Адсорбция и токсичность гербицида ацетохлора в почвах различных типов (1098303), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Так, в работе (Murphy at al., 1990)для получения комплексов с ГК был синтезирован гематит. Его получалипутем кипячения 0,17 М FeCl3 в деионизированной воде с барботацией N2 ипоследующего доведения рН до 12. Полученный осадок промывали и затемадсорбировали гуминовые кислоты.Второйэтапполучения модельного адсорбционного глинисто-гумусового комплекса – адсорбция гумусовых кислот на подготовленномминерале.
Для этого препарат гумусовых кислот растворяют, добавляютфоновый электролит для поддержания постоянной ионной силы. Затемполученныйрастворприливаюткнавескеглинистогоминералаивстряхивают до достижения равновесия в системе: по данным разных авторов,этот процесс занимает от 4 (Jones and Tiller, 1999) до 24 часов (Celis at al.,1997, Celis at al., 1998). Адсорбцию гумусовых кислот на глинистыхминералах ведут при заданном рН.После насыщения глинистого минерала гумусовыми кислотами,проводят десорбцию непрочно связанных гумусовых кислот растворомфонового электролита с заданным значением рН и лиофильно высушиваютполученный препарат (Куликова, 1999; Jones and Tiller, 1999).Некоторые авторы после адсорбции гумусовых кислот на глинистыхминералахполученнуюсуспензиюдиализовалиизатемлиофильновысушивали (Celis et al., 1998).1.3.3.
Адсорбционная способность илистых фракций и модельныхглинисто-гумусовых комплексов по отношению к гербицидамИсследование адсорбционной способности илистой фракции почв имодельных глинисто-гумусовых комплексов по отношению к гербицидампозволяет изучить влияние этих почвенных составляющих и их основныхсвойств,например,минералогическогосоставаилистойфракцииисодержания в ней углерода, на поведение гербицидов. Кроме того, приисследовании адсорбционных взаимодействий с модельными глинистогумусовыми комплексами, заранее известны свойства адсорбированной28гумусовой компоненты и глинистого минерала, что позволяет вычленитьвлияние этих свойств на адсорбцию.При сравнении адсорбционного поведения атразина и симазина начистом монтмориллоните и монтмориллонит-гумусовых адсорбционныхкомплексах, значения Kd для ГК-содержащих коллоидов были существенновыше, чем для глинистых минералов без ГК.
Это указывает на ведущую рольиммобилизованногоорганическоговеществавадсорбцииуказанныхгербицидов (Celis et al., 1998). Важно отметить, что значение KOC атразина,полученное на монтмориллонит-гумусовом адсорбционном комплексе (163л/кг ОС), хорошо согласовалось со средним значением KOC атразина напочвах, величина которого также составляет 163л/кг ОС (Спиридонов и др.,2000). Близость значений этих констант позволяет высказать предположение овозможности использования комплексов глинистый минерал-ГК в качествемодели ЭПЧ.Исследование адсорбции тиазафлурона и метамитрона на пяти почвахс низким содержанием органического вещества (четырех глинистых и однойпесчаной) южной Испании и выделенной из них илистой фракции показало,что адсорбционная способность илистой фракции почв по отношению ктиазафлурону и метамитрону существенно выше, чем почв в целом (Cox et al.,1995). Это позволило сделать вывод о ведущей роли илистой фракции вадсорбционном поведении изученных гербицидов в почве.
При этом былопоказано, что адсорбционная способность определяется, в основном,минеральной составляющей илистой фракции. Для метамитрона отмеченосущественное участие органической составляющей илистой фракции вадсорбции гербицида (Cox et al., 1995).В работе (Murphy et al., 1990) изучали адсорбционную способностьразличных ГК и ФК, иммобилизованных на каолините и гематите, поотношениюкгидрофобныморганическимсоединениям(карбазолу,дибензотиофену и антрацену). По результатам проведенных экспериментовбыло установлено, что количество адсорбированного ксенобиотика ипрочность его связи с глинисто-гумусовым адсорбционным комплексом былисущественно выше по сравнению с чистыми глинистыми минералами. Кроме29того, важную роль играл тип адсорбированных гумусовых кислот.
