т. А. Соколова, С. Я. Трофимов. – М. : Изд-во Моск. ун-та,
2009. – 172 с.
7 Zaera, F. Coadsorption of Sulfur and Carbon Monoxide on Platinum Single- Crystal Surfaces Studied by Scanning Tunneling Microscopy / F. Zaera, M. Salmeron. // Langmuir. – 1998. – № 14. – P. 1312-1319.
8 Adsorption and Its Application in Industry and Environmental Protection. / ed. A. Dabrowski. – Amsterdam [et al.] : Elsevier, 1999. – 1060 p.
9 Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях : пер с англ. / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. – М. : Мир, 1989. – 439 с.
10 Орлов, Д. С. Химия почв : учебник / Д. С. Орлов. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 1985. – 376 с.
11 Варшал, Г. М. Гуминовые кислоты как природный комплекснообразующий сорбент, концентрирующий тяжелые металлы в объектах окружающей среды / Г. М. Варшал, Т. К. Велюханова, Д. Н. Чхетия [и др.] // Международный симпозиум «Геохимические барьеры в зоне гипергенеза», посвященный памяти проф. А.И. Перельмана : тезисы, Москва, Россия, 25-29 октября 1999 г. – М. : Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, 1999. – С. 51-53.

Весь текст будет доступен после покупки