Введение к работе
Актуальность работы. Специфические особенности почвы: полидисперсность, шюгофазность, полшинералъность, отличающие ее, о одной стороны, от синтетических ионообменников и, с другой стороны, от таких неорганических ионообменных материалов, как глины, цеолиты и др., создают трудности при интерпретации и количественном описании явлений миграции, несмотря на то, что в их основе лежат хорошо известные в химии закономерности. В частности, при описании диффузии ионов в почве необходимо учитывать ее гетерогенность, пористость, способность адсорбировать и обианно поглощать перемещающиеся в ней ионы. Говоря о диффузии в почвах, мы имеем в виду совокупность элементарных процессов, в результате которых происходит передвижение вещества и в которых единственной причиной движения является градиент концентрации вещества.
В последние годы все большее внимание привлекает проблема поведения различных видов загрязнений, в частности, радиоактивных веществ. В результате систематизации и обобщения большого объема экспериментальных работ было убедительно показано,что диффузия ионов часто вносит основной вклад в суммарное перемещение радионуклидов в различных природных средах, в том числе п почвах, где поступающие вещества закрепляются на наиболее длительный срок по сравнению с атмосферой и гидросферой. Исследователями последних десятилетий установлено, что диффузия ионов и молекул по почвенному раствору и по поверхности почвенных-частиц к поглощающей поверхности корня - один из процессов, лимитирующих поступление ионов из почвы в корни растений.
Этот процесс играет-более значительную роль в массопереносе-веществ в почвах, чем представлялось раньше, поскольку для многих почв передвижение водных растворов наблюдается лишь в отдельные периоды.
Цель настоящей работы - изучение процесса диффузии ионов в различных почвах.
В задачи исследования входило:
I. Получить коэффициенты диффузииD ионов К ,1Vq , C-L ДЛЯ разных почв и горизонтов в зависимости от влажности, температуры и концентрацші почвенного раствора.
-
Оценить масштаб процессов диффузии в почвах.
-
Оценить особенности диффузии отдельных ионов и выявить возможные характерные отличия в их поведении.
Объекты исследования. Для исследования были выбраны дерно-во-шдзолистые почвы Московской ооласти, чернозеыы южные Одесской области, желтоземы Западного побережья Грузии, коричневые почвы Восточной Грузии, красноземы Чаквы.
Методы исследования. В работе использовали метод ионоселек-тивных электродов и специально разработанные почвенные колонки для оценки диффузии ионов в почве.
Научная новизна. Установлено, что если в первом приближении для несорбируемых почвой ионов О - постоянная величина (при изменении концентрации), то для поглощаемого /Ya+ , и особенно }С+. Р заметно изменяется с изменением концентрации ионов. Увеличивается с ростом влажности и температуры почти для всех изученных ионов, но для К иногда отмечаются отклонения.
Р для разных почв и разных горизонтов одной почвы заметно различается, что вносит свой вклад в снабжение корней питательными веществами и в моделирование массопереноса в почвах.
Дшктичеокая ценнооть. Определены коэффициенты диффузии ионов К.+ .Г/я+. Сt~ для ряда конкретных почв (дерново-подзолистые, коричневые, желтоземы, Черноземы, красноземы).
Разработан метод контроля за диффузией с помощью ионселек-тивных электродов.
Защищаемые положения.
-
D различается для разных почв и разных горизонтов одной почвы.
-
В первом приближении для несорбируемых почвой ионов р можно считать константой.
-
При взаимодействии иона и почвы (обмен или другие химические реакции) р не является константой, а изменяется в зависимости от времени.
-
Увеличение температуры и влажности увеличивает Р в почве для большинства ионов.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: выездных школах факультета почвоведения МГУ 1991 и 1993 гг.; семинарах кафедры физики и мелиорации почв, I99I-I992 гг.; конференции стран содружества "Физика почв и проблемы экологии", Пущине, 1992 г.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, *i глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на fS~страницах машинописи, содержит 2»6~ таблиц и 4$ рисунков. Список литературы содержит /Й&наименований, из них SO - иностранных авторов.