Главная страница
Финансы
Экономика
Математика
Биология
Информатика
Начальные классы
Медицина
Сельское хозяйство
Ветеринария
Вычислительная техника
Религия
Философия
Логика
Этика
История
Дошкольное образование
Воспитательная работа
Социология
Политология
Физика
Языки
Языкознание
Право
Юриспруденция
Русский язык и литература
Строительство
Энергетика
Промышленность
Связь
Автоматика
Электротехника
Другое
образование
Доп
Физкультура
Технология
Классному руководителю
Химия
Геология
Искусство
Культура
Иностранные языки
Экология
Логопедия
География
ИЗО, МХК
Казахский язык и лит
Директору, завучу
Школьному психологу
Социальному педагогу
Обществознание
Языки народов РФ
ОБЖ
Музыка
Механика
Украинский язык
Астрономия
Психология

Российская академия наук I i почвоведение


Скачать 1.31 Mb.
НазваниеРоссийская академия наук I i почвоведение
Анкор791-pochvovedenie-1995-4.docx
Дата11.07.2018
Размер1.31 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файла791-pochvovedenie-1995-4.docx
ТипДокументы
#19633
страница6 из 25
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25


Таблица 3. Значения коэффициентов в уравнениях регрессий и коэффициентов парных корреляций для обмена ионов Са2+ и РЬ2+ почв разных генетических типов

Почвы разных генетических типов (13 пар данных) Значения К


71.60 (4) 0.84 (4) 0.351
31.30 (2) -30.90 (2) 0.537


1.14 (3) 9.80 (1)

1.10 (3) 0.14 (1)

0.730 (+) 0.115

обыкновенный и чернозем выщелоченный (4 пары данных) Значения Kt

155.00 (3)
А В R
А В R
А В R
А В R

А В R
А В R

51.10 (2)* 414.00 (2) 0.102
-3.34 (1) 1.05 (1) 0.748 (+)**
0.15 (3) 2.61 (3) 0.554
-507.00 (1) 0.57 jl) 0.807 (+) Чернозем

0.14 (3)

3.16 (3)
0.922
0.88 (4)

1.17 (4)
0.976 (+)

-143.00 (2) 4460.00 (2) 0.475

Значения С_

0.021 (3) 3.26 (3) 0.351


-15.10 (1) 1.68 (1) 0.575 (+) Значения К\ (9 пар данных)

1560.0 (2) -847.0 (2) 0.150

Значения С\ -13.20 (1) 0.98 (1) 0.679 (+)

1.26 (3) 0.971 (+)

Значения С\ „
-29.20 (1) 1.63 (3)

1.67 (1) 1.09 (3)

0.991 (+) 0.919

Чернозем выщелоченный (3 пары данных) Значения С



92.40 (2) 295.00 (2) 0.077
19.30 (2) 14.00 (2) 0.026
-2040.0 (2) 54100.0 (2) 0.777 (+)


6930.0 (3) 0.90 (3) 0.861
318.00 (4) 0.85 (4) 0.949

-13.30 (2) 518.00 (2) 0.162
-26.00 (1) 7.49 (1) 0.609 (+)
2.8 х 10"5 (4) 9.17 (4) 0.813 (+)
-13.90 (1) 3.52 (1) 0.561
-504.00 (2) 8060.00 (2) 0.260
-56.30 (1) 10.30 (1) 0.717



4.54 (1) 2.24 (1) 0.919
153.00 (4) 1.27 (4) 0.969
0.68 (1) 1.37 (1) 0.995

А В R
А В R
А В R

53.70 (2) •1020.00 (2) 0.928
7.47 (4) 1.16 (4) 0.986
30.60 (2) 621.00 (2) 0.997 (+)

61.90 (2) -1000.00 (2) 0.958

Значения К{ -2870.00 (2) 92900.0 (2) 0.787

Значения С1>в 34.90 (2) 593.00 (2) 1.00 (+)

49.50 (1) -1.43 (1) 0.996 (+)
7990.0 (4) 0.89 (4) 0.846
25.30 (1) -0.74 (1) 0.697

112.00 (1)

-15.10 (1)
0.586
11200.0 (1)

-1670.0 (1)

0.997 (+)
82.90 (1)

-11.80 (1)
0.803




* В скобках после значений А и В обозначены типы регрессий: 1 - линейная (Y = А + ВХ), 2 - гиперболическая (Y = А + ВIX),

3 - степенная (Y = АХВ), 4 - показательная (У = АВ*). ** Знаком "+" после значений R помечены статистически значимые взаимосвязи, оцененные по критерию Стьюдента на уровне вероятности 0.95.



Коэффициенты

Показатели состава и свойств почв

сумма обменных оснований

ЕКО

гумус

ил

рН водный

Таблица 4.

