Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Загрязнение почв тяжелыми металлами в окрестностях предприятий черной металлургии Литературный обзор
Особенности загрязнения почв вокруг предприятий черной металлургии 5
Роль оксидов железа в загрязнении почв тяжелыми металлами 9
Глинистые минералы и их взаимодействие с тяжелыми металлами 13
Тяжелые металлы в почвах. 16
Термодинамический подход к описанию сорбции тяжелых металлов почвами 24
Глава 2. Объекты и методы исследования
1. Объекты исследования
Общая характеристика геохимической аномалии 27
Геологические особенности района исследования 30
Объекты исследования 32
2. Методы исследования 33
Глава 3 Общая химическая и минералогическая характеристика почв
1. Общие химические и физико-химические свойства почв 35
2. Глинистые минералы. 43
Глава 4. Минералы оксидов и гидроксидов железа 53
Магнетит- маггемит 55
Гетит и гематит. 67
Градации степени техногенного загрязнения на основе измерения величины магнитной восприимчивости 70
Глава 5. Физико-химическая характеристика Zn и Си в почвах
Общая характеристика состояния Zn и Си в почвах 73
Динамика сорбции цинка почвами из растворов 81
Адсорбция Zn и Си почвами 83
Влияние различных почвенных компонентов на величину энергии связи и максимальной адсорбции Zn и Си в ППК 101
Выводы. 108
Список использованной литературы 110
Приложение: описание разрезов 127
- Роль оксидов железа в загрязнении почв тяжелыми металлами
- Геологические особенности района исследования
- Общие химические и физико-химические свойства почв
- Влияние различных почвенных компонентов на величину энергии связи и максимальной адсорбции Zn и Си в ППК
Введение к работе
Актуальность темы.
Тяжелые металлы (ТМ) являются одним из основных компонентов антропогенного загрязнения окружающей среды. Техногенная доля ТМ в атмосфере постоянно увеличивается. Основными источниками их поступления в почвы являются предприятия черной металлургии, горнодобывающей промышленности, машиностроения. Носителем ТМ в выбросах в атмосферу является пыль различного химического и минералогического состава, основную материальную фазу которой составляют железистые минералы. Выбросы в атмосферный воздух от стационарных источников, расположенных на территории г. Череповца, составляют 73% выбросов по Вологодской области. Из них на долю ОАО «Северсталь» приходится 70% всех выбросов предприятий Череповца. Пылевые выбросы комбината распространяются как к югу от комбината, осаждаясь на территориях, прилегающих к крупнейшему на севере европейской части России Рыбинскому водохранилищу, так и к северу, захватывая территории приусадебных хозяйств жителей города и сельскохозяйственных производственных организаций.
Многими авторами (И.Г. Важенин, Т.И. Борисочкина (Лычкина), В.Н. Калуц-ков, А.В. Герасимов, В.А. Большаков, Ю.Н. Водяницкий) исследовался характер распространения тяжелых металлов в зоне влияния комбината, изучалась миграция их по почвенному профилю, доступность и содержание токсичных элементов в растениях, проводилась оценка геохимического фона района. Однако минералогические формы носителей этих элементов не были изучены. Не изучались и процессы трансформации минералов-носителей тяжелых металлов в почвах, а также процессы сорбции тяжелых металлов почвами района.
