Тяжелые металлы в окружающей среде



Pdf көрінісі
бет143/237
Дата13.09.2023
өлшемі6.49 Mb.
#477474
1   ...   139   140   141   142   143   144   145   146   ...   237
Сборник для школы на сайт

ческая форма» охватывает широкий набор свойств соединений ХЭ: степень окисления ХЭ в 
составе соединения; физический статус – фазовый состав, аморфное или кристаллическое 
строение твердофазных частиц, разделение на минеральные коллоиды и органогенные клет-
ки, нахождение на поверхности твердой частицы в виде тонкой пленки, вид сорбционного 
комплекса (моно- или полимерного) на минеральной или органической частице; эмпириче-
скую химическую формулу соединения; детальную молекулярную структуру соединения и 
т.д. (Brown, Foster, Ostergren, 1999). Нахождение ХЭ в почвах принципиально отличается, 
поэтому уточнение «форма» в термине «формы соединений» подразумевает, что речь идет не 
об индивидуальных химических соединениях, а о некоем их множестве, которое отличается 
от других множеств по каким-либо признакам. В качестве синонима термина «форма соеди-
нений ХЭ» употребляют термины «фракция ХЭ» и «форма нахождения ХЭ» (этот термин за-
имствован из геохимии). Д.В. Ладонин (2002) подробно рассматривает вопрос терминологии 
и дает следующее определение: «Формой соединений, формой нахождения или фракцией ХЭ 
в почве будем называть совокупность атомов или ионов химических элементов, переведен-
ных из твердой фазы в раствор при помощи определенного экстрагента. Они обладают близ-
кой степенью подвижности в почве, зависящей от применяемого экстрагента, и/или связаны 
в почве с определенным типом реакционных центров». В работах Т.М. Минкиной и др. 
(2009) под группой понимается совокупность соединений химических элементов, сходных 
по прочности связи с почвенными компонентами, и потому обладающих близкой миграци-
онной способностью и биологической доступностью, а в термин «фракция» вкладывают бо-
лее узкий смысл – так называют часть соединений ХЭ одной группы, отличающуюся от дру-
гих частей той же группы формой связи с почвенными компонентами.
Несмотря на очевидную важность вопроса, до сих пор нельзя назвать ни один метод 
выделения тех или иных соединений ХЭ, который бы полностью удовлетворял следующим 


156
157
требованиям: 1) возможность четкого разделения форм соединений; 2) универсальность
возможность применения для изучения различных ХЭ; 3) сопоставимость результатов для 
различных типов почв.
По присутствию в почвах выделяют следующие формы ХЭ: водорастворимые; обмен-
ные; связанные в органические соединения; захваченные в оксидах железа и марганца; соб-
ственные минералы (карбонаты, фосфаты, сульфиды и т.д.); связанные в структуре силика-
тов (т.е. в нерастворимом остатке). Обобщая разнообразные методы извлечения, можно 
назвать следующие формы соединений ХЭ, выделяемые из почвы: 1) водорастворимые; 2) 
обменные; 3) специфически адсорбированные; 4) карбонатные; 5) связанные с органическим 
веществом; 6) связанные с оксидами и гидроксидами железа и марганца; 7) связанные с 
алюмосиликатами. Более подробно с различными методами фракционирования можно по-
знакомиться в литературных обзорах (Ладонин, 2002; Водяницкий, 2006; Сиромля, 2009; He 
et al., 2013 и др.) 
Стоит упомянуть, что формы ХЭ в почвах начали определять и «прямым способом», 
используя метод электронной микроскопии, чаще всего используют анализ вблизи края по-
глощения рентгеновского излучения (XANES-cпектроскопию) и тонкой структуры спектра 
поглощения (EXAFS-спектроскопию) (Mаnceau et al., 2003; Водяницкий, 2010 и др.). 
Ю.В. Водяницкий (2010) считает, что синхротронный рентгеновский анализ позволяет 
избежать многих ошибок химического экстрагирования и надежно устанавливать состав со-
единений ХЭ в неразрушенных образцах почвы и в отдельных ее частях. В работах (Scheinost 
et al., 2002; Minkina et al., 2013 и др.) указано, что результаты химического фракционирова-
ния и синхротронного рентгеновского анализа хорошо согласуются между собой (хотя в по-
следнем случае не могут быть идентифицированы наиболее подвижные формы, которые 
имеют наибольшее экологическое значение). 
При химическом фракционировании чаще всего производят последовательные экс-
тракции ХЭ из одной навески почвы, при этом начинают с наиболее "слабого" экстрагента, и 
заканчивают наиболее "сильным". В другом случае применяют вытяжки с использованием 
разных экстрагентов из отдельных навесок почв – параллельные экстракции. При этом счи-
тают, что более "сильный" экстрагент извлекает из почвы также и те формы соединений ХЭ, 
которые извлекаются более "слабыми" экстрагентами. Возможен и комбинированный прием 
фракционирования форм соединений ХЭ – на основе сочетания их последовательного и па-
раллельного экстрагирования. 
Таким образом, в настоящее время отсутствуют общепринятые методы изучения форм 
соединений ТМ, опирающихся на современные представления о химии ТМ в почвах, а 
обобщение имеющихся литературных данных затруднено, как из-за разнообразия методов их 
получения, так и из-за различий свойств исследуемых почв, в том числе региональных осо-
бенностей. Вероятно, в связи с данными причинами, а также из-за длительности и высокой 
трудоемкости методик фракционирования, число работ, посвященных изучению форм соеди-
нений ХЭ в почвах, в отечественной литературе весьма ограничено. В России исследованы 
формы соединений ТМ в почвах Нижнего Дона, Курской, Тульской и Воронежской обла-
стей. Изучен фракционный состав ТМ дерново-подзолистых почв Среднего Урала, Москов-
ской, Свердловской и Тверской областей. Есть данные по тундровым глеевым почвам Крас-
ноярского края и антропогенно преобразованным почвам г. Архангельска. Исследованы не-
которые типичные катены Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Однако ав-
торы используют очень широкий спектр разнообразных методик фракционирования, что за-
трудняет сопоставление полученных результатов и снижает их информативность. Обычно 
исследователи обращают внимание на Cu, Zn, Pb, менее изучен Cd, еще слабее – Ni, Co. В 
настоящее время исследования фракционного состава ХЭ в почвах Западной Сибири ведутся 
в лаборатории биогеохимии почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН.
Один из широко используемых способов фракционирования – метод 
Макларена с различными модификациями. Так, например, у разных исследователей 


