ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8716
Скачиваний: 18
плексов
,
но
задерживается
почвой
главным
образом
в
форме
слабоподвижных
ор
-
ганических
комплексов
.
В
водном
растворе
при
нейтральных
или
повышенных
рН
почв
Hg(OH)
2
0
преобладает
над
другими
формами
.
Сорбция
Hg
глинами
в
почве
относительно
ограничена
и
слабо
изменяется
с
изменением
рН
.
Однако
в
кислых
глеевых
поч
-
вах
может
происходить
образование
HgS
и
металлической
ртути
.
Накопление
ртути
в
почве
контролируется
образованием
органических
комплексов
и
осажде
-
нием
.
Поэтому
подвижность
элемента
зависит
от
процессов
растворения
и
биоло
-
гического
разрушения
органорудных
соединений
.
Превращения
соединений
ртути
с
органическим
веществом
,
особенно
мети
-
лирование
элементарной
ртути
,
играет
важную
роль
в
цикле
ртути
в
окружающей
среде
.
Метилированная
ртуть
становится
легкоподвижной
и
хорошо
поглощается
живыми
организмами
.
У
некоторых
типов
бактерий
и
дрожжей
обнаружена
спо
-
собность
восстанавливать
катион
Hg
2+
до
элементарного
состояния
,
в
результате
чего
происходит
удаление
элемента
из
среды
в
виде
паров
.
При
участии
микроор
-
ганизмов
также
происходит
окисление
ртути
до
катионных
форм
.
Возможность
микробиологического
метилирования
ртути
возможно
в
аэробных
и
анаэробных
условиях
.
Метилирование
может
идти
также
абиотически
.
Содержание
ртути
в
почвах
наследуется
от
материнской
породы
,
однако
из
-
за
ее
легколетучести
нельзя
исключать
влияние
дополнительных
природных
источ
-
ников
-
дегазация
и
термальная
активность
Земли
.
Накопление
Hg
в
почве
в
целом
связано
с
уровнем
содержания
органического
углерода
и
серы
.
Концентрация
элемента
в
верхнем
слое
почвы
максимальна
.
Сорбция
Hg
2+
в
почве
изменяется
в
зависимости
от
величины
рН
,
будучи
максимальной
при
рН
4-5.
Почвы
обладают
большей
емкостью
в
отношении
ор
-
ганических
форм
ртути
,
чем
HgCl
2.
Сорбция
всех
соединений
элемента
обнару
-
живает
тесную
зависимость
от
концентрации
С
орг
и
катионообменной
емкостью
почв
.
Средние
концентрации
ртути
в
поверхностном
слое
почвы
не
превышают
400
мкг
/
кг
.
Фоновые
уровни
элемента
можно
оценить
как
0,n
мг
/
кг
,
однако
точные
количества
определить
трудно
из
-
за
широкого
загрязнения
почв
этим
металлом
.
Загрязнение
почв
ртутью
связано
с
предприятиями
,
производящими
тяжелые
ме
-
таллы
,
с
химическим
производством
,
с
применением
фунгицидов
.
Поведение
ртути
в
загрязненных
почвах
представляет
большой
интерес
,
так
как
ее
биологическая
доступность
создает
большую
опасность
для
биоты
.
Можно
полагать
,
что
неорганические
соединения
Hg ,
внесенные
в
почву
,
хорошо
адсор
-
бируются
гумусом
и
глинистыми
минералам
.
Органические
соединения
элемента
отчасти
разрушаются
или
адсорбируются
компонентами
почвы
.
Однако
все
эти
соединения
обладают
сравнительно
низкой
степенью
диссоциации
и
слабо
адсор
-
бируются
,
поэтому
они
легко
поглощаются
растениями
.
Метилртуть
особенно
доступна
для
растений
,
фенилртуть
и
сульфид
ртути
менее
доступны
.
Загрязнение
почв
ртутью
само
по
себе
не
является
серьезной
проблемой
,
не
-
смотря
на
возможность
образования
большого
количества
метилртути
.
Тем
не
менее
даже
простые
соли
Hg
или
металлическая
ртуть
создают
опасность
для
рас
-
тений
и
почвенной
биоты
из
-
за
отравляющих
свойств
паров
ртути
.
