Реадсорбция тяжелых металлов при определении их подвижных форм в черноземе обыкновенном
Исследование агрохимических показателей чернозема обыкновенного тяжелосуглинистого на лессовидных суглинках. Оценка условий экстракции ацетатно-аммонийной вытяжки и их влияние на результаты определений содержания тяжелых металлов в черноземной почве.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.07.2017 |
| Размер файла | 22,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Реадсорбция тяжелых металлов при определении их подвижных форм в черноземе обыкновенном
Н.В. Громакова, Т.М. Минкина
Южный федеральный университет,
Ростов-на-Дону
Аннотация
Условия экстракции существенно влияют на результаты определений содержания подвижный форм тяжелых металлов в черноземной почве. Вытяжка, используемая в практике агрохимических служб не извлекает весь запас подвижных элементов в почве.
Ключевые слова: почва, вытяжка, буфер, переосаждение, тяжелые металлы, цинк, медь, свинец, экстракция.
агрохимический чернозем тяжелый металл
Введение
Почвенно-геохимический мониторинг содержания подвижных форм тяжелых металлов (ТМ) - один из важнейших показателей, характеризующий потенциальную опасность накопления их в почвах и вероятность включения в трофические цепи [1-3]. Для определения подвижных форм ТМ в почве используют различные вытяжки, отличающиеся экстрагирующей способностью [4-6]. В практике агрохимических служб для определения содержания подвижных форм ТМ в почве используется ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8 (ААБ). Степень извлечения ТМ из почвы с помощью ААБ определяется не столько прочностью связи ТМ с почвенными компонентами, сколько устойчивостью образующихся соединений ТМ с компонентами экстрагирующего раствора. Одним из факторов, определяющим степень экстрагируемости ТМ вытяжкой из почвы является пробоподготовка [7-9].
Целью исследований являлась оценка условий экстракции ацетатно-аммонийной вытяжки и их влияние на результаты определений содержания ТМ в черноземной почве.
Объекты и методы
Объектом исследований являлся чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках. Агрохимические показатели исследуемой почвы: содержание гумуса - 6,6 %; рН - 7,2; СаСО3 -0,1%; ЕКО - 371 смоль (+)кг-; Са2+ - 310 смоль (+)кг-; Mg2+ - 45 смоль (+)кг-; Na+ - 1 смоль (+)кг- ; Кобм - 228 мг/кг; Р2О5 - 16 мг/кг.
Для лабораторного эксперимента были использованы образцы чернозема обыкновенного с разным уровнем содержания Zn, Cu и Pb:
1) Почва с фоновым содержанием ТМ
2) Zn 300 мг/кг + Cu 300 мг/кг + Pb 300 мг/кг
Доза внесения металлов соответствовала реально встречающемуся уровню загрязнения почв данными металлами. Металлы вносились совместно, так как в основном загрязнение почв полиметалльно по составу. Для создания модели загрязненной ТМ 1 кг сухой почвы перемешивали с ацетатами Zn, Cu и Pb. Далее загрязненная и фоновая почвы компостировали в течение 3 месяцев, поливали порционно, не допуская ее высыхания.
Экстрагирующую способность ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 оценивали в статических и динамических. Методика исследований в статических условиях соответствовала методу определения, используемого в практике агрохимических служб [10]: к 10 г почвы приливали 100 мл ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 и после суточного настаивания вытяжку фильтровали. Затем почву смывали с фильтра 100 мл буфера, настаивали сутки и снова фильтровали. Подобная обработка повторялась 12 раз. Десорбция ТМ в динамических условиях изучалась путем непрерывной двенадцатикратной порционной обработки почвы ацетатно-аммонийным буфером на фильтре «белая лента», при соблюдении соотношения почва: раствор - 1:10. В полученных экстрактах определяли содержание подвижных форм Zn, Cu и Pb. Определение количественного содержания Zn, Cu и Pb в вытяжках проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре в пламени ацетилен-воздух.