Цели и задачи исследования Целью исследования является изучение содержания, форм и особенностей поглощения цинка и меди почвами зоны влияния Череповецкого комбината, расположенных севернее него, а также содержания, минеральных форм и трансформации техногенных железистых минералов как носителей элементов-загрязнителей.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1.Изучить физико-химические свойства почв, содержание и состав в них глинистых минералов. 2. Изучить состав железистых минералов, в том числе техногенного происхождения, в загрязненных почвах, являющихся как источниками, так и поглотителями тяжелых металлов в почвах. 3. Рассмотреть процесс трансформации техногенных оксидов железа, его различия в пахотных и непахотных почвах зоны влияния Череповецкого комбината. 4. Исследовать динамику сорбции цинка дерново-карбонатными почвами. 5. Оценить вклад различных фракций органического вещества, а также легкой органоминеральной почвенной фракции в закрепление цинка и меди почвами. 6. Определить термодинамические параметры процессов сорбции цинка и меди почвами (величину энергии связи, максимальную сорбционную емкость). 7. Сравнить применимость уравнений Лэнгмюра и Дубинина-Радушкевича для описания адсорбции Zn и Си почвами. Определить влияние некоторых почвенных характеристик на термодинамические параметры сорбции. Научная новизна
На основании полевых измерений магнитной восприимчивости произведена оценка степени техногенного загрязнения почв района Череповецкого металлургического комбината (Северсталь) пылевыми выбросами.
Предложены градации степени загрязнения, основанные на измерениях величины магнитной восприимчивости почв.
Методами термомагнитного анализа и электронной микроскопии изучен минералогический состав привнесенных в почву в составе техногенной пыли железистых частиц, а также их изменение в пахотных почвах. Установлено, что в пахотных почвах происходит интенсивный процесс разрушения частиц техногенного магнетита с переходом его в гетит. Этот процесс сопровождается уменьшением величины магнитной восприимчивости и приводит к высвобождению содержащихся в техногенном магнетите сопутствующих тяжелых металлов.
Определены основные термодинамические показатели почв в отношении Zn и Си; энергия связи этих элементов с ППК, а также динамика сорбции цинка и вклад легкой фракции в процессы сорбции цинка. Обнаружено, что цинк лишь незначительно слабее сорбируется почвами, чем медь. Основная часть цинка поглощается в первые сутки взаимодействия почвы с раствором. При этом цинк сорбируется всеми почвенными компонентами, но в наибольшем количестве цинк адсорбируется аморфными железистыми минералами. В составе органического вещества цинк присутствует в небольших количествах и преимущественно во фракции, предположительно связанной с глинистыми минералами. Величина прочности связи цинка с ППК обусловлена наличием окри-сталлизованных железистых минералов и гидрослюд. Медь в больших количествах закрепляется свободными аморфными минералами железа, а также орга-номинеральными компонентами, предположительно связанными с полуторными окислами и кальцием. Прочность связи меди с ППК зависит от количества окристаллизованных железистых минералов, высокозарядных глинистых минералов, а также величины рН.
Проведено сравнение применимости уравнений Фрейндлиха, Лэнгмюра и Дубинина-Радушкевича для определения параметров сорбции Zn и Си дерново-карбонатными почвами. Показано, что уравнение Дубинина-Радушкевича так же хорошо, как и уравнение Фрейндлиха, описывает процессы поглощения почвами цинка и меди, позволяя, в отличие от уравнения Фрейндлиха, дать количественную оценку параметров сорбции. Уравнение Лэнгмюра малоприменимо для описания этих процессов в исследованных почвах. Практическая значимость. Результаты работы дают возможность в полевых условиях производить первичную оценку степени загрязненности почв в окрестностях предприятий черной металлургии, а также прогнозировать изменение состояния тяжелых металлов в почвах при изменении внешних условий, таких, как ввод новых очистных сооружений, применение общих мелиоративных мероприятий. Они могут быть применены в экологических и агрохимических
контролирующих службах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на расширенном заседании лаборатории физико-химии почв Почвенного института им. В.В.Докучаева в 1994 году и на II съезде общества почвоведов РАН в 1996 го-
ДУ-
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, 1 тезисы. Из них 3
статьи в реферируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.
Объем и структура работы. Работа состоит из 5 глав, выводов, списка литературы из 166 источников (из них 59 на иностранных языках), 1 приложения. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 22_таблиц и 28 рисунков.
Роль оксидов железа в загрязнении почв тяжелыми металлами
Оксиды железа, поступающие в почву в виде пылевых выбросов металлургических комбинатов, обусловливают не только привнос неспецифических для той или иной почвы соединений железа, но и представляют собой важный источник тяжелых металлов.