Потребление
элемента
корнями
растений
может
быть
сведено
до
минимума
путем
внесения
из
-
вести
,
серусодержащих
соединений
и
твердых
фосфатов
.
Мышьяк
(As).
Мышьяк
известен
с
древности
.
Еще
Аристотель
и
Теофраст
упоминают
о
естественных
сернистых
соединениях
мышьяка
,
применявшихся
в
качестве
лечебных
средств
и
красок
.
Открытие
металлического
As
относится
к
XII
в
.,
однако
способ
его
получения
был
разработан
только
в
конце
XVII
в
.
Как
химический
элемент
As
был
установлен
в
1789
г
.
французским
химиком
Лавуа
-
зье
.
Среднее
содержание
элемента
в
земной
коре
- 5
×
10
-4
весовых
процента
.
Ха
-
рактеризуется
однородным
распределением
в
главных
типах
горных
пород
.
Обра
-
зует
собственные
минералы
и
входит
в
состав
других
.
Элемент
связан
с
месторо
-
ждениями
других
минералах
и
выступает
как
индикатор
при
поисковых
геохими
-
ческих
работах
.
Минералы
мышьяка
хорошо
растворимы
.
Однако
интенсивность
его
мигра
-
ции
невелика
вследствии
активной
сорбции
глинистыми
частицами
,
гидроксида
-
ми
,
органическим
веществом
.
Обычные
состояния
окисления
As; -3, 0, +3, +5.
Комплексные
анионы
As
О
2
-
,
As
О
4
3-
,
Н
As
О
4
2-
, As
2
О
3
-
являются
наиболее
распространенными
подвижными
фор
-
мами
мышьяка
.
По
особенностям
поведения
As
О
4
3-
близок
к
фосфатам
и
ванада
-
там
.
Наиболее
распространенная
форма
мышьяка
в
условиях
окружющей
среды
-
As
5+
.
Поведение
мышьяка
в
почвах
в
значительной
степени
зависит
от
степени
его
окисления
.
Установлено
,
что
арсенат
-
ионы
легко
фиксируются
такими
компонен
-
тами
почв
,
как
глинистые
частицы
,
фосфатные
гели
,
гумус
и
кальций
.
Наиболь
-
шей
активностью
в
удерживании
As
отличаются
гидратированные
оксиды
железа
и
алюминия
.
Мышьяк
,
адсорбированный
почвой
,
с
трудом
поддается
десорбции
,
а
проч
-
ность
связывания
элемента
почвой
с
годами
увеличивается
.
Мышьяк
,
связанный
с
оксидами
железа
и
алюминия
,
может
высвобождаться
при
гидролизе
в
результате
снижения
окислительно
-
восстановительного
потенциала
почв
.
Темпы
сорбции
арсената
во
многом
контролируются
содержанием
оксидов
железа
и
величиной
рН
среды
,
а
количество
As,
атсорбированного
на
поверхности
оксидов
,
зависит
от
рН
.
На
характер
миграции
,
осаждения
и
улетучивания
As
большое
влияние
ока
-
зывает
микробиота
почв
.
Его
метилирование
,
осуществляемое
определенными
дрожжами
в
окислых
условиях
и
метанобразующими
бактериями
в
отсутствии
кислорода
,
играет
важную
роль
в
выделении
ле
тучих
форм
элемента
.
Наиболее
низкие
уровни
содержания
мышьяка
характерны
для
песчаных
почв
.
Его
максимальные
концентрации
связаны
с
аллювиальными
почвами
и
поч
-
вами
,
обогащенными
органическим
веществом
.
Поведение
мышьяка
в
почвах
зависит
от
их
окислительного
состояния
.
В
глеевых
тяжелых
почвах
элемент
накапливается
в
верхнем
горизонте
и
легко
вы
-
щелачивается
из
подпахотных
слоев
с
высоким
окислительно
-
восстановительным
потенциалом
.
Подвижность
мышьяка
в
почве
прямо
пропорциональна
уровню
его
поступ
-
ления
и
обратно
пропорциональна
времени
и
содержания
Fe
и
Al.
Токсичность
элемента
определяется
содержанием
его
растворимых
форм
.
Поэтому
арсенат
на
-
трия
и
триоксид
мышьяка
,
использовавшиеся
раньше
как
гербициды
,
являются
наиболее
токсичными
его
соединениями
.
Токсичность
мышьяка
в
почвах
может
быть
снижена
разными
способами
в
зависимости
от
источника
загрязнения
и
свойств
почв
.
Увеличение
окислительно
-
го
состояния
почв
,
применение
веществ
,
способствующих
осаждению
и
связыва
-
нию
элемента
(
сульфата
железа
,
карбоната
кальция
),
ограничивает
биодоступ
-
ность
мышьяка
.
Внесение
фосфатных
удобрений
также
снижает
поступление
эле
-
мента
в
биоту
.
Однако
поскольку
фосфаты
могут
замещать
адсорбированный
или
связанный
мышьяк
из
сорбционных
комплексов
,
это
может
увеличить
исходные
количества
его
растворимых
форм
в
почвах
.
В
результате
глобального
загрязнения
окружающей
среды
уровни
содержа
-
ния
мышьяка
в
почвах
значительно
повысились
.
И
,
и
в
отдельных
случаях
дости
-
гают
0,2%.
Основные
антропогенные
источники
элемента
связаны
с
промышлен
-
ной
деятельностью
(
обработка
металлов
,
химические
заводы
по
переработке
ми
-
нералов
серы
и
фосфора
,
сжигание
угля
,
геотермальные
электростанции
)
и
с
ис
-
пользованием
мышьяксодержащих
пестицидов
.
Никель
(Ni).
Содержание
никеля
в
земной
коре
составляет
8
×
10
-3
весовых
процента
.
В
распространении
никеля
в
земной
коре
наблюдается
сходство
с
ко
-
бальтом
и
железом
.
По
геохимическим
свойствам
он
является
сидерофильным
элементом
.
Элемент
часто
ассоциируется
с
сегрегатами
сернистых
тел
(
из
-
за
сродства
с
серой
),
а
также
с
карбонатами
,
фосфатами
,
силикатами
.
В
континен
-
тальных
отложениях
он
присутствует
в
виде
сульфидов
и
арсенидов
и
часто
за
-
мещает
железо
в
железомагнезиальных
соединениях
.
В
соединениях
никель
глав
-
ным
образом
двух
-
и
трехвалентен
.
При
выветривании
горных
пород
элемент
легко
высвобождается
,
а
затем
осаждается
с
оксидами
железа
и
марганца
.
Он
относительно
стабилен
в
водных
растворах
и
может
мигрировать
на
большие
расстояния
.
В
почвах
никель
тесно
связан
с
оксидами
марганца
и
железа
,
и
в
этой
форме
наиболее
доступен
для
растений
.
В
верхних
горизонтах
почв
никель
присутствует
в
органически
связанных
формах
,
часть
из
которых
представлена
легко
раствори
-
мыми
хелатами
.
Распределение
элемента
по
почвенному
профилю
зависит
от
содержания
ор
-
ганического
вещества
,
аморфных
оксидов
,
глинистых
фракций
,
которые
опреде
-
ляются
типом
почв
.
Концентрации
никеля
в
природных
растворах
верхних
гори
-
зонтах
почв
изменяются
от
3
мкг
/
л
до
25
мкг
/
л
.
Ионные
формы
никеля
(Ni
2+
, Ni
ОН
+
,
Н
Ni
О
2
-
, Ni(
ОН
)
3
)
в
почвенном
растворе
могут
наблюдаться
в
том
случае
,
когда
элемент
не
полностью
связан
в
фелатные
комплексы
.
Растворимость
никеля
в
почвах
находится
в
обратной
зависимости
от
величины
рН
.
Содержание
элемента
в
почвах
во
многом
определяется
его
содержанием
в
материнских
породах
.
В
верхних
горизонтах
–
от
почвообразующих
процессов
и
уровня
техногенного
загрязнения
.
Самые
высокие
содержания
Ni
наблюдаются
в
глинистых
и
суглинистых
почвах
,
в
почвах
на
основных
и
вулканических
породах
и
в
почвах
,
богатых
орга
-
никой
.