ионов Са2+

Значения коэффициентов в уравнениях регрессий и коэффициентов парных корреляций для обмена и Cd2+ на образцах почв разных генетических типов

Почвы разных генетических типов (10 пар данных) Значения К

-0.20 (2) 56.30 (2) 0.483

-1.31 72.10 0.281

(2) (2)

3.66 (1) -0.17 (1) 0.154

-0.78 (2) 57.40 (2) 0.484

0.41 (4) 1.24 (4) 0.194


34.00 (2) -11.80 (2) 0.121


143.00 (4) 0.69 (4) 0.477
2.85 (1) 0.84 (1) 0.817 (+)

А В R
А В R
А В R
А В R
0.53 (3) 1.24 (3) 0.655 (+)
0.93 (4) 1.14 (4) 0.538
10.20 (1) 0.13 (1) 0.430

Значения С«

40.10 (2) -267.00 (2) 0.175

Значения К{(7 пар данных)

683.00 (2)

■16400 (2)

0.849 (+)

Значения С(_

-10.00 (2)

0.86 (2)
0.769
0.54 (1) 1.53 (1) 0.714 (+)
-65.10 (1) 11.50 (1) 0.634
-206.00 (1) 16.70 (1) 0.968 (+)
0.49 (3) 2.15 (3) 0.503
-233.00 (1) 46.00 (1) 0.671
16.60 (1) 1.49 (1) 0.650


Серая лесная почва (3 пары данных) Значения К

А В R
А В R

2030.00 (4) 0.84 (4) 0.705
2.54 (3) 0.80 (3) 0.695

0.0029 (4) 1.34 (4) 0.999 (+)


(2) (2)

Значения С_

44.70 -85.70 0.161

0.32 (3) 1.10 (3) 0.989
41.70 (2) -4.22 (2) 0.312

60.70 (4) 0.86 (4) 0.955
45.90 (1) 0.24 (1) 0.350

32.50 (1) -4.78 (1) 0.958
6.47 (3) 0.99 (3) 0.494



с суммой поглощенных оснований и содержанием ила в образцах. Однако при переходе к профилю серой лесной почвы статистически значимых взаимосвязей данного параметра с показателями состава и свойств образцов почвы установит!: не удалось, хотя по абсолютным значениям коэффициенты корреляций были достаточно велики.

Аналогичные рассуждения справедливы для анализа других выборок. Например, для обмена ионов Са2+ и РЬ2+ на образцах почв разного типа величина Кихарактеризующая специфическую адсорбцию, связана с суммой поглощенных оснований, величинами ЕКО и рН; на образцах черноземных почв - с содержанием гумуса, а на образцах чернозема выщелоченного - с рН. В то же время величины С]» в этом ряду почв статистически значимо связаны с экстенсивными показателями обменной способности почв (суммой поглощенных оснований, содержанием гумуса и величиной ЕКО). Такой характер установленных взаимосвязей позволяет сделать ряд предварительных заключений.

По-видимому, ионы Н+ составляют существенную конкуренцию катионам ТМ при ионообменной адсорбции на центрах средне- и слабокислотной природы, обладающих также высоким относительным сродством к последним. Это проявляется в уменьшении эффективных значений К, при повышении концентрации ионов Н+ в растворе. В то же время, влияние рН на величины

Сi (00 незначительно, так как эти величины являются расчетными предельными значениями адсорбции катионов тяжелых металлов, не связанными прямо с величинами Kt.

Такая трактовка механизма влияния ионов Н+ на ионообменную адсорбцию катионов ТМ почвами вполне согласуется с концепцией полифункциональности и энергетической неоднородности обменных центров почвенного поглощающего комплекса, а также наблюдаемому во всех случаях подкислению равновесных растворов при адсорбции ТМ почвами, что мы связываем с вовлечением в обменный процесс центров слабокислотной природы, насыщенных ионами водорода в области нейтральных значений рН. Однако концентрация таких центров на поверхности частиц почвы относительно невелика и не приводит к заметному нарушению эквивалентности обмена [6, 9 - 11]. Максимальная адсорбция катионов тяжелых металлов, вычисляемая по изотермам обмена, характеризует потенциальную (предельную) обменную поглотительную способность почв в данном процессе. Поэтому, они в большей мере связаны с экстенсивными показателями этой способности.

Высокая теснота связи величины СХоо(по свинцу) с содержанием гумуса в профиле чернозема выщелоченного позволяет оценить значения максимальной адсорбции гумуса данной почвы. Если предположить, что величина С\оо характеризует адсорбцию свинца органической частью почвы, то максимальную адсорбцию по этому элементу легко рассчитать, исходя из предположения об идентичности состава и свойств гумуса в разных горизонтах почвы, по формуле:

- _ (С^-СЫ 100

Сг (Cj-Cj) 1.72 ' У)

где С].,, и С2,во - значения максимальных адсорбции образцов с содержанием органического вещества С{и С2 (%). После подстановки соответствующих величин в формулу (2) получим значение максимальной адсорбции гумуса чернозема выщелоченного по свинцу, равное 224 мг-экв/100 г.

