ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8712
Скачиваний: 18
состав
которых
входит
Со
.
Из
них
30
относится
к
собственно
кобальтовым
:
ко
-
бальтин
,
линнеит
,
скуттерудит
.
Кобальт
широко
представлен
вместе
с
железом
в
пирите
,
с
никелем
и
железом
в
бравоите
,
с
цинком
в
цинковой
обманке
.
В
природных
условиях
кобальт
встречается
в
двух
состояниях
окисления
–
Со
2+
и
Со
3+
,
а
также
комплексного
аниона
Со
(
ОН
)
3
-
.
В
геохимических
циклах
он
тесно
связан
с
железом
и
марганцем
.
Оксиды
железа
обладают
высокой
избира
-
тельной
способностью
к
адсорбции
кобальта
.
Это
находит
отражение
в
характере
распределения
элемента
по
почвенному
профилю
,
которое
близко
к
распределе
-
нию
Fe.
В
некоторых
почвах
,
богатых
минералами
Mn,
связь
кобальта
и
марганца
преобладают
над
другими
процессами
.
Механизм
сорбции
Со
на
кристаллических
оксидах
марганца
основывается
на
взаимообмене
Со
2+
и
Mn
2+
при
низких
значе
-
ниях
рН
и
образовании
Со
(
ОН
)
2,
осаждающегося
на
поверхности
оксидов
.
При
широких
интервалах
рН
может
иметь
место
специфическая
обменная
сорбция
с
образованием
водородной
связи
.
Важными
факторами
поведения
Со
в
почвах
являются
органическое
веще
-
ство
и
содержание
в
почве
глинистых
частиц
.
Большую
роль
играют
монтморил
-
лонитовые
и
иллитовые
глины
в
связи
с
их
высокой
сорбционной
способностью
и
относительно
легким
высвобождением
кобальта
.
С
органическим
веществом
ко
-
бальт
способен
давать
комплексные
соединения
,
поэтому
он
накапливается
в
гу
-
мусовом
горизонте
почв
.
Подвижность
кобальта
зависит
от
характера
органиче
-
ского
вещества
.
Органические
хелаты
кобальта
известны
как
легкоподвижные
и
активно
транспортируемые
в
почвах
соединения
.
В
кислой
среде
кобальт
относительно
подвижен
,
но
из
-
за
активной
сорб
-
ции
оксидами
Fe
и
Mn,
а
также
глинистыми
минералами
этот
металл
не
мигриру
-
ет
в
растворенной
фазе
.
В
виде
гидратов
и
других
легко
растворимых
соединений
кобальт
вымыва
-
ется
из
почвы
.
Этому
способствуют
кислые
растворы
торфянистых
и
подзолистых
почв
.
Несмотря
на
то
,
что
в
природных
условиях
содержания
Со
изменяются
в
широких
пределах
,
его
токсичное
действие
на
растения
наблюдается
редко
.
Как
правило
,
его
высокие
концентрации
в
почвах
и
избыточные
накопления
в
расте
-
ниях
связаны
с
техногенной
деятельностью
,
например
,
в
результате
загрязнения
почв
в
районах
выплавки
цветных
металлов
,
при
сжигании
угля
и
т
.
д
.
15.3.
Тяжелые
металлы
в
почвах
.
В
настоящий
момент
для
обозначения
практически
одинаковой
группы
хи
-
мических
элементов
широко
применяются
два
различных
термина
:
микроэлемен
-
ты
и
тяжелые
металлы
.
Микроэлементы
–
понятие
,
зародившееся
в
геохимии
и
ныне
активно
ис
-
пользуемое
в
сельскохозяйственных
науках
,
медицине
,
токсикологии
,
санитарии
.
Оно
обозначает
группу
химических
элементов
,
которые
содержатся
в
природных
объектах
в
очень
малых
количествах
–
менее
0,01%,
как
правило
, 10
-3
–10
-12
%.
Формально
в
основу
выделения
положена
их
распространенность
в
природе
,
ко
-
торая
для
разных
природных
сред
и
объектов
(
литосфера
,
педосфера
,
донные
осадки
,
гидросфера
,
растения
,
животные
и
др
.)