В
настоящее
время
никель
считается
серьезным
загрязнителем
.
Антропоген
-
ные
источники
никеля
приводят
к
его
существенному
увеличению
в
почвах
.
В
осадках
сточных
вод
Ni
присутствует
в
форме
легкодоступных
органических
хе
-
латов
и
может
быть
фитотоксичным
.
Снижению
его
доступности
для
растений
способствуют
внесение
фосфатов
или
органического
вещества
.
Источники
поступления
тяжелых
металлов
в
окружающую
среду
весьма
раз
-
нообразны
.
Они
носят
как
природный
,
так
и
техногенный
характер
.
Природными
источниками
эмиссии
тяжелых
металлов
являются
извержение
вулканов
,
лесные
пожары
,
морская
вода
и
др
.
Источниками
техногенного
поступления
металлов
яв
-
ляются
промышленное
и
сельскохозяйственное
производства
,
транспорт
,
жилищ
-
но
-
коммунальные
комплексы
.
При
этом
общая
масса
металлов
,
поступающих
от
природных
источников
,
значительно
ниже
антропогенного
поступления
:
свинца
–
17,2
раза
,
кадмия
-
в
8,8,
цинка
– 7,2,
меди
– 3,0,
никеля
– 1,9
раза
.
Расчеты
,
проведенные
в
Беларуси
,
свидетельствуют
о
том
,
что
в
атмосферу
республики
только
от
стационарных
источников
сжигания
топлива
попадает
72%
мышьяка
, 57%
ртути
,
около
99%
никеля
, 27%
кадмия
, 33%
хрома
, 27%
меди
, 15%
свинца
, 11%
цинка
.
Цементное
производство
привносит
значительные
количест
-
ва
кадмия
,
свинца
,
хрома
.
На
долю
электросталеплавильного
производства
при
-
ходится
24%
кадмия
, 15-16%
свинца
и
хрома
, 81%
цинка
.
Передвижные
источни
-
ки
в
основном
загрязняют
атмосферу
цинком
и
медью
.
Кроме
атмосферных
выпадений
,
значительное
количество
металлов
привносится
в
почву
при
использовании
удобрений
,
в
том
числе
на
основе
осадков
сточных
вод
и
бытовых
отходов
.
В
составе
примесей
в
удобрениях
на
-
ходится
кадмий
,
хром
,
медь
свинец
,
уран
,
ванадий
и
цинк
,
с
отходами
интен
-
сивного
животноводства
и
птицеводства
–
медь
и
мышьяк
,
с
компостом
и
наво
-
зом
-
кадмий
,
медь
,
никель
,
цинк
и
мышьяк
,
с
пестицидами
–
кадмий
,
мышьяк
,
ртуть
,
свинец
,
марганец
и
цинк
.
15.4.
Химический
состав
почв
Набор
и
количественное
соотношение
химических
элементов
в
почве
назы
-
вают
ее
элементным
составом
.
Любые
почвы
содержат
все
92
элемента
Периоди
-
ческой
системы
Д
.
И
.
Менделеева
,
а
в
случае
химического
загрязнения
в
почвах
обнаруживаются
и
трансурановые
элементы
.
Диапазон
концентраций
очень
ве
-
лик
:
от
десятков
и
единиц
массовых
долей
(
в
%),
до
10
-10
-10
-12
% [3].
Часть
элемен
-
тов
участвует
в
формировании
почвенной
массы
,
то
есть
они
играют
конституци
-
онную
роль
,
хотя
они
же
необходимы
и
живым
организмам
,
другая
часть
сущест
-
венно
не
влияет
на
свойства
почвенной
массы
,
но
зато
играет
важную
физиологи
-
ческую
роль
:
некоторые
элементы
могут
быть
как
стимуляторами
физиологиче
-
ских
и
биохимических
процессов
,
так
и
быть
токсичными
.
Первая
группа
-
это
макроэлементы
,
вторая
включает
микро
-,
ультрамикро
-
и
наноэлементы
(
табл
. 1).
Химические
элементы
представлены
в
почвах
большим
набором
их
химиче
-
ских
соединений
.