В литературе приводятся различные значения емкости катионного обмена гумуса почв, найденные с использованием различных подходов. Например, Беус с соавт. [2] дают значение ЕКО гумуса в целом в интервале от 100 до 200 мг-экв/100 г. По Горбунову [4, 5] ЕКО органического вещества чернозема выщелоченного с 9% содержанием гумуса составляет 431 мг-экв/100 г. По мнению Антипова-Каратаева с соавт. [1] ЕКО гума-тов составляет от 300 до 340 мг-экв/100 г. Экспериментально для гуматов торфа установлена величина ЕКО по кальцию 268 мг-экв/100 г. В работе Орлова [7] величина ЕКО органического вещества различных почв оценивается в пределах от 41 до 192 мг-экв на 100 г вещества, а гуми-новых кислот - от 230 до 693 мг-экв на 100 г.

Сопоставляя значения максимальных адсорбции, полученные по формуле (2) с литературными данными, можно сделать вывод об их удовлетворительном соответствии, что свидетельствует о правомерности оценок, выполненных таким способом.

Анализ взаимосвязи коэффициентов селективности и максимальных адсорбции с содержанием свободного несиликатного железа показал, что в целом более тесные корреляции характерны между коэффициентами селективности и рассматриваемыми компонентами почв, чем между максимальными адсорбциями и этими же компонентами. Так, для обмена ионов Са2+ и РЬ2+ на образцах почв разных генетических типов коэффициенты корреляций величин К с содержанием железа в вытяжках Тамма и Мера-Джексона соответственно составляют 0.719 и 0.614 и являются значимыми. Соответствующие значения R

для величины Со составляют 0.367 и 0.364. Коэффициент корреляции величины К с содержанием свободного железа в вытяжке Тамма из образцов краснозема типичного практически равен единице, а максимальной адсорбции - 0.517. Корреляции параметров обмена ионов Са2+ и Cd2+ с содержанием свободного железа значительно хуже, чем в первом случае и, чаще всего, не являются статистически значимыми.

Таким образом, оксиды железа обладают способностью аккумулировать тяжелые металлы. Это обстоятельство экспериментально доказано работами многих авторов [18, 27]. Однако, как показывают результаты данного исследования, аккумуляция тяжелых металлов (свинца) происходит не столько за счет высокой обменной емкости этих соединений (как считают многие исследователи), сколько благодаря их высокой избирательной способности (селективности) по отношению к катионам тяжелых металлов.

Рассмотренные выше корреляционные и регрессионные взаимосвязи коэффициентов селективности и максимальных адсорбции с показателями состава и свойств почв имеют большое значение не только для понимания механизмов взаимодействия обменивающихся катионов с компонентами ППК, но и полезны в практических расчетах. Они позволяют учесть влияние состава и свойств почв на параметры уравнений изотерм, используемых в моделях сложных процессов в почвенных экосистемах, а также оценивать искомые параметры уравнений без проведения специальных экспериментов по данным о составе и свойствах почв. Вместе с тем, выявленные в настоящей работе закономерности, по-видимому, следует рассматривать как предварительные из-за относительно небольшого размера выборок. Привлечение более обширного материала, полученного экспериментально единообразным способом, позволит существенно уточнить эти закономерности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено наличие значимых корреляционных и регрессионных взаимосвязей между величинами коэффициентов селективности и максимальных адсорбции для обмена ионов Cd2+, Pb2+ и Са2+ с основными показателями состава и свойств почв.

Теснота корреляций возрастает в ряду: почвы разных генетических типов < почвы одного генетического типа < профиль почвы, что совпадает с уменьшением природной вариабельности показателей.

Корреляции величин К{и С1оо , характеризующих обмен на центрах ППК с высокой избирательностью к катионам ТМ, с показателями состава и свойств почв в целом более тесные, чем

для величин ^иС усредненных по всему диапазону неоднородных обменных центров. В некоторых случаях можно говорить о наличии функциональной связи между параметрами в уравнениях изотерм и отдельными показателями состава и свойств почв.

Установлена возможность количественной оценки некоторых характеристик почв (максимальной адсорбции гумуса) по ионообменному поглощению катионов ТМ почвами, а также физико-химическая природа процессов аккумуляции ТМ оксидами Fe.

Сделан вывод о возможности уточнения установленных закономерностей путем привлечения дополнительного экспериментального материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Антипов-Каратаев И.Н., Орнацкий СЛ., Чернов В.А. Общие закономерности в явлениях взаимодействия глин и почв с электролитами // Физико-химические исследования почв. М.: Изд-во АН СССР, 1939. Т. XX. С. 5 - 32.