Результаты и обсуждение
В статических условиях экстракции первая вытяжка извлекла наибольшее количество Zn, Cu и Pb из почвы с фоновым содержанием элементов (табл. 1). Количество извлеченных Zn и Cu соответствует уровню низкой обеспеченности почвы.
Таблица № 1
Десорбция из незагрязненного чернозема обыкновенного, мг/кг
|
№ вытяжки |
ФОНОВЫЙ ОБРАЗЕЦ |
||||||
|
статические условия |
динамические условия |
||||||
|
Zn |
Cu |
Pb |
Zn |
Cu |
Pb |
||
|
1 |
1,0±0,03 |
0,2±0,01 |
0,4±0,02 |
1,5±0,1 |
0,3±0,01 |
0,5±0,02 |
|
|
2 |
0,6±0,04 |
0,2±0,01 |
0,2±0,01 |
0,5±0,01 |
0,3±0,02 |
0,3±0,02 |
|
|
3 |
0,7±0,05 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,5±0,03 |
0,2±0,01 |
0,2±0,01 |
|
|
4 |
0,2±0,01 |
0,1±0,01 |
0,2±0,01 |
0,2±0,01 |
0,2±0,01 |
0,2±0,02 |
|
|
5 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,2±0,01 |
0,5±0,04 |
0,2±0,01 |
0,2±0,01 |
|
|
6 |
0,3±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,4±0,03 |
0,2±0,01 |
0,1±0,01 |
|
|
7 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,3±0,02 |
0,1±0,01 |
0,2±0,01 |
|
|
8 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,3±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,02 |
|
|
9 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,3±0,02 |
0,2±0,01 |
0,1±0,01 |
|
|
10 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
0,4±0,03 |
0,1±0,01 |
0,1±0,01 |
|
|
11 |
0,1±0,01 |
0 |
0,1±0,01 |
0,4±0,02 |
0.1±0,01 |
0,1±0,01 |
|
|
12 |
0,1±0,01 |
0 |
0,1±0,01 |
0,3±0,01 |
0.1±0,01 |
0,1±0,01 |
|
|
Сумма |
3,5 |
1,2 |
1,8 |
5,6 |
2.1 |
2,2 |
|
|
* |
1,2 |
0,4 |
1,4 |
1,8 |
0,7 |
1,7 |
|
|
** |
4,1 |
2,5 |
6,1 |
6,6 |
4,0 |
6,8 |
* извлечение ТМ первой вытяжкой относительно вала, %
**суммарное извлечение ТМ относительно вала, %
Содержание Pb в первой вытяжке также было максимальным и не превышало предельно-допустимых концентраций (ПДК). В последующих экстракциях количество извлеченных металлов снижается. На последних этапах экстракции были извлечены примерно равные количества исследуемых элементов. Вероятно, на первых экстракциях вытесняются преимущественно адсорбированные соединения элементов, а последние растворяют наиболее труднорастворимые формы.