Минералогический состав техногенной пыли некоторых предприятий в плане содержания там ферримагнетиков описан в публикациях В.A. Maher, 1986, Z. Strzyszcz, 2003, P. Parkpian, 2002. Этими авторами исследовался как химический, так и минералогический состав отходов заводов черной металлургии (сталелитейного производства) в США, Польше и Великобритании. На основе анализа магнитных свойств почв было установлено, что основным минералом-загрязнителем является техногенный магнетит. В лесных почвах он сосредотачивается в подстилке, в пахотных же его максимум может приходиться и на глубину 20-25 см. Было показано также, что частицы техногенного магнетита крупнее частиц педогенного минерала.
Критерии техногенности тяжелых металлов и связь с сильномагнитными железистыми минералами
Ю.Н.Водяницким и В.А.Большаковым с соавторами (1995) были определены критерии техногенности некоторых тяжелых металлов в районе Череповецкой аномалии и их связь с пылевыми выбросами, содержащими сильномагнитные техногенные оксиды железа- магнетит и маггемит. Было установлено высокое (порядка 2000 10"6 СГСМ см/г) загрязнение сильномагнитными железистыми минералами в непосредственной близи комбината и на расстоянии до 5 км от него и увеличение содержания железа и сопутствующих ему тяжелых металлов (Со, М, Zn, Pb, Сг) в поверхностном слое почвы. Выявлены статистические критерии оценки связи между содержанием сильномагнитных минеральных носителей, в частности магнетитом, количество которого было рассчитано исходя из предположения о преобладании этого минерала среди сильных магнетиков, и элементов-загрязнителей. Авторы применили несколько критериев техногенности, в том числе вариационный, экспонентный и магнетитовый. Достоверность различия средних арифметических и коэффициентов вариации оценивалась авторами по критерию Стьюдента. Итоги их исследований представлены в таблице 2. Для почв северного направления, активно использующихся в земледельческом плане, в связи с периодической гомогенизацией верхнего слоя, авторы предложили использовать вариационный и магнетитовый критерии оценки техногенносте. Для почв южного направления существенными являются также и среднеарифметические критерии.
Несмотря на то, что состав элементов, соответствующих этим критериям, различается на один элемент - Си, мы считаем и этот элемент удовлетворяющим критериям определения техногенносте, так как уровень его присутствия в данных почвах статистически определяется связью с магнетитом. Формы нахождения тяжелых металлов в составе оксидов железа Изоморфные замещения в кристаллической решетке железистых минералов теми или иными катионами известны для всех минералов. В частности, для гематита аРе2Оз характерны замещения железа на Ті с образованием в пределе минерала ильменита БеТіОз, или на А1 (хемогенный или литогенный А1-гематит). Замещения Fe на А1 и Мп характерны и для гетита aFeOOH. В магнетите Fe304 наблюдаются различные замещения железа. Так, двухвалентное железо в этом минерале замещается Мп, Ті, Ni, трехвалентное- A1,V, Zn, Си, Сг. Техногенный магнетит может содержать в себе более 1% этих элементов, в убывающем порядке: Ti Mn V Zn Ni Co Cu. При разрушении техногенного магнетита, сопровождающемся превращением его в слабомагнитный оксид железа, происходит высвобождение тяжелых металлов и поступление их в почву (Водяницкий, 2003).
С другой стороны, почвенные соединения железа, железистые минералы, являются факторами инактивации подвижных форм тяжелых металлов. Описан процесс стяжения некоторых элементов-загрязнителей в железо-марганцевые конкреции в условиях техногенного загрязнения под Дальнегорском (Тимофеева, Голов, 2007). Авторы отмечают, что стяжению в конкреции в большей степени подвержены Со, Mn, Pb, Ni, в меньшей- Си, Сг, Мо, не накапливаются Zn HCd.