существенно
различается
.
Термин
''
тяжелые
металлы
''
в
большей
степени
отражают
эффект
загрязне
-
ния
окружающей
среды
и
токсичное
воздействие
элементов
при
их
поступлении
в
биоту
.
Он
заимствован
из
технической
литературы
,
где
применяется
для
обозна
-
чения
химических
элементов
с
плотностью
более
5
г
/
см
3
.
Если
исходить
из
этого
показателя
,
тяжелыми
следует
считать
43
из
84
металлов
,
входящих
в
Периодиче
-
скую
систему
элементов
Менделеева
.
Однако
при
такой
трактовке
под
данное
оп
-
ределение
не
попадают
Be – 1,85
г
/
см
3
, Al – 2,7, Sc – 3,0, Ti – 4,6, Rb – 1,5, Sr – 2,6,
Y – 4,5, Cs – 1,9, Ba – 3,8
г
/
см
3
,
которые
при
избыточных
концентрациях
также
бывают
опасными
.
Необходимость
включения
в
эту
группу
легких
металлов
-
токсикантов
была
достигнута
изменением
критерия
отбора
,
когда
в
данную
груп
-
пу
стали
относить
элементы
с
атомной
массой
более
40.
При
таком
подходе
из
токсикантов
в
нее
не
попали
лишь
Be
и
Al.
Поэтому
вполне
обоснованным
является
включение
в
современную
трактов
-
ку
термина
“
тяжелые
металлы
”
большой
группы
токсичных
химических
элемен
-
тов
,
в
том
числе
и
неметаллов
.
Всего
насчитывается
свыше
40
тяжелых
металлов
.
Приоритетными
загрязни
-
телями
считаются
Pb, Cd, Zn, Hg, As
и
Cu,
так
как
их
техногенное
накопление
в
окружающей
среде
идет
очень
высокими
темпами
.
Эти
элементы
обладают
боль
-
шим
сродством
к
физиологически
важным
органическим
соединениям
.
Их
избы
-
точные
количества
в
организме
живых
существ
нарушает
все
процессы
метабо
-
лизма
и
приводят
к
серьезным
заболевания
человека
и
животных
.
В
то
же
время
,
многие
их
элементов
(Co, Cu, Zn, Se, Mn)
довольно
широко
используются
в
народнохозяйственном
производстве
(
особенно
в
сельском
хозяй
-
стве
,
медицине
и
др
.)
под
названием
микроэлементы
,
о
чем
говорилось
выше
.
Остановимся
на
характеристике
основных
из
них
.
Хром
(Cr).
Его
наиболее
высокие
концентрации
отмечены
в
основных
и
вул
-
канических
породах
.
Содержание
элемента
в
почвах
зависит
от
его
содержания
в
материнских
породах
.
Хром
отличается
широким
разнообразием
состояний
окисления
и
способно
-
стью
формировать
комплексные
анионные
и
катионные
ионы
(Cr(OH)
2+
, CrO
4
2-
,
CrO
3
-
).
В
природных
соединениях
он
обладает
валентностью
+3 (
хромовые
соеди
-
нения
)
и
+6 (
хроматы
).
Высокоокислительные
формы
хрома
менее
стабильны
,
чем
Cr
3+
.
Большая
часть
Cr
3+
присутствует
в
хромате
FeCr
2
O
4
или
других
минералах
шпинелевого
ряда
в
которых
он
замещает
железо
и
алюминий
.
Хромит
,
типичный
минерал
хрома
,
устойчив
к
выветриванию
,
что
обуславливает
присутствие
этого
элемента
в
остаточном
материале
.
В
почвах
большая
часть
хрома
присутствует
в
виде
Cr
3+
входит
в
состав
ми
-
нералов
или
образует
различные
Cr
3+
и
Fe
3+
оксиды
.
Соединения
хрома
в
почвах
весьма
стабильны
,
так
как
в
кислой
среде
он
инертен
(
при
рН
5,5
он
почти
полно
-
стью
выпадает
в
осадок
).