  2. Беус А.А., ГрабовскаяЛ.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1976. 248 с.

  3. Гельферих Ф. Иониты. М.: ИЛ, 1962. 490 с.

  4. Горбунов Н.И. Поглотительная способность почв и ее природа. М.: Огиз, Сельхозгиз, 1948. 216 с.

  5. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М.: Наука, 1978. 293 с.

6. Моцик А., Пинский ДЛ. Загрязняющие вещества в
.окружающей среде. Пущино-Братислава: При-
рода, 1991. 197 с.

  1. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 325 с.

  2. Пачепский Я А., Понизовский АА. О расчете активностей ионов в почвенных растворах // Почвоведение. 1980. № 1. С. 52 - 61.

  3. Пинский ДЛ., Фиала К. Значения ионного обмена и образования труднорастворимых соединений в поглощении Си*"*" и РЬ** почвами // Почвоведение.

1985. № 9. С. 30 - 37.

10. Пинский ДЛ., Подгорина Л.Т. Об описании изо-
терм ионообменной сорбции кальция и свинца поч-
вами в модельных экспериментах // Агрохимия.

1986. № 3. С. 78 - 85.

  1. Пинский ДЛ., Душкина Л.Н. Зависимость параметров, характеризующих ионообменные равновесия в почвах, от метода их определения и способа расчета // Химическая термодинамика почв и их плодородие. Науч. труды почвенного института им. В.В. Докучаева. М., 1991. С. 86 - 95.

  2. Спозито Г. Термодинамика почвенных растворов. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

  3. Термодинамика. Основные понятия. Терминология, буквенные обозначения. М.: Наука, 1984. 40 с.

  4. Abd-Elfattah A., Wada К. Adsorption of lead, copper, zink, cobalt and cadmium by soil that differ in cation exchange materials // Soil Sci. J. 1981. V. 32. № 2. P. 271 -284.

  5. Benjamin MM.Effects of complexation by CI, SO, and SO on adsorption behaviour of Cd on oxide surfaces // Environ. Sci. Technol. 1982. V. 16. P. 162 - 170.

  6. Eisenman G. Membran Transport and Metabolism. New-York: Acad. Press, 1961. P. 163 - 179.

  7. Bower C.A., Reitemeier R.F., Fireman M.Exchangeable cation analysis of salin and alkali soils // Soil Sci. 1952. V. 73. №4. P. 251 -262.

  8. Gadde R.R., Laitinen H.A. Stadies of heavy metal adsorption by hydrous iron and manganes oxides // Anal. Chem. 1974. V. 16. P. 1023 - 1026.

  9. Giles C.H., MacEvan Т.Н., Nakhwa S.N., Smith D. Studies in adsorption. Part XI. A system of classification of solution adsorption isotherms and its use in diagnosis of adsorption mechanisms in measurement of specific surface areas of soils // J. Chem. Soc. (London). 1960. P. 3973 - 3993.

  10. Giles C.H., Smith D., HuitsonA. A general treatment and classification of the solute adsorption isotherm // J. Coll. Interface Sci. 1974. V. 47. P. 755 - 765.

  11. Hogfeldt E. On ion-exchange equilibria // Arkiv. Kemi. 1953. Bd 5. H. 2. S. 147-171.

  12. Mehta S.C., Poonia S.R., Raj Pal. Adsorption and immobilization of zinc in calcium and sodium saturated soil from a semiarid region India // Soil Sci. 1984. V. 137. No 2. P. 108- 114.

  13. Petruzzelli G., Guidi G., Lubrano L. Organic metter as an influencing factor on copper and cadmium adsorption by soils//Water, Air, and Soil Pollut. 1978. V. 9. P. 263 - 269.



  1. Rubio A J.Aqueous-environmental chemistry of metals. Michigan. Ann. Arbor, 1974. 390 p.

  2. Shwnan L.M. The effect of Soil Properties on Zinc Adsorption by Soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1975. V. 39. № 3. P. 454 - 458.

  3. Swallow K.C., Hume D.N., Norel F.M.M. Sorption of copper and lead by hydrows ferric oxide // Environ. Sci. Technol. 1980. V. 14. P. 1326- 1331.




  1. Tiller K.G., Gerth Briimmer G. The relative affinities of Cd, Ni, and Zn for different soil clay fractions and go-ethite // Geoderma. 1984. V. 34. P. 17 - 35.

  2. Weber W.J., McGinlev P.M., Katz L.E. Sorption phenomena in subsurface systems: concepts, models and effects on contaminant fate and transport // Wat. Res. 1991. V. 25. №5. P. 499-528.




1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25
написать администратору сайта