156
157
требованиям: 1) возможность четкого разделения форм соединений; 2) универсальность, 
возможность применения для изучения различных ХЭ; 3) сопоставимость результатов для 
различных типов почв.
По присутствию в почвах выделяют следующие формы ХЭ: водорастворимые; обмен-
ные; связанные в органические соединения; захваченные в оксидах железа и марганца; соб-
ственные минералы (карбонаты, фосфаты, сульфиды и т.д.); связанные в структуре силика-
тов (т.е. в нерастворимом остатке). Обобщая разнообразные методы извлечения, можно 
назвать следующие формы соединений ХЭ, выделяемые из почвы: 1) водорастворимые; 2) 
обменные; 3) специфически адсорбированные; 4) карбонатные; 5) связанные с органическим 
веществом; 6) связанные с оксидами и гидроксидами железа и марганца; 7) связанные с 
алюмосиликатами. Более подробно с различными методами фракционирования можно по-
знакомиться в литературных обзорах (Ладонин, 2002; Водяницкий, 2006; Сиромля, 2009; He 
et al., 2013 и др.) 
Стоит упомянуть, что формы ХЭ в почвах начали определять и «прямым способом», 
используя метод электронной микроскопии, чаще всего используют анализ вблизи края по-
глощения рентгеновского излучения (XANES-cпектроскопию) и тонкой структуры спектра 
поглощения (EXAFS-спектроскопию) (Mаnceau et al., 2003; Водяницкий, 2010 и др.). 
Ю.В. Водяницкий (2010) считает, что синхротронный рентгеновский анализ позволяет 
избежать многих ошибок химического экстрагирования и надежно устанавливать состав со-
единений ХЭ в неразрушенных образцах почвы и в отдельных ее частях. В работах (Scheinost 
et al., 2002; Minkina et al., 2013 и др.) указано, что результаты химического фракционирова-
ния и синхротронного рентгеновского анализа хорошо согласуются между собой (хотя в по-
следнем случае не могут быть идентифицированы наиболее подвижные формы, которые 
имеют наибольшее экологическое значение). 
При химическом фракционировании чаще всего производят последовательные экс-
тракции ХЭ из одной навески почвы, при этом начинают с наиболее "слабого" экстрагента, и 
заканчивают наиболее "сильным". В другом случае применяют вытяжки с использованием 
разных экстрагентов из отдельных навесок почв – параллельные экстракции. При этом счи-
тают, что более "сильный" экстрагент извлекает из почвы также и те формы соединений ХЭ, 
которые извлекаются более "слабыми" экстрагентами. Возможен и комбинированный прием 
фракционирования форм соединений ХЭ – на основе сочетания их последовательного и па-
раллельного экстрагирования. 
Таким образом, в настоящее время отсутствуют общепринятые методы изучения форм 
соединений ТМ, опирающихся на современные представления о химии ТМ в почвах, а 
обобщение имеющихся литературных данных затруднено, как из-за разнообразия методов их 
получения, так и из-за различий свойств исследуемых почв, в том числе региональных осо-
бенностей. Вероятно, в связи с данными причинами, а также из-за длительности и высокой 
трудоемкости методик фракционирования, число работ, посвященных изучению форм соеди-
нений ХЭ в почвах, в отечественной литературе весьма ограничено. В России исследованы 
формы соединений ТМ в почвах Нижнего Дона, Курской, Тульской и Воронежской обла-
стей. Изучен фракционный состав ТМ дерново-подзолистых почв Среднего Урала, Москов-
ской, Свердловской и Тверской областей. Есть данные по тундровым глеевым почвам Крас-
ноярского края и антропогенно преобразованным почвам г. Архангельска. Исследованы не-
которые типичные катены Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Однако ав-
торы используют очень широкий спектр разнообразных методик фракционирования, что за-
трудняет сопоставление полученных результатов и снижает их информативность. Обычно 
исследователи обращают внимание на Cu, Zn, Pb, менее изучен Cd, еще слабее – Ni, Co. В 
настоящее время исследования фракционного состава ХЭ в почвах Западной Сибири ведутся 
в лаборатории биогеохимии почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН.
Один из широко используемых способов фракционирования – метод 
Макларена с различными модификациями. Так, например, у разных исследователей 
число обработок пробы отдельным экстрагентом составляет от 1 до 4. В связи с этим, весьма 
интересно оценить полноту извлечения из почвы отдельных фракций химических элементов в 
зависимости от количества экстракций (табл. 1).
Таблица 1 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   139   140   141   142   143   144   145   146   ...   237




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет