Формы нахождения тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове г. Архангельска тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Коновалова Ольга Николаевна
Коновалова Ольга Николаевна
кандидат наук
2019
- Специальность ВАК РФ03.02.08
- Количество страниц 202
Оглавление диссертации кандидат наук Коновалова Ольга Николаевна
ОГЛАВЛЕНИЕ.................................................................................................................2
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА СОЕДИНЕНИЯМИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)........................................................................10
1.1 Кумуляция и миграция соединений тяжелых металлов в почвах.....................11
1.2 Трансформация соединений тяжелых металлов в почвах..................................15
1.3 Транслокация соединений тяжелых металлов
в растения и почвенных животных..............................................................................22
1.4 Влияние геохимических барьеров на аккумуляцию и миграцию
тяжелых металлов..........................................................................................................27
1.5 Рекультивация почв, загрязненных соединениями тяжелых металлов............32
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ...............................37
2.1 Природно-ландшафтная характеристика г. Архангельска..................................37
2.2 Источники загрязнения окружающей среды г. Архангельска........................39
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................43
3.1 Объекты исследования............................................................................................43
3.2 Методики эколого-химических исследований.....................................................44
3.3 Оценка уровня химического загрязнения почвенно-растительного покрова ... 53
3.4 Оценка погрешностей экспериментальных данных............................................54
3.5 Объем выполненных работ.....................................................................................55
ГЛАВА 4. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ И ПОЧВЕННОЙ БИОТЕ.............57
4.1 Оценка влияния техногенного загрязнения на аагрохимические характеристики почв.....................................................................................................57
4.2 Кумуляция и миграция тяжелых металлов в почвенном покрове.....................61
4.3 Транслокация тяжелых металлов в растительный покров.................................71
4.4 Накопление тяжелых металлов в почвенной биоте...........................................80
ГЛАВА 5. ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ..........................86
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ........................................................................86
ГЛАВА 6. АДСОРБЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПОЧВАМИ...........................115
6.1 Влияние на адсорбцию тяжелых металлов временного фактора и рН среды.
Конкурентное поглощение.........................................................................................115
6.4 Химические методы очистки загрязненных почв..............................................136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................142
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................146
ПРИЛОЖЕНИЕ 1........................................................................................................163
ПРИЛОЖЕНИЕ 2........................................................................................................165
ПРИЛОЖЕНИЕ 3........................................................................................................167
ПРИЛОЖЕНИЕ 4........................................................................................................168
ПРИЛОЖЕНИЕ 5........................................................................................................171
ПРИЛОЖЕНИЕ 6........................................................................................................172
ПРИЛОЖЕНИЕ 7........................................................................................................173
ПРИЛОЖЕНИЕ 8........................................................................................................175
ПРИЛОЖЕНИЕ 9........................................................................................................176
ПРИЛОЖЕНИЕ 10......................................................................................................177
ПРИЛОЖЕНИЕ 11......................................................................................................183
ПРИЛОЖЕНИЕ 12......................................................................................................185
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Экология (по отраслям)», 03.02.08 шифр ВАК
Комплексная эколого-химическая оценка и нормирование качества почвенно-растительного покрова городских экосистем (на примере г. Архангельска)2015 год, кандидат наук Попова, Людмила Федоровна
Эколого-химическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами основных урболандшафтов Архангельска2011 год, кандидат химических наук Никитина, Мария Викторовна
Биогеохимическая индикация экологического состояния урбоэкосистем Севера: на примере Архангельска2008 год, кандидат химических наук Корельская, Татьяна Александровна
Экологическая оценка серых лесных почв среднего Поволжья в условиях антропогенной нагрузки2012 год, кандидат биологических наук Парфенова, Екатерина Анатольевна
Экологическое состояние почв г. Свирска Иркутской области: особенности накопления и детоксикации тяжелых металлов2014 год, кандидат наук Сосницкая, Татьяна Николаевна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формы нахождения тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове г. Архангельска»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.
Актуальность темы исследования определяется неблагоприятной экологической ситуацией в крупном промышленном центре Крайнего Севера городе Архангельске, сложившейся под воздействием техногенных нагрузок (высокая концентрация промышленных предприятий, увеличение интенсивности автотранспортного потока, утилизация и захоронение отходов).
К числу приоритетных загрязняющих веществ относятся тяжелые металлы (ТМ). Особое внимание уделяется таким ТМ, как цинк, свинец и медь, так как с одной стороны они являются жизненно необходимыми для живых организмов -микроэлементами, а с другой - активным загрязнителями экосистемы (цинк и свинец относятся к I классу опасности, медь — ко II классу опасности), обладающими высокими мутагенными и канцерогенными эффектами, способными к биоаккумуляции.
В качестве мощного аккумулятора и исходного звена в миграции техногенных поллютантов по наземным трофическим цепям выступает почва. При оценке загрязнения почвы ТМ необходимо принимать во внимание состав их соединений в почве. Характер взаимодействия ТМ с почвенными компонентами зависит от многих факторов и определяет возможность дальнейшей миграции поллютантов в грунтовые воды, их доступность растениям, потенциальную угрозу живым организмам, в том числе человеку.
К числу важнейших процессов, контролирующих миграционную способность ТМ в системе почва-растение, относятся процессы адсорбции и трансформации. Их изучение позволяет оценивать и прогнозировать экологическое состояние почвенного покрова, разрабатывать методы рекультивации загрязненных территорий.
Степень разработанности проблемы. В настоящее время существует много работ, посвященных изучению вопросов закрепления и перераспределения
соединений ТМ - исследования Т.М. Минкиной, Г.В. Мотузовой, Е.В. Гулькиной, А. М. Абдуажитовой и др., однако исследования проводятся применительно к почвам южных районов страны [1- 4]. Возникает острая необходимость изучения влияния техногенеза на почвы Крайнего Севера.
Цель и задачи исследования
Цель исследования - установление особенностей закрепления и перераспределения соединений тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове г. Архангельска.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Оценить экологического состояния и степень загрязнения ТМ почвенно-растительного покрова основных урболандшафтов г. Архангельска;
2. Определить факторы, способствующие закреплению и перераспределению ТМ в почвенно-растительном покрове, выявить закономерности миграции, трансформации, транслокации и накопления в почвенной биоте (на примере жужелиц) этих техногенных поллютантов;
3. Установить основные формы нахождения ТМ в почвенно-растительном покрове г. Архангельска;
4. Исследовать в условиях модельного опыта процесс адсорбции и трансформации соединений ТМ сезоннопромерзающими почвами, на примере г. Архангельска;
5. Сформировать научно-обоснованные модели рекультивации почв, загрязнённых тяжелыми металлами.
Научная новизна. Использован системный подход для выявления закономерностей закрепления и перераспределения соединений ТМ. Установлено, что на формы и характер закрепления металлов в почве оказывают влияние физико-химические свойства почв, степень антропогенной нагрузки и свойства самих поллютантов. Под влиянием техногенных факторов изменяется не только количество и соотношение трансформационных форм ТМ, но и характер связи с почвенными компонентами: в почвах природно-антропогенных ландшафтов и
промышленном ландшафте ТМ находятся преимущественно в виде прочно связанных соединений, а в почвах селитебного ландшафта, наоборот в виде непрочно связанных соединений. В условиях модельных лабораторных опытов изучено влияние временного фактора и рН среды на адсорбцию ТМ почвами Крайнего Севера. Выявлены закономерности поглощения Zn2+ и Cu2+ при раздельном и совместном присутствии их в растворе. Установлено, что в результате адсорбции наблюдается прочное закрепление ТМ в виде форм, связанных с силикатами и с органическим веществом. Апробирован способ химической очистки почв методом in situ с использованием различных экстрагентов, определена степень их эффективности. Установлено, что наиболее эффективными являются 1,0 М СаС12 и 0,01 М ЭДТА, степень очистки которыми колеблется от 10,3% до 53,3 % в зависимости от физико-химического состава почв и степени их загрязнения ТМ. Впервые в условиях Крайнего Севера исследовано влияние ТМ на почвенную биоту (на примере, жуков-жужелиц). Установлено, что при техногенном загрязнении биообъекты накапливают поллютанты, при этом изменяется не только видовое разнообразие, но и количественный состав имаго жуков-жужелиц.
Теоретическая и практическая значимость работы
Установлены причинно-значимые факторы, определяющие накопление и перераспределение трансформационных форм тяжелых металлов в компонентах (почва, растения, почвенная биота) урбоэкосистемы Архангельска, которые могут быть использованы при оценке экологического состояния почв Крайнего Севера и разработке методов санации загрязненных территорий.
Изучены особенности поглощения и трансформации подвижных соединений ТМ, влияние временного фактора и рН среды на адсорбцию ТМ почвами. Установлено, что адсорбция Zn и
Си городскими почвами происходит в результате совместного действия механизмов катионного обмена и поверхностного комплексообразования и связана с формами их нахождения в почве.
Показана перспективность применения химической очистки городских почв от соединений ТМ методом in situ.
Результаты исследования используются Министерством природных ресурсов и лесопромышленного комплекса Архангельской области для разработки системы мониторинга при оценке экологического состояния почвенно-растительного покрова и рекомендаций по снижению токсико-экологических последствий загрязнения ТМ различных урболандшафтов региона; для проектирования способов рекультивации загрязнённых почв и формирования почвогрунтов; для создания и корректировки банка данных по содержанию ТМ в почве, растениях и почвенной биоте для картирования с применением ГИС-технологий и оценки экологической ситуации урболандшафтов Архангельска; для моделирования процессов миграции тяжелых металлов в сопредельные среды и оценки риска их загрязнения данными поллютантами. Материалы диссертационной работы используются в лекционных курсах для студентов и магистрантов направлений подготовки «Экология и природопользование», «Ландшафтная архитектура» и «Земельный кадастр» Высшей школы естественных наук и технологий Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова.
Методология и методы исследований. В основу методологии положены исследования Т.М. Минкиной [3-4], Г.В. Мотузовой [5- 6], Е.В. Гулькиной [2], В.В. Добровольского [7], А. М. Абдуажитовой [1], М.В. Никитиной [9], Т.А. Корельской [8], Л.Ф. Поповой [10].
В основу подбора современных методик эколого-химических исследований положены нормативные документы.
При проведении работы были использованы следующие методы исследования: полевые - заклада пробных площадей, отбор проб почв, растений, биообъектов (жужелицы) и их пробоподготовка; лабораторные - химико-аналитические исследования проб почв, растений и биообъектов, а также проведение модельного опыта по изучению особенностей закрепления и перераспределения форм ТМ; камеральные - обработка результатов анализов с применением специализированных компьютерных программ на основе методов
математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Особенности перераспределения и закрепления тяжелых металлов (Zn, Cu, Pb) в почвенно-растительном покрове и биоте урбоэкосистемы Архангельска, влияния ТМ на видовое и количественное разнообразие имаго жуков-жужелиц.
2. Результаты модельных опытов по исследованию зависимостей поглотительной способности сезонно промерзающих почв Крайнего Севера (на примере г. Архангельска) от физико-химических характеристик, временного, концентрационного и кислотного факторов.
3. Результаты апробации способа химической очистки почв от соединений тяжелых металлов (Zn, Cu, Pb) методом in situ. При полиэлементном загрязнении наиболее эффективными являются 1,0 М СаС12 и 0,01 М ЭДТА.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность защищаемых положений обеспечена большим количеством экспериментальных данных, полученных с применением современных физико-химических методов анализа, с использованием стандартных и аттестованных методик, использованием современного аналитического оборудования и средств измерения, прошедших проверку. Воспроизводимость результатов экспериментов находится в пределах допустимой погрешности. Корректность результатов подтверждается их сходимостью при повторных экспериментах, обработанных методами математической статистики. Выводы, сделанные по результатам работы, и научные положения аргументированы и прошли апробацию на научных конференциях и опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XVII Международной конференции студентов и аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» [11], VI съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева [14-15], II Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых [13], Всероссийской научно-практической конференции с международным
участием «Экология родного края: проблемы и пути их решения» [12].
Данная научная работа выполнена на кафедре химии и химической экологии Высшей школы естественных наук и технологий федерального государственного образовательного учреждения высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова» в течение 2007-2016 гг. в соответствии с планами НИР кафедры и была поддержана грантами РФФИ и Правительства Архангельской области № 05-04-97531, 11-04-98800-а, в которых автор был исполнителем; стипендией Президента и Правительства РФ на 2013/2014 гг.
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работы, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 201 странице, содержит 19 таблиц, 26 рисунка, состоит из введения, заключения, 6 глав и списка цитируемой литературы, включающего 147 источников и 12 приложений.
Личный вклад автора. Автором с учетом рекомендаций руководителя сформулированы проблемы, поставлены цель и задачи работы, выбраны методы и объекты исследования. Непосредственно диссертантом осуществлен сбор полевых материалов, разработка методик экспериментов и их реализация, обобщены и интерпретированы полученные результаты, подготовлены научные публикации.
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА СОЕДИНЕНИЯМИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Интенсивный процесс урбанизации обусловил целый ряд экологических проблем, связанных с резким ухудшением качества городской среды, что в первую очередь отражается на состоянии почвенно-растительного покрова [16]. Почва, благодаря своим биогеохимическим свойствам и огромной площади активной поверхности тонкодисперсной части, является депо для токсичных соединений, но также она является важнейшим биогеохимическим барьером на пути миграции техногенных поллютантов [6, 17]. Содержание токсичных веществ в почвенном покрове напрямую сказывается на содержании этих элементов в растительном покрове [13]. В исследованиях ряда авторов [9-10, 16- 18] было отмечено повышенное накопление ТМ в городском разнотравье г. Архангельска, по сравнению с пригородной растительностью. Это указывает на аэротехногенное загрязнение растительности данными поллютантами, которое может приводить к вторичному загрязнению почв через локальный круговорот в системе «растение -почва».
Наличие экологических проблем в городах обосновывает необходимость исследования биоты, в частности энтомокомплексов промышленных зон, результаты которого могут найти применение при биоиндикации загрязнения среды. Для оценки влияния техногенных загрязнений на представителей почвенной биоты часто используют жужелиц [19-20]. Исследование содержания ТМ в жужелицах, обитающих в почвах г. Архангельска, ранее не проводились. Ряд подобных исследований был проведен в г. Тула, согласно им, количество Zn и ^ в жужелицах превышает ПДК в 2 - 3 раза [19]. Концентрация ТМ в жужелицах коррелирует с их содержанием в почве и растениях, и может быть использована для биоиндикации антропогенного воздействия на экосистемы промышленных
территорий города.
Таким образом, состояние почвенного-растительного покрова и почвенной биоты являются одними из основных индикаторов экологического состояния городских территорий.
1.1 Кумуляция и миграция соединений тяжелых металлов в почвах
Почва - это своеобразный природный цех, где целенаправленно действуют процессы перевода жизненно важных химических элементов в подвижное и доступное растениям состояние, либо их закрепление и накопление. Основными процессами, в которые вовлечены ТМ, являются процессы адсорбции, миграции, трансформации, транслокации растениями, выноса в грунтовые воды и включения в биогеохимические круговороты [21]. Локализация форм ТМ зависит от ряда факторов: количества и состава соединений, унаследованных от материнской породы и поступающих из антропогенных источников, взаимодействия с компонентами почв и почвенных растворов при вторичном перераспределении. Характер этих взаимодействий связан со свойствами ионов металлов и с составом и свойствами почв. Формы нахождения ТМ в почвах определяют их подвижность, миграционную способность, доступность живым организмам и токсичность [2224].
Первичные минералы исходных пород — основной источник всех микроэлементов почвы. Установлена принадлежность микроэлементов к определенным группам минералов, она обусловлена строением атома элемента и кристаллохимией минералов: 1 группу составляют элементы, изоморфно замещающие атомы в решетке минералов, 2 группа — элементы,
адсорбированные на поверхности или в дефектах структуры, в пустотах решеток минералов, 3 группа — микроэлементы, входящие в состав акцессорных минералов [6]. Изоморфное замещение возможно в рядах минералов: шпинели ^п), оливин ^п), турмалин ^п), гиперстены ^п). Магнетит FeFe2O3 может иметь состав CuFe2O3, MnMn2O4 и изоморфно содержать Zn,
Необходимо отметить, что Zn, Cu и Pb концентрируются в изверженных породах среднего состава (андезиты, базальты), в осадочных породах (железистые и марганцевые руды, бокситы). В зависимости от геологического строения и развития породы среднее содержание химических элементов может различаться, для почв Крайнего Севера, по данным А.П. Виноградова, кларки химических
Л Л Л
элементов следующие (% массы): ^ - 1*10- ; Zn — 3,9 *10- ; Pb — 1,9* 10- , при
Л
этом содержание в земной коре (% массы): ^ - 4,7*10- ; Zn — 8,3 *10- ; Pb —
-5
1,6* 10- . Данные свидетельствуют о том, что кларки Pb в почве и земной коре отличаются незначительно (элемент мало доступен для миграции), а кларки ^ и Zn в земной коре намного выше, чем в почве, что говорит о разрушении почвообразующих минералов и доступности данных элементов живым организмам [25].
Микроэлементы техногенного происхождения обычно попадают на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от физических и химических свойств почвы (рисунок 1.1) [26]. Часть металлов проникает внутрь почвенной толщи при нисходящем токе почвенной влаги. ТМ, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии. Необходимо отметить, что характер вертикального распределения металлов в городских ландшафтах существенно отличается: независимо от типа почв характерен регрессивно - аккумулятивный тип перераспределения.
Рисунок 1.1 - Схема трансформации соединений ТМ в почве [9, 27]
В целом на характер перераспределения поллютантов в профиле почв оказывает влияние комплекс почвенных факторов: гранулометрический состав почв, реакция среды, содержание органического вещества, катионообменная способность, наличие геохимических барьеров, дренаж [9-10, 28-29].
Интенсивность водной миграции элементов в значительной степени зависит от рН почвенного раствора. ТМ лучше растворяются и мигрируют в кислой среде, и при сдвиге рН в щелочную сторону происходит снижение их растворимости, которое характеризуется величиной рН начала осаждения (для Си(ОН)2 рН=5,4; для 7п(ОН)2 рН=5,2; для РЬ(ОН)2=6,0). Это объясняется тем, что в кислой почве наблюдается повышенное содержание Н+, которое способствует переводу нерастворимых соединений металлов в растворимые формы, например, для меди он протекает по схеме (уравнение 1.1) [21].:
СиСОз! + 2Н+ +2Ш-з^ Си(ШзЬ + Н2О + СО2Т,
Сиз(РО4Ы + 6Н+ ^ 3Си2+ + 2Н3РО4 (1.1)
Содержание органического углерода является еще одним важным показателем в аккумуляции металлов, так как в первую очередь характеризует содержание гумусовых кислот, которые образуют с металлами комплексные соединения, способствуя их закреплению в почве.
Содержание физической глины напрямую влияет на содержание металлов, так как глинистые компоненты почвы обладают хорошей способностью к адсорбции металлов на своей поверхности. Однако процесс адсорбции является комплексным, и здесь существенную роль играют значения рН и Еh почвенного раствора, согласно правилу П.А. Ребиндера вещества адсорбируются тем лучше, чем ниже их растворимость. Соответственно, чем ближе условия почвенного раствора к рН начала осаждения, тем выше будет адсорбционная способность [9, 21]. На способность ионов адсорбироваться почвой оказывают существенное влияние свойства самих ионов, наиболее показательные из которых - ионный потенциал (цСи2+= 2,5; ц гп 2+= 2,41; цРЬ4+= 5,26; цРЬ2+= 1,59) и радиусы ионов (г си2+= 0,8; г 2п2+ = 0,83; гРЬ4+= 0,76; гРЬ2+= 1,26), таким образом, лучшую способность к адсорбированию из растворов проявляют поливалентные ионы, а среди ионов одинаковой валентности - имеющие большой радиус и ионный потенциал [30-31].
Катионообменная способность (ЕКО) почв зависит от минералогического состава илистой фракции, а также от количества органического вещества. Чем выше ЕКО (способность глинистых минералов стехиометрически связывать катионы металлов, обменивая их на другие катионы), тем больше ТМ удерживает почва и тем меньше их поступает в растения и живые организмы. Избыток влаги, наоборот, способствует переходу металлов в растворимые формы и повышает их доступность растениям [32].
Если создать анаэробные условия, то активность микроорганизмов увеличится, тем самым повысится доступность ТМ растениям. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм металлов и тем самым снижают их миграционную способность [33].
Функционирование почвенно-растительного комплекса предполагает
различные формы миграции, реализуемые как в рамках внутренних (внутри почвенно-растительного комплекса), так и внешних потоков [21].
Миграция является результатом нескольких одновременно протекающих процессов: диффузии и массопереноса, биологического круговорота, жидкого и твердого стока. Для ТМ характерны водная и воздушная миграции. Интенсивность химических, физических и физико-химических процессов миграции ТМ в почве связана функциональными зависимостями с процессами сорбции-десорбции и различными формами ТМ [21].
Таким образом, металлы, поступающие в почву или находящиеся в ней, подвергаются различным превращениям. На участках с техногенными источниками загрязнения среды ТМ одновременно проявляются все три типа процессов. Городские почвы часто подвержены долговременному, но малоинтенсивному воздействию большого числа маломощных источников загрязнения, что способствует более прочному закреплению ими ТМ техногенного происхождения [21, 34].
1.2 Трансформация соединений тяжелых металлов в почвах
Почвы - многокомпонентные, открытые и динамичные системы, где полное равновесие между компонентами никогда не достигается. В почвах всегда можно обнаружить самые различные формы соединений ТМ, для того чтобы ориентироваться во всем многообразии, оценить влияние различных факторов на их трансформацию, необходима их систематизация [3].
Большинство авторов [4, 9, 10, 17, 29, 35- 41] по механизму взаимодействия металла с почвенными компонентами и по способам извлечения ТМ из состава
почвенных компонентов выделяют две группы соединений ТМ в почвах: непрочно и прочно связанные с почвенными компонентами.
Под группой понимается совокупность соединений металлов, сходных по прочности связи с почвенными компонентами, и потому обладающих близкой миграционной способностью и биологической доступностью [3, 29].
1. Группа непрочно связанных соединений включает ТМ, находящиеся в обменном и специфически сорбированном состоянии на поверхности почвенных частиц. Данная группа соединений является наиболее важной с экологической точки зрения, так как они поступают в растения и мигрируют в сопредельные среды.
2. Группа прочно связанных соединений: включает ТМ, прочно закрепленные в структурах первичных (пример, франклинит 7пБе2О4) и вторичных минералов силикатной и несиликатной природы (Си2БЮ4, виллемит 7п2БЮ4), а также находящиеся в составе трудно растворимых солей и устойчивых органических и органоминеральных соединений.
Характеристика данных групп и условий их формирования приведена в приложении 1, таблицы 1, 2.
Внутри каждой группы металлов также наблюдается неоднородность по прочности связи и, следовательно, они могут быть фракционированы по этому показателю. Фракцией называется часть группы, отличающаяся от других частей той же группы формой связи с тем или иным почвенным компонентом. Набор выделяемых из почвы фракций может быть различным, он определяется целями исследований, особенностями исследуемых почв.
На содержание непрочно связанных соединений оказывают воздействие следующие факторы: адсорбционно-десорбционное равновесие, ионный обмен и поверхностное комплексообразование. Они характеризуются высокой скоростью протекания реакций и низкой энергией активации. Факторы, влияющие на протекание реакций взаимодействия ТМ с почвенными компонентами различные. Ведущим фактором для реакций сорбции или десорбции является размер поверхности частиц и ее качество (сродство к элементу), для реакций ионного
обмена - обменные центры (тоже качество поверхности), для образования поверхностных комплексов - присутствие комплексообразователей. Экстрагенты должны быть способны к этим реакциям; и обеспечить переход в раствор соответствующих соединений металлов.
Основными факторами, контролирующими содержание прочно связанных соединений, являются хемосорбционное, десорбционное равновесие, окклюзия, изоморфное замещение, а в загрязненных карбонатных почвах также осаждение или растворение труднорастворимых солей. Данные процессы, в отличие от ранее рассмотренных реакций для непрочно связанных соединений, требуют большого количества энергии, и высвобождение металла из состава этих соединений протекает с очень малой скоростью. Ведущим фактором в образовании осадков на поверхности твердых частиц или в виде отдельных фаз является уровень рН и концентрация ионов, вступающих в реакцию, для остальных процессов - размер и качество поверхности частиц и внутриструктурной организации минералов [3, 10, 42].
