Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Это токсичные микроэлементы, пестициды, углеводороды и т. п.Воздействие биохимически активных веществ на организмы зависит от их доступности растениям, подвижности в почвах, и поэтомуоценку устойчивости почв к химическим загрязнениям следует проводить в зависимости от их подвижности в почвах.Относительная опасность загрязнения почв биохимически активными элементами нарастает при утяжелении механического составаи уменьшении коэффициента увлажнения (табл. 85).Т а б л и ц а 85Относительная опасность загрязнения субаэральных почвподвижными биохимически активными элементами(по Глазовской, 1978)Механический состав и наличие мерзлотыКоэффициент увлажненияи преобладающийводный режим> 2 , резко промывной1—2, промывнойпреимущественно0,5—1, непромывной<0,5, резко непромывнойпески и супесисуглинкиглиныразличногомеханическогосостава с мерзлотой+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++П р и м е ч а н и е .
Опасность: + очень слабая, + +умеренная, + + + + сильная, + + + + + очень сильная.слабая,++ +Опасность загрязнения почв слабоиодвижными формами соединений биохимически активных элементов увеличивается при высокомсодержании гумуса и высокой сорбционной способности. Накоплениюэтих форм соединений в почвах, по М. А. Глазовской, способствуютследующие процессы.1. Изоморфные замещения в решетках глинистых минералов.2. Сорбция ионов металлов глинистыми минералами, особенноаллофаноидами.3. Соосаждение со свежевыпавшими оксидами и гидроксидами,особенно железа.4. Образование малоподвижных комплексных органометалличе-ских соединений.Редкие щелочные элементыВходящие в первую группу Li, Rb и Cs сравнительно мало изучены с точки зрения их поведения в почвах.
По А. П. Виноградову,в земной коре среднее содержание Li составляет 0,0032%, Rb —0,015% и Cs — 0,00037%. В осадочных породах (глины и сланцы) ихколичества соответственно равны 0,006, 0,02 и 0,0012%.344Для почв содержание микроэлементов принято выражать в мг/кг(в англоязычной литературе в качестве соответствующей единицы используют ррт; 1 р р т = 1 мг/кг). Валовое содержание Li в почвах близко в среднем к 30 мг/кг при колебаниях средних величин от 7 до200 мг/кг.
Рубидия содержится несколько больше — среднее содержание около 100 мг/кг (колеблется от 20 до 600); количество цезиясоставляет от десятых долей до 20—25 мг/кг.Поведение этих элементов в почвах в общих чертах повторяетобщие закономерности педохимии щелочных металлов. Ион Li характеризуется в почвах сравнительно высокой подвижностью, тогда какRb и Cs могут фиксироваться некоторыми глинистыми минералами,в частности монтмориллонитом. В почвах наблюдается иногда некоторое накопление Li, Rb и Cs в гумусовых горизонтах.Резко повышено содержание этих элементов в почвах, развитыхв районах редкометалльных месторождений.
В тех случаях, когда редкометалльные пегматиты, например, содержат резко повышенные количества лития, рубидия и цезия, то соответственно в почвах концентрация Li и Rb становится почти в 1,5 раза больше, чем вне аномалии;концентрация Cs повышается почти в 4 раза.Подгруппа цинкаИз элементов подгруппы цинка Cd и Hg относятся к числу наиболее токсичных металлов. Цинк, по данным Я- В. Пейве и П. А. Власюка, в микроколичествах положительно влияет на урожай сахарнойсвеклы, клевера, салата, зерновых и некоторых плодовых культур.Однако при высоких концентрациях цинх также оказывает токсичноедействие на растения.Среднее содержание этих элементов в почве убывает в ряду:Z n > C d > H g (табл.
86). Пределы колебаний в незагрязненных почвах достаточно велики и для ZnТ а б л и ц а 86составляют 10—300 мг/кг, дляРаспространенность цинка, кадмия иCd — от 0,01 до 0,7 мг/кг, дляртути в почве и литосфере, %Hg — от 0,01 до 0,8 мг/кг. Бытовые и индустриальные выброЗоласы приводят к постепенному поПочваЭлементЛитосферарастенийвышению содержания тяжелыхметаллов в почвах, но особенно9-Ю"62Zn8,5-Ю- 355-Ю- 31быстро оно проявляется в окреью1-Ю"1,3-ЮCdстностях промышленных пред1-10-61-Ю"'8,3-Ю- 6Hgприятий. В качестве примераможноиривестирезультатыанализа верхнего слоя почвы (0—5 см) из окрестностей свинцово-цинкоплавильного завода в Британской Колумбии (Канада).
В радиусе5—6 км среднее содержание металлов, извлекаемых 1,0 н. НЫОз, составило: 17,8 мг/кг Cd и 571 мг/кг Zn; максимальные концентрациидостигли соответственно 36,1 и 1394 мг/кг, тогда как фоновое содержание Cd было около 0,9—1,1, a Zn — 50—75 мг/кг. АккумуляцияZn и Cd в почвах сопровождается повышением их содержания в растениях и продуктах питания.