Шестивалентный
хром
крайне
нестабилен
и
легко
моби
-
лизуется
как
в
кислых
,
так
и
в
щелочных
почвах
.
Поведение
хрома
зависит
от
рН
и
окислительно
-
восстановительного
потенциала
почв
.
На
поведение
хрома
в
почвах
большое
влияние
оказывают
и
органические
комплексы
.
Доминирующее
влияние
органического
вещества
сказывается
в
сти
-
муляции
восстановления
Cr
6+
до
Cr
3+
.
Важным
моментом
в
поведении
элемента
,
с
которым
связана
доступность
хрома
для
растений
,
является
легкость
,
с
которой
растворимый
Cr
6+
при
нормаль
-
ных
почвенных
условиях
переходит
в
нерастворимый
Cr
3+
.
В
результате
окис
-
ляющей
способности
соединений
марганца
в
почвах
может
наблюдаться
окисле
-
ние
Cr
3+
.
Хром
является
важным
элементомпитания
растений
.
Снижение
его
подвиж
-
ности
хрома
в
почвах
может
приводить
к
дефициту
в
растениях
.
Легко
раствори
-
мый
в
почвах
Cr
6+
токсичен
для
растений
и
животных
.
В
результате
антропогенного
загрязнения
отмечается
возрастание
содержа
-
ний
хрома
в
поверхностном
слое
почвы
.
Наивысшие
его
содержания
колеблются
от
214
до
399
мг
/
кг
.
Известкование
применение
фосфора
и
органических
веществ
заметно
снижа
-
ет
токсичность
хрома
в
загрязненных
почвах
.
Свинец
(Pb).
Содержание
свинца
в
земной
коре
составляет
1,6
×
10
-3
весовых
процента
.
Естественное
содержание
свинца
в
почвах
колеблется
от
3
до
189
мг
/
кг
.
Свинец
обладает
сильными
халькофильными
свойствами
поэтому
в
естест
-
венных
условиях
его
главная
форма
–
галенит
PbS.
Свинец
присутствует
в
виде
Pb
2+
.
Образует
ряд
других
минералов
которые
относительно
плохо
растворимы
в
природных
водах
.
При
выветривании
сульфиды
свинца
медленно
окисляются
элемент
может
образовывать
карбонаты
входить
в
глинистые
минералы
,
оксиды
железа
и
мар
-
ганца
,
связываться
органическим
веществом
.
По
геохимическим
свойствам
сви
-
нец
близок
к
группе
двухвалентных
щелочноземельных
элементов
,
поэтому
спо
-
собен
замещать
К
,
Ва
, Sr,
Са
как
в
минералах
,
так
и
при
процессе
сорбции
.
Из
-
за
широкомасштабного
загрязнения
свинцом
большинство
почв
особенно
верхние
горизонты
,
обогащены
этим
элементом
.
Природные
содержания
свинца
в
почвах
тесно
связаны
с
характером
подсти
-
лающих
пород
.
Среди
тяжелых
металлов
он
наименее
подвижен
.
Свинец
ассо
-
циируется
главным
образом
с
глинистыми
минералами
,
оксидами
марганца
,
гид
-
роксидами
железа
и
алюминия
,
органическим
веществом
.
В
некоторых
почвах
элемент
может
концентрироваться
в
частицах
карбоната
Са
или
в
фосфатных
конкрециях
.
При
высоких
рН
свинец
осаждается
в
почве
в
виде
гидроксида
,
фосфата
,
карбоната
.
Эти
же
условия
способмствуют
образованию
Pb-
органических
ком
-
плексов
.
Среди
глинистых
минералов
иллиты
проявляют
наибольшую
склонность
к
сорбции
Pb.
Адсорбция
свинца
зависит
от
числа
лигандов
,
участвующих
в
обра
-
зовании
гидрокомплексов
свинца
.
Сорбция
свинца
на
монтмориллните
идет
как
простой
катионообменный
процесс
,
на
каолините
и
иллите
адсорбция
носит
ха
-
рактер
конкуренции
.
Свинец
более
избирательно
адсорбируется
на
оксидах
железа
,
галлуазите
,
имоголите
менее
избирательно
–
на
гумусе
,
каолините
,
монтмориллоните
.
Характер
локализации
Pb
в
поверхностном
слое
почвы
связан
с
накоплением
здесь
органического
вещества
.
Поэтому
органическое
вещество
должно
рассмат
-
риваться
как
важный
потребитель
элемента
в
загрязненных
почвах
.
Концентрации
свинца
в
поверхностном
слое
почвы
,
вызванные
техногенным
загрязнением
,
составляют
в
ряде
случаев
2%
на
сухое
вещество
.
Уровни
содер
-
жаний
,
при
котором
элемент
становится
токсичным
,
колеблются
в
пределах
100-
500
мг
/
кг
.
Свинцовые
загрязнения
от
предприятий
цветной
металлургии
пред
-
ставлены
минеральными
формами
,
от
выхлопных
газов
автотранспорта
–
галоге
-
нидных
солей
.
Содержащие
Pb
частицы
выхлопных
газов
неустойчивы
и
легко
превращаются
в
оксиды
,
карбонаты
,
сульфаты
.
Загрязнение
почв
свинцом
носит
необратимый
характер
,
поэтому
накопление
микроэлемента
в
верхнем
горизонте
почв
будет
идти
даже
в
условиях
его
не
-
большого
привноса
.
Загрязнение
почв
свинцом
в
настоящее
время
не
вызывает
большого
беспо
-
койства
из
-
за
нерастворимости
адсорбированных
и
осажденных
ионов
Pb
в
поч
-
вах
.
Однако
содержание
свинца
в
корнях
растений
коррелирует
с
его
содержани
-
ем
в
почвах
,
что
указывает
на
поглощение
элемента
растениями
.
Накопление
свинца
в
верхнем
горизонте
почв
имеет
также
большое
экологическое
значение
,
так
как
он
сильно
воздействует
на
биологическую
активность
почв
и
почвенную
биоту
.
Его
высокие
концентрации
могут
тормозить
микробиологические
процес
-
сы
особенно
в
почвах
с
низким
значением
катионообменной
емкости
.
Кадмий
(Cd).
Кадмий
является
рассеянным
элементом
.
Распространенность
кадмия
в
земной
коре
составляет
5
×
10
-5
весовых
процента
.
Главные
минералы
кадмия
являются
очень
редкими
–
гринокит
и
отавит
.
Геохимия
Cd
тесно
связана
с
геохимией
цинка
,
но
он
обладает
большим
сродством
к
сере
и
обнаруживает
большую
подвижность
в
кислых
средах
.
При
выветривании
кадмий
легко
переходит
в
раствор
где
присутствует
в
виде
Cd
2+
.
Он
может
образовывать
комплексные
ионы
CdCl
+
, CdOH
+
, CdHCO
3
+
,
Cd(OH)
3
-
, Cd(OH)
4
2-
,
а
также
органические
хелаты
.
Главное
валентное
состояние
кадмия
в
природных
средах
- +2.
Наиболее
важными
факторами
,
контролирую
-
щие
подвижность
ионов
кадмия
,
являются
рН
среды
и
окислительно
-
восстановительный
потенциал
.
В
сильноокислительных
условиях
Cd
способен
образовывать
собственно
минералы
,
а
также
накапливаться
в
фосфатах
и
биоген
-
ных
осадках
.
Главный
фактор
,
определяющий
содержание
элемента
в
почвах
–
состав
ма
-
теринских
пород
.
Среднее
содержание
кадмия
в
почвах
–
от
0,07
до
1,1
мг
/
кг
.
При
этом
фоновые
уровни
не
превосходят
0,5
мг
/
кг
,
более
высокие
значения
являются
результатом
антропогенной
деятельности
.
В
связывании
кадмия
различными
компонентами
почвы
ведущим
процессом
является
конкурирующая
адсорбция
на
глинах
.
Именно
адсорбция
,
а
не
осажде
-
ние
контролируют
концентрацию
Cd
в
почвенных
растворах
до
тех
пор
,
пока
не
будет
повышена
некоторая
предельная
величина
рН
.