По соотношению непрочно связанной (НС) и прочно связанной групп (ПС) соединений можно характеризовать подвижность металла в почве и выразить ее в виде показателя подвижности Кп, уравнение 1.2 [3]:
Кп = НС/ПС (1.2)
Двухзарядные катионы рассматриваются как основные и наиболее подвижные формы металлов, но в почвах встречаются и другие формы, например анионные, или нейтральные молекулы (приложение 2, рисунок 1).
Подвижные соединения химических элементов - важнейшая группа химических веществ в почве. Они обуславливают возможность выполнения почвой ее основных экологических функций. Для получения адекватной оценки уровня загрязнения необходимо изучить содержание и соотношение этих подвижных (трансформационных) форм.
Формы металлов подразделяются по ассоциации с теми или иными почвенными компонентами (органическим веществом, гидроксидами железа и марганца, карбонатами, сульфидами), по характеру связи с почвенными частицами (обменные, специфически и химически сорбированные, окклюдированные), по способности высвобождаться при изменении факторов окружающей среды: рН, Е^ концентрации раствора. Выделяют мобильные соединения (источник и ближайший резерв металлов для растений) - актуальный резерв, фиксированные соединения (потенциальный резерв) и примеси в минералах (стратегический резерв) [3, 4, 16, 29, 43].
Различают также формы, связанные с разными гранулометрическими фракциями почв. К формам, не связанным только с одним определенным компонентом почвы, относят водорастворимые, обменные, специфически сорбированные или кислоторастворимые [3].
Похожие диссертационные работы по специальности «Экология (по отраслям)», 03.02.08 шифр ВАК
Соединения тяжелых металлов в почвах Нижнего Дона, их трансформация под влиянием природных и антропогенных факторов2008 год, доктор биологических наук Минкина, Татьяна Михайловна
Оценка техногенной трансформации почв в районе воздействия горно-металлургического комбината (на примере Красноуральского промузла)2021 год, кандидат наук Маричев Максим Сергеевич
Поглощение меди, свинца и цинка черноземами Нижнего Дона2009 год, кандидат биологических наук Гапонова, Юлия Ивановна
Соединения тяжелых металлов в почвах Нижнего Дона как показатель их экологического состояния2009 год, кандидат биологических наук Манджиева, Саглара Сергеевна
Фракционный состав соединений тяжелых металлов в черноземах обыкновенных Нижнего Дона2014 год, кандидат наук Бурачевская, Марина Викторовна
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Коновалова Ольга Николаевна, 2019 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абдуажитова, А. М. Поглощение свинца каштановыми почвами Семипалатинского Прииртышья: автореферат дис. ...канд. хим. наук: 03.00.16/Абдуажитова А.М. - Барнаул, 2005. - 20 с.
2. Гулькина, Т.И. Адсорбция меди основными типами почв Семипалатинского Прииртышья: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.27, 03.00.16 / Гулькина Т. И. - Швосибирск, 2003. - 22 с.
3. Минкина, Т.М. Соединения тяжелых металлов в почвах ^жнего Дона, их трансформация под влиянием природных и антропогенных факторов: дис. ... докт. биол. наук : 03.00.27, 03.00.16 / Минкина Т. М. - Ростов-на-Дону, 2008. - 172 с.
4. Минкина, Т.М. Взаимодействие тяжёлых металлов с органическим веществом чернозема обыкновенного/ Т. М. Минкина, Г.В. Мотузова, О.Г. Hазаренко // Почвоведение. - 2006. - № 7. - С. 804-811.
5. Мотузова, Г.В. Соединения химических элементов в почвах как природная система / Г.В. Мотузова // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение. - 1994. -№3. - С. 55-63.
6. Мотузова, Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг / Г.В. Мотузова. - 2-е изд. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 168 с. - ISBN 978-2-397-00140-3.
7. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии. - М.: Академия, 2006. - 400 с. - ISBN: 5-7695-1098-6.
8. Корельская, Т.А. Особенности накопления биофильных элементов растениями на различных типах почв Архангельска/ Т.А. Корельская, Л.Ф. Попова, E.H. Шквасина // Фундаментальные исследования: Мат. Международной конференции (Италия). - М: Академия Естествознания, 2009. - С. 45-47.