Огромный вклад в инактивацию загрязняющих элементов вносит адсорбция тяжелых металлов на ферригидрите, фероксигите, гетите и других гидроксидах железа. (Водяницкий, 2003, 2005). Этот процесс изучался многими авторами для различных катионов тяжелых металлов: так, Ghanem S.A., Mikkelsen D.S (1988) наблюдали высокую, зависимую от рН, сорбционную способность оксидов и гидроксидов железа к цинку. Можно предположить, что высокое сродство Zn к гидроксидам железа в широком диапазоне рН связано с амфотерностью самого гидроксида цинка и, следовательно, то, что аквакатионы двухвалентного цинка в растворе являются протолитами со свойствами слабых кислот при значениях рН 7 (Глинка, 1974, Лидин с соавт., 1991). В монографии «Химические основы буферности почв» (1991) подчеркивается ведущая роль гидроксидов железа в адсорбции ртути по сравнению с глинистыми минералами; М.А Гла-зовская (1994) подчеркивала роль оксидов железа в иммобилизации свинца; Панин, Омарова (2002).- высокую связь оксидов и гидроксидов железа с хромом.
Предполагаемый механизм поглощения оксидами и гидроксидами железа ионов, как катионов, так и анионов, подробно описан Пинским (1997), Г.В.Мотузовой (2000). Он реализуется в том, что, поскольку оксиды и гидро-ксиды железа могут присутствовать в почве в разнообразной форме, как в виде окристаллизованных частиц разной степени дисперсности, так и в виде гелей, образующих пленки на поверхностях глинистых минералов, то тут могут быть задействованы одновременно все способы (механизмы) фиксации ионов, от со-осаждения с гидроксидами железа, (описано вхождение в частицы ферригидри-та Си, Zn, Pb и Cd при совместном осаждении их с Fe (Martinez, McBride, 1998) до обменных реакций.
Геологические особенности района исследования
Громадная территория Вологодской области, большая протяженность с севера на юг и с запада на восток обусловливают большое разнообразие физико-географических условий, что в свою очередь обусловливает и формирование различных почв. Характерной особенностью ландшафта является изрезанность рельефа руслами малых рек, выработанность старых речных долин (Дворникова, Петров, 1970; Добровольский, Урусевская, 1984).
Город Череповец расположен в южной части Вологодской области, которая представлена плоскохолмистыми песчаными и супесчаными водно-ледниковые равнинами, значительно более изрезанными, расчлененными, чем в северной части области.
Коренные породы большей части территории представлены пермскими отложениями - красноцветными, серыми, желтыми мергелями. («Природа Вологодской области», 1957). Они покрыты слоем четвертичных отложений, а поэтому непосредственно в почвообразовании участия не принимают. Мощность четвертичных отложений в различных частях области колеблется от 1 до 100 м и более. Четвертичные отложения представлены ледниковыми, водно-ледниковыми и аллювиальными наносами, в том числе, карбонатными. В южной части почвообразующей породой является покровный суглинок. В центральной и западной частях области широко распространен карбонатный валунный суглинок. Последний сверху бывает перекрыт небольшим слоем бескарбонатных наносов: покровным суглинком, валунным суглинком, супесью или песком. Почвенный покров
Наряду с почвами подзолистого типа, которые являются зональными, на территории Вологодской области встречаются почвы других типов: дерново-карбонатные, в том числе выщелоченные и оподзоленные, дерново-глеевые, болотно-подзолистые, болотные и пойменные.
Широко распространены подзолистые почвы на двучленном наносе. Как правило, верхняя часть почвенного профиля представлена супесью или песком, нижняя - валунным суглинком, часто карбонатным. Близкое к дневной поверхности залегание карбонатного суглинка благоприятно сказывается на лесорас-тительных свойствах подзолистых почв. Эти почвы, как правило, слабее опод-золены и менее кислые, чем почвы на бескарбонатных породах. В южной части распространены дерново-слабоподзолистые почвы на покровном суглинке, подстилаемом карбонатным суглинком. Формирование дерново-карбонатных почв
Дерново-карбонатные почвы формируются на хорошо дренированных повышенных участках местности с близким к поверхности залеганием карбонатной морены. Дерново-карбонатные почвы описаны в Вологодском, Кирилловском, Сокольском и Белозерском районах, но площади этих почв небольшие. В При-шекснинском районе, включающем и северную часть окрестностей города Череповца, эти почвы в совокупности занимают более 6% площади района («Природа Вологодской области», 1957).