Так,сродство иммобилизованных ГК к указанным ксенобиотикам было выше посравнению с ФК. При этом наблюдалось увеличение KOC с возрастаниемстепени ароматичности иммобилизованных гумусовых кислот. На основеполученных данных было высказано следующее предположение о механизмеадсорбции гидрофобных органических веществ: имеющиеся на поверхностиминералов гидроксильные группы связываются с карбоксильными группамигумусовых кислот, в результате чего на поверхности иммобилизованныхгумусовых кислот возникают гидрофобные участки, на которых гидрофобносвязываются органические ксенобиотики (Murphy et al., 1990).Jones и Tiller (1999) изучали адсорбцию фенантрена на адсорбционныхкомплексах каолинит-ГК, илит-ГК и на свободных ГК. Исследованияпроводили при различных рН и ионной силе.
Было установлено, что KOCфенантрена уменьшается с увеличением ионной силы, а при постояннойионной силе увеличивается по мере возрастания рН. На основе полученныхданных сделан вывод о существовании в ГК адсорбционных центров,связывающих фенантрен, доступность которых меняется с изменениемконформации ГК, вызванной изменением ионной силы и рН.
Так же былопоказано, что KOC фенантрена для адсорбционных комплексов ГК-глинистыйминерал были ниже, чем для свободных ГК. Для объяснения полученныхрезультатовбыловысказанопредположение,чтоприобразованииадсорбционного комплекса часть активных центров ГК связывается сглинистыми минералами, что снижает сродство иммобилизованных ГК кксенобиотикам.Таким образом, можно сделать вывод, что атразин, тиазофлурон,метамитрон, тиофен, карбазол, фенантрен и антрацен при взаимодействии силистой фракцией почвы и с модельными комплексами ГК-глинистыйминерал преимущественно адсорбируются иммобилизованными гумусовымикислотами.Работ, посвященных адсорбции ацетохлора минералорганическимикомплексами, нами не найдено.
Однако учитывая, что ацетохлор как порастворимости, так и по гидрофобности в ряду вышеуказанных соединений30занимаетпромежуточноесущественнуюрольположениегумусовых(табл.1.3),кислотвможнопредположитьадсорбционномповеденииацетохлора.Таблица 1.3Растворимость и гидрофобность органических ксенобиотиковВеществоРастворимость в воде, мг/лТиазофлуронМетамитронАтразинАцетохлорТиофенКарбазолАнтраценФенантренГидрофобность,lg KOW220018003323н.р.н.р.н.р.н.р.0.832.53.031.813.724.54.6Данные о зависимости миграции ацетохлора в почве от содержанияорганического вещества (Reinchardt, Nel, 1990; Wang at al., 1999; Wang, Liu,2000; Liu at al., 2000) являются косвенным подтверждением участиягумусовыхкислотвадсорбцииацетохлорапочвами.Прямыеэкспериментальные результаты по связыванию ацетохлора свободнымигумусовыми кислотами и глинистыми минералами получены в работе (Liu atal., 2000), где изучали адсорбцию ацетохлора гуминовыми кислотами имонтмориллонитом, насыщенным Са2+.
На основе данных ИК-спектроскопиибыл сделан вывод о возможности образования водородных связей икомплексов с переносом заряда между гербицидом и исследованнымиадсорбентами.Обобщая приведенные литературные данные, можно сделать вывод отом, что систематические исследования по адсорбционному поведениюацетохлора в почвах различной типовой принадлежности отсутствуют.Имеющиесяданныевесьманеполны.Нетработпосопоставлениюадсорбционного поведения ацетохлора на почвах, их илистых фракциях ииммобилизованных ГК, выделенных из тех же почв.