В динамических условиях ацетатно-аммонийная вытяжка извлекла больше Zn, Cu и Pb, чем в статических, как в первой экстракции, так и суммарно за двенадцать последовательных экстракций. В статических условиях, вероятно, происходящие процессы переосаждения растворенных
Таблица № 2
Десорбция ТМ из чернозема обыкновенного с полиметальным загрязнением, мг/кг
|
№ вытяжки |
Доза внесения 300 мг/кг |
||||||
|
статические условия |
динамические условия |
||||||
|
Zn |
Cu |
Pb |
Zn |
Cu |
Pb |
||
|
1 |
23,7±1,2 |
13,7±1,1 |
16,4±1,2 |
26,2±1,2 |
14,9±1,0 |
17,1±1,1 |
|
|
2 |
9,2±0,7 |
3,4±0,2 |
4,2±0,3 |
10,1±0,8 |
3,9±0,2 |
5,8±0,6 |
|
|
3 |
8,8±0,6 |
2,2±0,1 |
3,8±0,2 |
9,7±0,8 |
4,4±0,5 |
5,2±0,4 |
|
|
4 |
8,1±0,5 |
1,9±0,1 |
3,4±0,2 |
8,9±0,7 |
2,1±0,1 |
4,4±0,2 |
|
|
5 |
8,1±0,6 |
1,9±0,1 |
3,2±0,2 |
7,8±0,5 |
2,1±0,1 |
3,2±0,2 |
|
|
6 |
7,4±0,5 |
1,7±0,1 |
2,1±0,1 |
7,2±0,5 |
2,1±0,1 |
2,6±0,1 |
|
|
7 |
6,1±0,3 |
1,8±0,1 |
1,4±0,1 |
6,5±0,4 |
2,3±0,1 |
2,2±0,1 |
|
|
8 |
4,4±0,2 |
1,8±0,1 |
1,2±0,1 |
4,7±0,3 |
2,4±0,1 |
1,9±0,1 |
|
|
9 |
4,1±0,2 |
1,6±0,1 |
1,1±0,1 |
4,4±0,2 |
2,6±0,2 |
1,6±0,1 |
|
|
10 |
3,0±0,1 |
1,7±0,1 |
0,9±0,1 |
3,1±0,2 |
2,7±0,1 |
1,4±0,1 |
|
|
11 |
2,3±0,1 |
1,7±0,1 |
1,1±0,1 |
2,7±0,1 |
2,7±0,1 |
1,2±0,1 |
|
|
12 |
2,1±0,1 |
1,2±0,1 |
0,8±0,1 |
2,4±0,1 |
2,9±0,1 |
1,4±0,1 |
|
|
ИТОГО |
87,3 |
34,6 |
39,6 |
93,7 |
45,1 |
48,0 |
|
|
* |
6,2 |
4,0 |
4,8 |
6,8 |
4,3 |
5,0 |
|
|
** |
22,7 |
10,0 |
11,7 |
24,3 |
13,1 |
14,2 |
* извлечение ТМ первой вытяжкой относительно вала, %
**суммарное извлечение ТМ относительно вала, %
металлов на поверхности почвенных частиц снижают экстрагирующую способность ацетатно-аммонийной вытяжки. Степень экстрагируемости ТМ ацетатно-аммонийной вытяжкой из почвы контрольного образца в данном опыте можно представить в ряд:
Zn > Pb > Cu.
При исследовании загрязненной почвы в статических условиях первая вытяжка также извлекла большее количество элементов (табл. 2).
В первой вытяжке были обнаружены количества Zn и Pb, превышающие ПДК. Для Cu превышение ПДК было отмечено в первой и второй вытяжке. В динамических условиях избыточные количества Zn и Pb были обнаружены также в первой вытяжке, однако результаты определений здесь количественно превышали результативность в статических условиях. Для Cu превышение ПДК было отмечено на протяжении трех последовательных экстракций в динамических условиях. В условиях загрязнения почвы Zn, Cu и Pb в динамических условиях было отмечено количественное превышение извлечения для всех исследуемых металлов. С увеличением общего содержания металлов в почве увеличилось количество извлекаемых металлов относительно их общего содержания, а по степени экстрагируемости металлов следует отметить ту же тенденцию, что и на фоновой почве.
Выводы
1. Проведенный лабораторный эксперимент показал, что в статических условиях ацетатно-аммонийная вытяжка не извлекает весь запас подвижных элементов.
2. В динамических условиях экстракции ТМ из почвы, когда устраняются процессы переосаждения металлов, извлекается значительно большее количество подвижных форм элементов.
3. Степень экстрагируемости металлов ацетатно-аммонийной вытяжкой как из почвы с фоновым содержанием, так и высоким уровнем содержания ТМ, можно представить в ряд: Zn> Pb> Cu.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ), проект № 16-14-10217
Литература
1. Бауэр Т.В., Минкина Т.М., Манджиева С.С., Чаплыгин В.А., Невидомская Д.Г., Сушкова С.Н., Бакоев С.Ю. Фоновое содержание и состав соединений цинка, меди и свинца в черноземе обыкновенном естественных ландшафтов Ростовской области // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2015. № 4(20). С. 186-199.
2. Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Манджиева С.С., Назаренко О.Г., Сушкова С.Н., Чаплыгин В.А. Закономерности процесса трансформации цинка в черноземе обыкновенном в присутствии различных анионов // Инженерный Вестник Дона. 2013. № 3. URL: indon/ru/magazine/archive/n3y2013/1793
3. Мазанко М.С., Денисова Т.В., Колесников С.И., Вернигорова Н.А., Чернокалова Е.В., Никитенко К.А., Бубнова А.А. Устойчивость чернозема обыкновенного к сочетанному загрязнению свинцом и электромагнитным полем // Инженерный Вестник Дона. 2013. № 3. URL: indon/ru/magazine/archive/n3y2013/1793
4. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М. МГУ, 1998. 272 с.
5. Minkina T.М., Motuzova G.V., Nazarenko O.G. Interaction of heavy metals with organic matter of chernozem in model experiments // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. ISMOM 2008. V.8 (3). 2008. pp.160-161.
6. Angeloviиovб L., Fazekaљovб D. Contamination of the Soil and Water Environment by Heavy Metals in the Former Mining Area of Rudтany (Slovakia) // Soil & Water Res. 2014. № 9(1). pp. 18-24.
7. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах - проблемы и методы изучения. Почвоведение. 2002. № 6. С. 682-692
8. Ермаков А.А., Карпова Е.А., Шохин В.А., Парубец Ю.С. Сравнение альтернативных вариантов подготовки почвенных проб для оценки обеспеченности почв микроэлементами // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3. С. 52-55.
9. Фатеев А.И., Самохвалова В.Л. Формы соединений тяжелых металлов почвенной системы как критерии ее экологического состояния // Всерос. конф. «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям». М., 2002. С. 29.
10. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах и растениях и их подвижных соединений в почвах. - М.: ЦИНАО, 1993. 26 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Этиология отравлений, характеристика отравляющего вещества. Ориентировочные параметры концентрации тяжелых металлов в продуктах животноводства. Ветеринарно-санитарный осмотр и лабораторные исследования. Определение солей тяжелых металлов в органах.
курсовая работа [186,6 K], добавлен 08.06.2012Минеральные элементы в питании растений. Биологическая роль тяжелых металлов – меди и цинка, их химическая характеристика, встречаемость в почвах на территории РФ. Определение способности тяжелых металлов влиять на окислительный статус проростков пшеницы.
научная работа [2,6 M], добавлен 18.09.2014Взаимосвязь между содержанием цинка в почве и его накоплением в различных частях растения. Влияние хелата цинка в дозе 25 мг/кг на урожай ячменя на дерново-подзолистой почве и черноземе. Оценка изменения поступления цинка под действием фитогормона.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.09.2012Изменение агрохимических показателей чернозема обыкновенного под действием разных доз биогумуса и птичьего помета. Экологическая оценка применения удобрений. Оптимизация доз внесения биогумуса под яровую пшеницу сорта Новосибирская 15, ее урожайность.
дипломная работа [180,6 K], добавлен 01.12.2013Изучение эффективности применения сульфата аммония в сравнении с аммонийной селитрой под ячмень на чернозёме выщелоченном. Влияние сульфата аммония на запас минерального азота в почве и показатели ее кислотности, урожайность и качество зерна ячменя.
курсовая работа [89,9 K], добавлен 25.11.2013Органическое вещество почв и его изменение под влияниянием сельскохозяйственного использования. Структурно-агрегатный состав черноземов при системе орошения. Методика определения содержания и состава легкоразлагаемого органического вещества почв.
дипломная работа [210,6 K], добавлен 23.09.2012Агрохимические характеристики биогумуса. Исследование изменений плодородия чернозема обыкновенного и количества гумуса под действием разных доз биогумуса и птичьего помета. Экологическая оценка применения удобрений. Их влияние на урожайность пшеницы.