Профиль дерново-карбонатной почвы имеет следующее строение. Под слоем темно-бурой лесной подстилки, густо пронизанной корнями, залегает перегнойно-аккумулятивный горизонт А1 - темно-серый, рыхлый, зернистой структуры. Мощность перегнойно-аккумулятивного горизонта достигает 10—15 см. Перегнойно-аккумулятивный горизонт постепенно, через переходный горизонт А1В, сменяется иллювиальным горизонтом, который переходит в горизонт Ск-карбонатный суглинок. Подзолистый горизонт отсутствует. В типичных дерново-карбонатных почвах карбонатная щебенка начинает встречаться в перегной-но-аккумулятивном горизонте. От соляной кислоты почва вскипает почти с поверхности. Дерново-карбонатные почвы выделяются высоким содержанием гумуса (более 6%) и обменных оснований. Реакция почвы в верхних горизонтах близка к нейтральной, в глубжележащих - слабощелочная. По своим лесорастительным свойствам дерново-карбонатные почвы являются наиболее ценными почвами области. В дерново-карбонатных выщелоченных и опод-золенных почвах вскипание от соляной кислоты наблюдается на глубине 50 -70 см. Содержание гумуса 3-6%, профиль более дифференцирован. В связи с высокой сельскохозяйственной ценностью практически все эти почвы распаханы и используются в сельскохозяйственном производстве. Объекты исследования
В 1993 году Почвенным институтом им. В.В. Докучаева было организовано ис следование почв окрестностей Череповецкого металлургического комбината. На основании имевшихся данных о розе ветров северо-восточного направления летом и юго-западных зимой, обусловливающих преимущественные направле ния потоков пылевых выбросов (Т.И.Лычкина, 1980), а также с учетом полево го измерения величины магнитной восприимчивости поверхностных образцов почв была заложена трансекта. Описания разрезов приведены в приложении. Схема района исследований данна рисунке 1.
Общие химические и физико-химические свойства почв
Значение рН. Величины водного рН меняются как по трансекте (в пахотных горизонтах) по мере удаления от комбината, так и по почвенному профилю. В пахотных горизонтах почв максимальные значения рНн2о= 7.34-7.57 наблюдаются в первом разрезе. По мере удаления от комбината величина рН уменьшается и в контрольном разрезе составляет 6.15-6.20. На такое пространственное распределение величин рНН2о, возможно, оказали подщелачивающее влияние пылевые выбросы комбината, содержащие в своем составе значительное количество карбонатов (Лычкина, 1980). Отмечается также наличие общей щелочности в верхних горизонтах первых трех разрезов. Вниз по профилю величина рН растет во всех разрезах, что связано с влияни ем карбонатных почвообразующих пород. Распределение рН по профилям со гласуется в целом с морфологическим описанием разрезов и полевыми проба- ми. . Содержание илистой фракции невелико, оно составляет 6-8% в пахотных горизонтах первых трех разрезов, увеличиваясь вниз по профилю до 13-17%. Четвертый, фоновый разрез отличается, вдвое меньшим содержанием илистой фракции (около 3% в пахотном горизонте и 6.5-7.4% в нижних). Такая разница в содержании ила является, наряду с различиями минералогического состава, отражением литогенной неоднородности почв. . Сумма обменных оснований изученных почв довольно велика, учитывая обедненность их илистой фракцией. Она составляет 15-16 мэкв/ЮОг в пахотных горизонтах первых трех разрезов и 10 мэкв/ЮОг последнего разреза. Велика доля Са, она составляет порядка 80% от суммы обменных оснований в первом разрезе, постепенно уменьшается и составляет порядка 74% в последнем. Одновременно, по мере удаления от комбината возрастает доля Mg в сумме обменных оснований. В первых трех разрезах общая щелочность отмечается уже в верхних горизонтах, в контрольном разрезе она появляется на глубине ниже 55 см. В целом, такая закономерность изменения состава обменных оснований характерна для техногенного загрязнения щелочного типа.
