Жидкая фаза почв. Трофимов С.Я - 67 стр.

UptoLike

Рубрика: 

69
Учитывая трудоемкость термодинамических расчетов, а также тот факт, что
дифференциация элемента по формам соединений наиболее характерна для ионов металлов
и анионов слабых органических кислот, чаще всего расчет форм соединений проводят в
отношении тяжелых металлов при необходимости прогноза их поведения в окружающей
среде. Такой расчет был проведен по программе WHAM (Bonito, 2005) для модельного
раствора, где содержалось 20 мг Сорг , 150 мкг Cu/л, 15 мкг Cu/л; парциальное давление
рСО
2
=3,5
.
10
-4
атм, t= 25
0
C, фоновая концентрация электролита моделировалась 0,001 M
Ca(NO
3
)
2
и 0,01M KCl (соответствуют колебаниям ионной силы почвенных растворов). В
таких условиях в диапазоне рН 5-7, наиболее типичном для большинства почвенных
растворов, более 50% металлов представлено органическими ионными комплексами. На
рис. 16 показана связь между концентрацией фульвокислот и общим содержанием железа в
почвенном растворе и дренажных водах. Наиболее сильно она проявляется также в
диапазоне рН 5-6. В присутствии ФК (10 и 100 мг/л) в растворе сохраняется на 1-2 порядка
более высокая концентрация железа, так как наличие органических лигандов препятствует
образованию гидроксокомплексов Fe и их последующему осаждению из раствора. Таким
образом, присутствие органических анионов и образование устойчивых металл-
органических комплексов например, с фульвокислотами) способствует сохранению
подвижности металлов и увеличению растворимости их соединений в твердой фазе. Вместе с
тем, связывание свободных ионов в комплексы снижает токсическое воздействие тяжелых
металлов на растения и биоту.
Таблица 25. Типичные формы соединений макроэлементов в растворах кислых и щелочных
почв (приведены формы, составляющие более 0,5% от общего содержания элемента в
растворе, по Essington, 2004)
Элемент Кислые почвы Щелочные почвы
pH 5.97 7,80
Na Na
+
(100%) Na
+
(99,7)
-
Mg Mg
2+
(98,7),MgSO
4
0
(0,9%), орг (0,5%) Mg
2+
(93,7%),MgSO
4
0
(2,8%),орг(2,4
%),MgHCO
3
+
(0.8%)
Al Al(OH)
2
+
(62.8%), Al(OH)
4
-
(13.6%),
Al(OH)
3
0
(10.7%), AlOH
2+
(10.9%),
Al
3+
(1.8%)
Al(OH)
4
-
(98,8%), Al(OH)
3
0
(1.2%)
K К
+
(99.9%) К
+
(99.8%)
Ca Ca
2+
(97.5%), CaSO
4
0
(1.1%), орг (1.5%) Ca
2+
(88.5%), Орг (7,1%),
CaSO
4
0
(3,3%),CaHCO
3
+
(1%)
        Учитывая трудоемкость термодинамических расчетов, а также тот факт, что
дифференциация элемента по формам соединений наиболее характерна для ионов металлов
и анионов слабых органических кислот, чаще всего расчет форм соединений проводят в
отношении тяжелых металлов при необходимости прогноза их поведения в окружающей
среде. Такой расчет был проведен по программе WHAM (Bonito, 2005) для модельного
раствора, где содержалось 20 мг Сорг /л, 150 мкг Cu/л, 15 мкг Cu/л; парциальное давление
рСО2=3,5.10-4 атм, t= 250C, фоновая концентрация электролита моделировалась 0,001 M
Ca(NO3)2 и 0,01M KCl (соответствуют колебаниям ионной силы почвенных растворов). В
таких условиях в диапазоне рН 5-7, наиболее типичном для большинства почвенных
растворов, более 50% металлов представлено органическими ионными комплексами. На
рис. 16 показана связь между концентрацией фульвокислот и общим содержанием железа в
почвенном растворе и дренажных водах. Наиболее сильно она проявляется также в
диапазоне рН 5-6. В присутствии ФК (10 и 100 мг/л) в растворе сохраняется на 1-2 порядка
более высокая концентрация железа, так как наличие органических лигандов препятствует
образованию гидроксокомплексов Fe и их последующему осаждению из раствора. Таким
образом, присутствие органических анионов                 и образование устойчивых металл-
органических комплексов например, с фульвокислотами) способствует сохранению
подвижности металлов и увеличению растворимости их соединений в твердой фазе. Вместе с
тем, связывание свободных ионов в комплексы снижает токсическое воздействие тяжелых
металлов на растения и биоту.


Таблица 25. Типичные формы соединений макроэлементов в растворах кислых и щелочных
почв (приведены формы, составляющие более 0,5% от общего содержания элемента в
растворе, по Essington, 2004)

    Элемент       Кислые почвы                              Щелочные почвы

    pH            5.97                                      7,80
    Na            Na+ (100%)                                Na+(99,7)-
    Mg            Mg2+(98,7),MgSO40 (0,9%), орг (0,5%)      Mg2+(93,7%),MgSO40(2,8%),орг(2,4
                                                            %),MgHCO3+(0.8%)
    Al            Al(OH)2+(62.8%),     Al(OH)4-(13.6%), Al(OH)4-(98,8%), Al(OH)30 (1.2%)
                  Al(OH)30(10.7%),      AlOH2+(10.9%),
                  Al3+(1.8%)
    K             К+ (99.9%)                                К+ (99.8%)
    Ca            Ca2+(97.5%), CaSO40(1.1%), орг (1.5%)     Ca2+(88.5%),    Орг     (7,1%),
                                                            CaSO40(3,3%),CaHCO3+(1%)




                                              69