Адсорбция и токсичность гербицида ацетохлора в почвах различных типов (1098303), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Однако невозможность полной22экстракции гумусовых кислот из почв даже крепкой щелочью говорит о том,что указанный механизм не является единственным способом взаимодействиягумусовых кислот с минералами.Так же в литературе встречаются указания на то, что органическоевещество может адсорбироваться по механизму гидрофобного связывания(Evans and Russell, 1959). Гринлэнд (Greenland, 1971) предположил, чтоадсорбция гумусовых кислот на глинистых минералах происходит путемобразования связей через поливалентные металлы, присутствующие наповерхности минерала.
Подобное взаимодействие может осуществляться какпо механизму "лигандного обмена", так и путем анионного обмена. Дэвис(Davis, 1982) высказал предположение, что последний механизм преобладаетпри адсорбции ФК и ГК на положительно заряженных сколах каолинита.Александрова (1980) в качестве вероятных форм связывания междугумусовыми кислотами и минералами указывает хемосорбцию и адгезию(рис. 1.3).В работе (Murphy and Zachara, 1995) приводятся следующие механизмыадсорбции гумусовых кислот на минеральных поверхностях:− электростатическое притяжение;− специфическая адсорбция путем лигандного обмена с протонированнымиповерхностными ОН-группами;− образование катионных мостиков;− образование водородных мостиков в присутствии гидратированныхкатионов на поверхности минерала;− гидрофобное взаимодействие.23O-(CO OH )R(O H)COSi[RM eOHO(C OO H) 1OO3-RAlAlMe2OHOOHORSi(O H)m1(C OO H)(O H)O-[RM eCOOMe1Рис.
1.3. Схема строения глинисто-гумусового комплексаалюмосиликатов (Александрова, 1980).Д.С.Орлов(1992)особоевниманиеуделяетроликатиона,насыщающего глинистый минерал. В работе приводятся результаты опыта посравнительнойадсорбциигуминовыхкислотнамонтмориллоните,насыщенном катионами различной валентности. При смене насыщающегокатиона с одно- на двухвалентный количество связанных с минералом ГКвозрастает в 8-10 раз, а при насыщении Fe3+ и Al3+ - в 15-20 раз и более.
Эванси Расселл (Evans and Russell, 1959) также показали, что эффективностьадсорбции гумусовых кислот на бентоните была больше при насыщенииглины Ca2+, чем Na+.В некоторых работах показано, что адсорбция гумусовых кислот наглинистых минералах может приводить к гидрофобизации поверхности(Murphy et al., 1992).
В результате, адсорбционная емкость образующегосяминералорганическогокомплексапоотношениюкгидрофобныморганическим веществам значительно превышает суммарную адсорбционнуюемкость исходных компонентов (глинистого минерала и гумусовых кислот)(Murphy et al., 1990). Поэтому при перенесении результатов исследованиявзаимодействия гумусовых кислот с экотоксикантами на реальные системынеобходимо учитывать не только содержание, но и форму существованиягумусовых кислот в почве.24Для исследования адсорбционной способности минералорганическихкомплексов по отношению к различным ксенобиотикам в качестве адсорбентаиспользуютлибовыделеннуюизпочвыилистуюфракцию,либосинтезированные адсорбционные комплексы глинистый минерал-гумусовыекислоты.
Свойства адсорбентов сильно зависят от способов их получения, отсвойств использованных гумусовых кислот и глинистых минералов (в случаесинтезированных адсорбционных комплексов), а так же от методов выделенияилистой фракции. Поэтому ниже будут рассмотрены способы выделенияилистой фракции и получения модельных органоминеральных комплексов.1.3.2.
Выделение илистой фракции почв и получение модельныхглинисто-гумусовых комплексовВ настоящее время для выделения илистой фракции почв используютдве группы методов: первая основана на седиментации диспергированнойпочвенноймассыотмучивания),(методыгранулоденситометрическомфракционированиивтораяна–(Айдинян,1960;Шаймухаметов и др., 1984).Седиментационные методы основаны на законе Стокса, согласнокоторому скорость оседания сферических частиц под влиянием гравитации вжидкости данной плотности и вязкости пропорциональна радиусу частиц.Отсюда, исходя из размера частиц, можно определить время, через котороечастицыдостигнутдиспергированнойзаданнойпочвыглубины.черезПоэтому,заданноевремяеслииз суспензииотбиратьпробысопределенной глубины, то в них будут содержаться частицы заданного именьшего размеров.