При
рН
выше
7,5
сорбиро
-
ванный
почвой
Cd
перестает
быть
легкоподвижным
.
В
растворимости
кадмия
важное
значение
играют
природа
сорбирующих
поверхностей
и
органических
ли
-
гандов
.
Энергия
связи
при
адсорбции
Cd
больше
у
органического
вещества
,
чем
у
глин
.
Оксиды
железа
,
аллофан
,
имоголит
обладают
наибольшей
склонностью
к
селективной
адсорбции
Cd.
В
любой
почве
активность
кадмия
сильно
зависит
от
рН
.
В
кислых
почвах
органическое
вещество
и
полуторные
оксиды
могут
в
значительной
степени
кон
-
тролировать
растворимость
кадмия
,
в
щелочных
почвах
надо
учитывать
осажде
-
ние
кадмиевых
соединений
.
Элемент
наиболее
подвижен
в
кислых
почвах
в
интервале
рН
4,5-5,5,
в
ще
-
лочных
он
относительно
неподвижен
.
При
росте
рН
до
щелочных
значений
появ
-
ляется
одновалентный
гидроксокомплекс
Cd
ОН
+
,
который
не
может
легко
заме
-
нить
позиции
в
ионообменном
комплексе
.
Концентрация
кадмия
в
почвенных
растворах
относительно
низкая
и
состав
-
ляет
0,2-6
мкг
/
л
.
Более
высокие
значения
указывают
на
загрязнение
почвы
.
Для
кадмия
наиболее
характерна
миграция
вниз
по
профилю
,
чем
накопление
в
верхних
горизонтах
почв
,
поэтому
обогащение
элементом
верхних
слоев
свиде
-
тельствует
о
загрязнении
почв
.
Загрязнение
почв
Cd
опасно
для
биоты
.
Сорбция
кадмия
является
очень
быстрым
процессом
.
В
интервале
рН
4-7,7
сорбционная
емкость
почв
возрастает
примерно
втрое
при
увеличении
рН
на
еди
-
ницу
.
Повышенные
концентрации
Са
в
почвенных
растворах
существенно
уменьшают
сорбционную
емкость
почв
в
отношении
кадмия
.
В
условиях
техногенной
нагрузки
максимальные
уровни
кадмия
в
почвах
ха
-
рактерны
для
районов
свинцово
-
цинковых
рудников
,
вблизи
предприятий
цвет
-
ной
металлургии
,
на
сельскохозяйственных
угодьях
,
где
используются
сточные
воды
и
фосфатные
удобрения
.
Для
уменьшения
токсичности
Cd
в
почвах
используются
методы
,
направлен
-
ные
на
повышение
рН
и
катионообменной
емкости
почв
.
Ртуть
(Hg).
Ртуть
и
ее
сульфид
(
киноварь
)
известны
человеку
с
давних
вре
-
мен
.
Это
единственный
металл
,
который
при
обычной
температуре
находится
в
жидком
виде
.
Алхимики
считали
ртуть
носительницей
металлических
свойств
и
рассматривали
ее
как
общую
составную
часть
всех
металлов
.
Содержание
ртути
в
земной
коре
составляет
1
×
10
-6
%.
Известные
в
природе
соединения
ртути
составляют
около
20
самостоятельных
минералов
.
Основной
минерал
–
киноварь
.
В
процессе
миграции
образуются
также
самородная
ртуть
,
амальгамы
ртути
с
золотом
,
серебром
,
ртутно
-
сурьмяные
,
галоидные
и
другие
минералы
ртути
.
Важными
геохимическими
свойствами
ртути
являются
:
образование
сильных
связей
с
серой
,
образование
органно
-
металлических
соединений
,
сравнительно
устойчивых
в
водной
среде
,
летучесть
элементарной
ртути
.
Ртуть
малоподвижна
при
выветривании
.
Поступая
в
почву
,
ртуть
,
вероятно
,
связывается
в
форме
элементарной
ртути
и
в
виде
катионных
или
анионных
ком
-