Разнообразие
соединений
любого
из
элементов
обеспечивает
сравнительную
устойчивость
химического
состояния
почв
.
Так
,
соединения
фос
-
фора
представлены
преимущественно
ортофосфатами
,
но
они
могут
находиться
одновременно
в
виде
различных
соединений
с
кальцием
,
алюминием
,
железом
,
цинком
,
свинцом
,
марганцем
.
О
разнообразии
фосфатов
дает
представление
сле
-
дующий
далеко
не
полный
перечень
их
почвенных
соединений
: Ca8H2(PO4)6 ,
Ca10(PO4)6(OH)2 , Ca10(PO4)6F2 , Ca4(PO4)3H " 3H2O, Ca3(PO4)2 , Ca(H2PO4)2
, CaHPO4 , AlPO4 " 2H2O, FePO4 " 2H2O, Fe3(PO4)2 " 8H2O, Zn3(PO4)2 ,
Pb3(PO4)2 , Pb5(PO4)3OH, PbAl3H(OH)6(PO4)2 , MnHPO4 .
Кроме
того
,
значи
-
тельная
часть
фосфора
представлена
органическими
соединениями
и
конденсиро
-
ванными
фосфатами
.
Железо
в
почвах
одновременно
входит
в
кристаллические
решетки
алюмоси
-
ликатов
,
в
гётит
FeOOH,
гематит
Fe2O3 ,
в
различные
гидроксиды
.
По
мере
рас
-
хода
наиболее
растворимых
соединений
Fe3 +
его
концентрация
поддерживается
в
почвенном
растворе
другими
соединениями
железа
.
Соединения
кремния
в
поч
-
венном
растворе
представлены
ортокремниевой
кислотой
H4SiO4
или
ее
поли
-
мерными
формами
,
а
в
твердых
фазах
одновременно
сосуществуют
аморфный
и
кристаллический
диоксид
кремния
SiO2 (
кварц
),
минералы
группы
алюмосилика
-
тов
.
В
крупных
песчаных
фракциях
почв
преобладают
каркасные
алюмосиликаты
,
во
фракции
менее
1
мкм
-
слоистые
алюмосиликаты
,
из
них
наиболее
распростра
-
нены
монтмориллонит
,
каолинит
и
гидрослюды
.
Особенно
многочисленны
в
почвах
соединения
углерода
.
Практически
всегда
в
почвенном
воздухе
есть
диоксид
углерода
CO2 ,
в
почвенном
растворе
-
уголь
-
ная
кислота
,
в
степных
и
сухостепных
почвах
- CaCO3
и
Na2CO3 ;
это
только
ми
-
неральные
соединения
.
Набор
соединений
в
органическом
веществе
до
сих
пор
не
подсчитан
,
но
в
их
число
входят
как
низкомолекулярные
соединения
,
начиная
от
метана
CH4 ,
аминокислот
,
простейших
кислот
жирного
ряда
,
моносахаридов
,
и
до
высокомолекулярных
соединений
,
представленных
целлюлозой
,
лигнином
,
по
-
липептидами
.
Особое
место
занимают
так
называемые
специфические
для
почв
гуминовые
вещества
[4].
При
характеристике
почв
наиболее
информативны
не
отдельные
индивидуальные
соединения
,
а
их
группы
,
то
есть
совокупность
со
-
единений
со
сходными
строениями
и
свойствами
.
Такими
группами
могут
быть
моносахариды
,
аминокислоты
(
в
почвах
обнаруживают
до
17 - 22
различных
ами
-
нокислот
),
гуминовые
кислоты
,
фульвокислоты
.
Вещества
,
входящие
в
одну
группу
,
примерно
одинаково
участвуют
в
почвенно
-
химических
реакциях
.
Но
-
менклатура
групп
почвенного
гумуса
приведена
на
рис
. 2.
Группы
органических
соединений
подразделяются
на
фракции
по
характеру
связи
с
минеральными
соединениями
,
могут
быть
,
например
,
гуминовые
кислоты
свободные
,
связанные
с
Ca2 +, Fe3 +,
алюмосиликатами
и
т
.
п
.