Выпарив суспензию, гравиметрически можно определитьсодержание этих частиц (Воронин, 1986).Различиеседиментационныхметодовзаключаетсявспособахдиспергации почвенной массы. Наиболее распространены два способа:пептизация тонких частиц ионами натрия и растирание почвенных паст.Сравнивая различные способы пробоподготовки почв для выделенияилистой фракции, следует отметить, что использование пептизации ионаминатрияпозволяетэффективноразрушатьпочвенныеагрегатыдоэлементарных почвенных частиц.
Однако большинство таких способов25включает довольно жесткие химические методы обработки почвы (например,кипячение в 0,1 NaOH, как это предусматривает метод Качинского), чтоможет вызвать сильное изменение выделенной илистой фракции посравнению с содержащейся в почве. Растирание почвенных паст, напротив,дает меньший валовой выход илистой фракции, но в силу более мягкихусловий выделения меньше изменяет ее (Березин и Воронин, 1980; Вадюнинаи Корчагина, 1986).Кроме методов разделения частиц в стоячей воде, существуют методыотмучивания частиц струей различной скорости (Вадюнина и Корчагина,1986). Для диспергирования почвенную суспензию кипятят, пропускают черезсито 0,25 и 0,1 мм и отмучивают в специальных приборах (Небеля, Шене,Копецкого, Сабанина).
Скорость струи для отмучивания частиц разногоразмера устанавливают эмпирически. По формуле Шене диаметр частиц (D)вычисляют следующим образом:D = 0,0314×(V)7/11(2.1)где V – скорость потока (мм/с), ограниченная значениями 0,1-12 мм/с(Вадюнина, Корчагина, 1986).В основе гранулоденситометрического фракционирования лежитобработкапочвеннойсуспензииультразвукомдлядиспергациимикроагрегатов до элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) с последующимцентрифугированиемсуспензиидляотделениякрупныхчастиц.Преимуществом этого метода является возможность регулирования уровнядиспергации почвы посредством нормирования времени обработки суспензииультразвуком.
Обнаружено, что устойчивостью в ультразвуковом полеобладают, в основном, органоминеральные частицы. Так, в случае черноземаобыкновенного, при обработке почвы ультразвуком в течение 1 минпроисходит полное разрушение минеральных агрегатов, а органоминеральныечастицы остаются. Наиболее полный выход илистой фракции наблюдаетсяпри обработке пробы в течение 20-30 минут (Шаймухаметов и др., 1984).Другим преимуществом метода является отсутствие химической обработки26почвы, что предполагает наибольшее соответствие выделенных ЭПЧчастицам, содержащимся в почве (Шаймухаметов и др., 1984). Недостаткамиметода являются: нестандартизованность времени обработки пробы иотсутствие информации о том, как обработка ультразвуком изменяет илистуюфракцию.
Поэтому наиболее предпочтительными для выделения илистойфракции представляются седиментационные методы, основанные на мягкойпептизации почвенной массы путем растирания почвенных паст.Для более полного понимания адсорбционных взаимодействийосновнойсоставляющейилистойфракции–минералорганическихсоединений – с гербицидами, а также для выявления роли гумусовых кислот вэтомпроцессе,частоиспользуютмодельныеглинисто-гумусовыеадсорбционные комплексы, получаемые путем адсорбции выделенныхгумусовых кислот на глинистых минералах.Единойметодикидляполученияадсорбционныхкомплексовгумусовых кислот с глинистыми минералами не существует.
В большинствеиспользуемых методов можно выделить общую схему, включающую в себяподготовку глинистых минералов к адсорбции гумусовых кислот, адсорбциюгумусовых кислот на глинистых минералов и десорбцию непрочносвязанныхс глинистым минералом гумусовых кислот.Процедура подготовки глинистых минералов включает в себя ихочистку и насыщение катионом металла. Глинистые минералы сначалапромывают несколько раз дистиллированной водой (Jones and Tiller, 1999),затем обрабатывают H2O2 для удаления органического вещества (Murphy etal., 1990), затем, путем многократной обработки, глинистый минералнасыщают ионом металла.
Для насыщения используют разные растворы:0,1 М NaCl (Balcke et al., 2002), 1 M CaCl2, 1 M FeCl3 (Celis et al., 1997), 0.01 MNaNO3, Ca(NO3)2, Al(NO3)3 (Jones and Tiller, 1999). Соотношение глинистыйминерал: раствор колеблется от 1:5 до 1:20, количество насыщающихобработок – от 1 до 5. После насыщения ионом металла, глинистые минералыпромывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на анион,присутствовавшийвнасыщающемлиофильно высушивают.27растворе.ПолученнуюсуспензиюИногдапочвенныеминералысинтезируютитолькозатемадсорбируют на них гумусовые кислоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