В окрестностях аналогичного свинцовоцинкоплавильного завода в Порт-Пири (Австралия)), концентрацияCd в зерне пшеницы достигала 0,3—0,4 мкг/г, снижаясь на расстоянии10 км до 0,06—0,1 мкг/г, и только на расстоянии 35 км от завода онаопускалась до фонового уровня 0,01—0,02 мкг/г.12 Д. С. Орлов345Техногенные ореолы рассеяния тяжелых металлов зависят от мощности предприятия, характера выбросов и преобладающего направления ветра в районе (розы ветров).
Уровень загрязнения более илименее быстро убывает с расстоянием от точки выброса; зависимостьмежду концентрацией тяжелого металла См в верхнем слое почвы ирасстоянием от предприятия в наиболее общей форме выражаетсяэкспоненциальным уровнением:где е — основание натуральных логарифмов, / — расстояние от предприятия, Сф — фоновое содержание металла, п и k — константы.Уровень фонового содержания достигается на расстояниях от 10—15 до 30—40 км от источника загрязнения.Состояние Zn, Cd и Hg в почвах определяется их способностьюк образованию труднорастворимых солей, комплексных соединений сучастием в ионообменных реакциях.В водных растворах хорошо растворимы хлориды, нитраты и сульфаты Zn и Cd; соединения ртути более разнообразны и растворимостьее сульфатов и хлоридов колеблется в широках пределах.
Легко растворим HgCl2, тогда как Hg2Cl2, HgS0 4 , HgS0 4 -HgO обладают ограниченной растворимостью от 0,0001 до 0,003 г в 100 г Н 2 0.В водных растворах эти элементы образуют различные ассоцнаты; устойчивые ассоциаты образуются с участием ОН - , S0 4 2 - и других анионов. Например, для Zn можно ожидать образование ZnOH+,Zn(OH) 2 °, Zn(OH) 3 - Zn(OH) 4 2 - ZnC0 3 °, ZnHC0 3 ZnH 2 P0 4 +,ZnHP0 4 °, Zn(HP0 4 ) 2 2 _ и т. д. Образование этих ассоциатов необходимо учитывать при расчете растворимости соединений Zn, Cd, Hg в почве и их адсорбции твердыми фазами.Рассматриваемые элементы склонны к образованию гидроксидов.В табл. 87 указаны величины рН осаждения соответствующих гидроксидов, найденные с учетом обТ а б л и ц а 87разования гидроксокомплексов.Ориентировочные значения рНГидроксид ртути неустойчив иосаждения гидроксидов Zn, Cd и HgреакцияHg(*0H)2=pfcHg0+H2Oиз 0,01 М растворовпрактически смещена вправо.Гидроксид ртути в щелочнойЗначения рНсреде вновь начинает раствоГидроксидначалаполного начала расряться при рН 11,5, а гидроксидосаждения осаждения творенияцинка — при рН 10,5.Полные константы устойчи6,48,010,5Zn(OH) 2вости гидроксокомплексовпо8,29,7Cd(OH) 2отношениюкнейтральныммоле2,411,55,0HgOкулам в растворе М(ОН) 2 ° равны; для Zn(OH) 2 :— lg&= 11,19;Cd(OH) 2 : — lgfc = 8,70; для Hg(OH) 2 : —lg*=21,70.Для элементов подгруппы цинка характерна также низкая растворимость карбонатов, некоторых фосфатов и сульфидов (табл.
88).Растворимость этих соединений зависит от формы кристаллизации; свежеосажденные аморфные гидроксиды более растворимы, чемте же, но подвергшиеся старению осадки. В автоморфных почвах вероятными формами накопления Zn, Cd и Hg могут быть их карбонаты, а в бескарбонатных почвах в твердых фазах можно ожидатьфосфаты.К числу наиболее устойчивых соединений следует отнести сульфиды Cd и Hg; мало растворимы и различные сульфиды цинка. На346Т а б л и ц а 88Произведение растворимости гидроксидов, карбонатов, фосфатови сульфидов Zn, Cd и Zn (по Лурье, 1979)ПРрПР= —lg ПР1,45-10-"1,2-10-17339,1 -10- 241,6-102,5-10- 2210,8416,9232,0423,8021,60CdC0 3Cd(OH) a свежеосажденныйCd(OH)2 после старенияCdS1.010- 122,2-10-"5,9-10- 151.6-10-2812,0013,6614,2327,80Hg 2 C0 3Hg 2 HP0 42HgO(Hg +, 2 0 H - )HgS черныйHgS красный8,9- Ю- 17134,0-10-263,0-10- 521.6-104,0-10- 5316,0512,4025,5251,8052,40СоединениеZnC0 3Zn(OH) 2Zn3(P04)aZnS—а (сфалерит)ZnS—в (вюрцит)копление последних вполне реально в почвах с восстановительнымипроцессами.Одна из форм закрепления металлов в почвах — образованиеадсорбционных соединений и ионный обмен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