дипломная работа [193,6 K], добавлен 06.12.2013Виды высших растений на среднеевропейских лугах. Рентабельность использования сенокосов и пастбищ. Химическая борьба с луговыми сорняками. Продуктивность кормовых угодий. Содержание тяжелых металлов в пастбищном корме. Состав растительных сообществ.
реферат [15,5 K], добавлен 12.07.2011Отравление животных соединениями ртути: токсикодинамика, клинические признаки, лечение. Предприятия по добыче и переработки мышьяксодержащих руд и минералов как основной источник загрязнения окружающей среды. Токсичность соединений мышьяка, отравления.
презентация [12,1 M], добавлен 30.01.2015Природно-климатическая характеристика района исследования, характеристика представленных типов почв их оценка. История и достижения отдела картофелеводства и овощеводства. Определение общего азота и гумуса в почве, анализ и динамика данных показателей.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.03.2015Требования к отбору проб сельскохозяйственной продукции для санитарно-гигиенических и химико-токсикологических исследований. Отравление животных фосфорорганическими соединениями. Токсикология и исследования хлорофоса. Отравление солями тяжелых металлов.
контрольная работа [32,7 K], добавлен 09.01.2011Включение радионуклидов в биологический цикл. Влияние времени на поведение и взаимодействие радионуклидов в почве в зависимости ее агрохимических показателей. Роль гранулометрического и минералогического состава почвы в процессе сорбции радионуклидов.
реферат [27,6 K], добавлен 04.07.2010Агрохимическая характеристика чернозема обыкновенного. Севооборот, обработка почвы, уход за растениями. Организация и технология накопления, хранения, подготовки, внесения минеральных и органических удобрений. Баланс питательных веществ и гумуса в почве.
курсовая работа [96,7 K], добавлен 23.11.2013Характер и величина изменения свойств почвы при сельскохозяйственном использовании. Особенности строения профиля почвы на многолетней залежи и пашне. Содержание гумуса и подвижных элементов питания. Наличие подвижного фосфора на пашне в верхних слоях.
статья [19,4 K], добавлен 31.07.2013Приемы повышения плодородия почв. Изменение плодородия чернозема обыкновенного под действием удобрений. Экологическая оценка применения удобрений. Влияние удобрений на урожайность яровой пшеницы. Оптимизация почвенно-биотического комплекса агроэкосистем.
дипломная работа [124,9 K], добавлен 29.11.2013Органические и неорганические соединения ртути, отравление животных. Патологоанатомические изменения, диагностика и лечение отравления. Токсикодинамика и клинические признаки отравления медью. Лечение животных при попадании свинца и цинка в организм.
лекция [22,7 K], добавлен 30.07.2013Исследование агрономической эффективности применения минеральных удобрений и расчёт их доз при возделывании овощных культур в защищенном грунте. Чередование культур в севообороте и балансовый метод определения потребности растений в элементах питания.
курсовая работа [857,2 K], добавлен 03.07.2011Химический состав и оценка пригодности животноводческих стоков для орошения. Влияние орошения стоками на агромелиоративные показатели чернозема выщелоченного и на качество кормовой культуры. Экономическая эффективность применения органических удобрений.
дипломная работа [74,3 K], добавлен 18.07.2010Исследование носового истечения и выдыхаемого воздуха. Осмотр носовых отверстий и слизистой оболочки носа, исследование гортани, трахеи крупного рогатого скота. Зоогигиеническая оценка помещения, условий содержания животных. Клиническое исследование быка.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.09.2012Источники поступления меди в почве, ее поступление в растения. Токсикологическое действие меди на растения, животных, человека. Агрохимическая характеристика чернозёмов выщелоченных Челябинской области. Применение мелиорантов на почве, загрязненной медью.
дипломная работа [63,4 K], добавлен 14.07.2010