При длитель- ном его воздействии на почвы, почвенные раствора и грунтовые воды обогащаются гидрокарбонатами щелочноземельных элементов, а по удалении от источника - и сульфатами Са. При этом происходит как насыщение ППК Са, так и снижение подвижности Fe, Мп и других элементов (Важенин, 1988) Формы соединений железа в почвах. Содержание «свободного» железа несиликатных соединений, определенного методом Мера и Джексона, почти в 2 раза выше в первом разрезе по сравнению с фоновым. Распределение «свободного» железа по профилю изменяется от первого разреза к контрольному: аккумулятивный характер распределения сменяется элювиальным. Во втором и третьем разрезах распределение этого показателя по профилю, фактически, однородное. Содержание оксалаторастворимых «аморфных» форм железа невелико, оно приблизительно одинаково во всех четырех разрезах и убывает вниз по профилю, то есть характер распределения этого показателя слабо аккумулятивный для всех разрезов. Численные значения показателя близки во всех разрезах и составляют в среднем 0.5% для верхних горизонтов и 0.1% для нижних. Количество «окристаллизованных» железистых минералов, найденное по разнице между общим содержанием «свободного» железа и его «аморфных» форм, имеет ту же тенденцию распределения, что и содержание «свободного» железа. В первом разрезе наблюдается аккумуляция этих форм в верхней части профиля, во втором и третьем, при общем снижении количества, линия тренда указывает на практически равномерное распределение их по профилю. В контрольном разрезе распределение явно элювиальное, с максимумом в самой нижней части профиля.
При общей умеренно низкой и средней степени ожелезненности почв по классификации Водяницкого (2003), находящейся в пределах 2.2-3.7%, по классификации степени развития оксидогенеза почвы входят в категорию высокой и умеренно высокой степени оксидогенеза (отношение FeCB/FeBM= 0.75-0.65 и 0.65-0.55 соответственно), что, по крайней мере, в первых трех разрезах отра- жает наличие привнесенных техногенных оксидов этого элемента (таблица 5). В первом разрезе это соотношение довольно высоко в верхнем слое почвы, в подпахотном горизонте оно еще более увеличивается. Минимальна величина этого показателя в горизонте С. Во втором разрезе такая тенденция сохраняется на фоне более низких количественных показателей. В третьем и четвертом разрезах минимальное значение показателя приходится на подпахотный горизонт, книзу же соотношение несиликатного и валового железа увеличивается. Особенно резко это проявляется в контрольном разрезе, где показатель достигает 0.81 и характеризует очень высокую степень оксидо-генеза, по Водяницкому. Критерий Швертмана, представляющий собой отношение содержания в почве оксалатрастворимого железа к дитионитрастворимому, отражает долю слабо-окристаллизованных соединений железа среди всех несиликатных форм. По рисунку 4 видно, что первый и третий разрезы отличаются наименьшей долей оксалатрастворимого железа в верхних горизонтах. Это может быть связано с тем, что в пахотном горизонте первого разреза велика доля крупнокристаллических железистых минералов. По мере удаления от комбината размер выпадающих частиц уменьшается, что приводит к увеличению этого показателя. Третий же разрез отличается чуть более низким содержание «аморфного» железа в пахотном горизонте (рис.3), что нашло отражение в примененном параметре.
Влияние различных почвенных компонентов на величину энергии связи и максимальной адсорбции Zn и Си в ППК
В литературе накоплено много сведений о влиянии различных почвенных компонентов на параметры поглощения цинка и меди, в основном, на основе модельных опытов в моно- и бикомпонентных системах либо в опытах с внесением тех или иных компонентов модели в почвенные образцы извне. Однако, учитывая то, что почва как система не подчиняется принципу аддитивности, нам представляется интересным рассмотреть возможное влияние на эти параметры самих почвенных компонентов. Для этого были построены графики зависимостей и посчитаны коэффициенты корреляции между энергиями связи Е, величиной максимальной адсорбции Qm, с одной стороны, и некоторыми характеристиками, определяющими сорбционную способность почв и способными влиять на эти величины для цинка и меди (таб. 20 и 21), с другой. К таковым мы отнесли величину рН, содержание органического вещества, илистой фракции, фосфатов, несиликатного железа в целом и его окристаллизованных и аморфных форм, а также смешаннослойных смектит-вермикулитовых, каолинит-хлоритовых минералов и минералов группы гидрослюд. Цинк Из таблицы 20 видно, что на величину прочности связи цинка с ППК оказывают влияние многие факторы, хотя влияние их не всегда однозначно, что отражается в невысоких коэффициентах корреляции либо в ее отсутствии.
Прежде всего, на величину Е влияет содержание илистой фракции в целом как носителя компонентов, сорбирующих элемент. В первых двух разрезах, наряду с влиянием величины рН, выявлена роль несиликатных железистых минералов, что, на наш взгляд, является взаимосвязанным и связано с амфотерностью, как гидроксидов железа, так и цинка. В частности, содержание окристаллизованных форм железистых минералов сильнее коррелирует с энергиями связи с цинком, чем содержание аморфных. Противоречивы результаты анализа степени связи цинка с глинистыми минералами. Получено, что цинк сильнее всего сорбируется гидрослюдами (для первых двух разрезов), что подтверждает данные Ладонина (1997). В отношении смектит-вермикулитовых образований, очевидно, что зависимость величины энергии связи элемента с их содержанием низка.
Анализ зависимости величины максимальной адсорбции от перечисленных показателей выявляет ведущую роль аморфных железистых минералов в качествепоглотителей цинка, а также смешаннослойных смектит-вермикулитовых и каолинит-хлоритовых структур. В третьем разрезе, отличающемся повышенным содержанием фосфатов, очевидна роль последних, что подтверждается работой (Xie, McKenzie, 1990). Эти авторы выявили связь между содержанием (внесением) в почву пирофосфата и растворимостью и степенью подвижности Zn. Было показано, что использование пирофосфата в качестве удобрения на почвах легкого гранулометрического состава уменьшает подвижность цинка, что не может не сказаться при определении величины максимальной адсорбции.
Зависимости данных величин от содержания органического вещества выявлено не было. Это можно объяснить тем, что ведущую роль в адсорбционных процессах играет не столько количество органического вещества, но качественный состав органо-минеральных образований как носителя сорбционной емкости. Медления меди в 1111К. Очевидна также роль илистой фракции в целом в качестве носителя наиболее значимых обменных позиций. Роль железистых минералов проявляется для меди даже более очевидно, чем для цинка. Особенно это касается аморфных минералов железа, слабо, но в больших количествах адсорбирующих медь. Отмечается заметное влияние на энергию связи меди с ППК содержания глинистых минералов. Одновременно с этим, величина максимальной адсорбции с этими показателями не связана, что может говорить об опосредованном влиянии этой составляющей на адсорбцию данного элемента. Выводы по параграфу: 1.Уравнение Дубинина-Радушкевича лучше, чем уравнение Лэнгмюра, описывает процессы адсорбции Zn и Си почвами. Оно может успешно использоваться в тех случаях, когда уравнение Лэнгмюра не применимо. 2. По показателю величины энергии связи цинк почти так же сорбируется исследованными почвами, как и медь. Наиболее существенный вклад в адсорбцию цинка и меди вносят железистые минералы. Окристаллизованные их формы прочнее связывают названные элементы, чем аморфные. При этом аморфные железистые минералы адсорбируют их в больших количествах. Содержание железистых минералов в большей степени влияет на прочность связи и величины максимальной адсорбции меди, чем цинка.