Отсутствуют данные овзаимосвязи адсорбционного и токсикологического поведения ацетохлора в31почвах. В связи с изложенным, настоящее исследование было направлено наполучение систематических данных по адсорбционному поведению итоксичности ацетохлора на почвах различной типовой принадлежности иустановлению роли наиболее активных почвенных компонентов (илистаяфракция и гуминовые кислоты в составе минералорганических комплексов) вэтих процессах.32ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ2.1.
Отбор и характеристика почвенных образцовВ соответствии с поставленными в настоящей работе целями, отборпочвенных образцов производили в зонах распространения трех типов почв,последовательно сменяющих друг друга с севера на юг: дерново-подзолистых,серых лесных и черноземов.
Каждый тип включал целинный и пахотныйварианты. Следует отметить, что взятые образцы наиболее полно отражаюттиповые признаки выбранных почв, поскольку пробоотбор производился помаршруту летней зональной практики, ставящей своей целью ознакомлениестудентов с классическими представителями почв указанных типов.Для проведения исследований было отобрано одиннадцать почвенныхобразцов, каждый из которых был составлен из семи индивидуальных проб.Индивидуальные пробы (каждая проба составляла около 2 кг) отбирали спочвенного участка площадью примерно 5 м2 из верхнего гумусированногогоризонта на глубине 3-20 см.
Почву высушивали до воздушно-сухогосостояния и пропускали через сито с размером ячеек 2 мм. Из подготовленнойтаким образом почвы составляли смешанный образец, который использовалидляпроведенияадсорбционныхитоксикологическихэкспериментов,химических анализов и выделения препаратов ГК. В таблице 2.1 приведенсписок использованных в работе почв, место их отбора и принятые в работеусловные обозначения.ВотобранныхпочвенныхобразцахбылиопределенырНводн,содержание кальция и магния в водной вытяжке, содержание органическогоуглерода (метод Тюрина в модификации Никитина), Сгк/Сфк (Аринушкина,1970, Воробьева, 1998, Практикум по агрохимии, 1989). Кроме того, почвыбылиохарактеризованы посодержанию гранулометрических фракцийпирофосфатным методом гранулометрического анализа (Пособие…, 1969).Удельная поверхность была определена методом Кутелика (Kutilek, 1962).33Таблица 2.1Использованные в работе почвы и принятые обозначенияПочваДерново-подзолистая целинная легкосуглинистая(Московская обл.)Дерново-подзолистая окультуреннаялегкосуглинистая (Московская обл.)Дерново-подзолистая культурная легкосуглинистая(Московская обл.)Серая лесная пахотная тяжелосуглинистая(Владимирская обл.)Серая лесная целинная легкосуглинистая(Тульская обл.)Темно-серая лесная целинная среднесуглинистая(Тульская обл.)Чернозем типичный мощный тяжелосуглинистый(Воронежская обл.)Чернозем типичный тяжелосуглинистый(Липецкая обл.)Чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый(Курская обл.)Лугово-черноземная тяжелосуглинистая(Воронежская обл.)Аллювиальная луговая насыщенная супесчаная(Тульская обл.)ОбозначениеПД ЦПДОКПД КСЛПСЛЦСЛТЧТМЧТЧОБЧлАлОпределение удельной поверхности почв методом Кутелика.
Дляопределения удельной поверхности воздушно сухую почву помещали втарированные c точностью до 0.0001 г. стеклянные бюксы и взвешивали сточностью до четвертого знака. Бюксы с почвой помещали в вакуумныйшкаф, куда вносили также сосуд с насыщенным раствором K2SO4. Насыщениенадпарамирастворасульфатакалиянеобходимодлядостижениямаксимальной увлажненности почв, что обеспечивает стандартизациюсостоянияобразцовпочв.Наступлениеравновесияопределялиподостижению образцами почв постоянной массы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