9. Никитина, М. В. Эколого-химическая оценка загрязнения ТМ основных урболандшафтов Архангельска: дисс. ... канд. Хим. наук: 03.02.08/ Никитина М. В. - Архангельск, 2011. - 174 с.
10. Попова, Л.Ф. Химическое загрязнение урбоэкосистемы Архангельска: монография/ Л.Ф. Попова- Архангельск. Изд-во САФУ, 2014. - 231 с.
11. Репницына О. Н. Подвижные и неподвижные формы цинка в почвах урболандшафтов г. Архангельска. / О. Н. Репницына // Материалы XVII Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» по фундаментальным наукам; секция «Почвоведение».- М: МАКС Пресс, 2010. - С. 237-240.
12. Коновалова О.Н., Попова Л.Ф. Содержание цинка и меди в основных компонентах урбоэкосистемы Архангельска. / О. Н. Коновалова, Л.Ф. Попова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология родного края:проблемы и пути их решения»; секция «Мониторинг техногенного загрязнения». - Киров: Изд-во ООО «ВЕСИ», 2014. - С. 75-79.
13. Коновалова О. Н. Содержание цинка и меди в почвенных беспозвоночных г. Архангельска // О. Н. Коновалова, Л.Ф. Попова// Сборник тезисов "II Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых"; секция «Экология и природопользование». - Сыктывкар: Изд-во Сыктывкарского госуниверситета, 2014. - С. 51.
14. Никитина М.В., Репницына О.Н. Трансформация подвижных форм тяжелых металлов на примере цинка, меди и свинца в почвах урболандшафтов г. Архангельска. Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования. 13-18 августа 2012. Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. 2012. Кн. 2. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. С.119.
15. Попова Л.Ф., Репницына О.Н. Тяжелые металлы (медь и цинк) в почвенно-растительном покрове Архангельска. Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования. 13-18 августа 2012.
Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. 2012. Кн. 3. Петрозаводск: Карельский научный центр РАИ. С.183.
16. ^квасина, E.H. Биогеохимическая индикация экологического состояния почвенно-растительного покрова центральной части г. Архангельска / E.H. Шквасина, Л.Ф. Попова, Т.А. Карельская, Ю.М. Шконова. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2009. - 243 с. - ISBN 978-5-261-00427-1.
17. Коновалова О.К, Попова Л. Ф. Адсорбция цинка сезоннопромерзающими техногенно измененными почвами г. Архангельска // Вестн. Сев. (Арктич.) федер. ун-та. Сер.: Естеств. науки. 2014. № 4. С. 155-164.
18. Корельская, Т.А. Особенности накопления элементов питания и тяжёлых металлов в почвах и растениях в условиях промышленного города / Т.А. Корельская, Л.Ф. Попова // Естествознания и гуманизм: Сб. научн. работ. Т.2. -Томск: Изд-во СГМУ, 2005. - № 4. - С.38.
19. Емец, В. М. Биоразнообразие/ Емец В. М. - М: МСХА, 1987. - 485 с.
20. Бутовский, Б.О. Экологические аспекты энтофауны промышленных зон г. Тулы: автореф. дис. ...докт. биол. наук: 03.00.27/ Бутовский Б. О. - Тула, 2005. -30 с.
21. Летувнинкас, А.И. Антропогенные геохимические аномалии и природная среда: учеб. пособие / А.И. Летувнинкас. - Томск: Изд-во ШЛ, 2005. - 290 с. -ISBN 5-89503-157-9.
22. Переломов, Л.В. Формы Mn, Pb и Zn в серых лесных почвах Среднерусской Возвышенности / Л.В. Переломов, Д.Л. Пинский // Почвоведение. - 2003. - №6. - С. 682-691.
23. Попова, Л.Ф. Почвы как индикатор техногенного загрязнения окружающей среды/ Л.Ф. Попова, Ю.М. Пермогорская // Вестник ПГУ Сер. Естественные и точные науки. - 2004. - Вып. 1(5). - С. 25-35.
24. ^китина М.В., Попова Л.Ф., Репницына О.Н Трансформация подвижных форм цинка и меди в почвах природных и промышленных ландшафтов г. Архангельска// Вестник МГОУ. Серия «Естественные и точные науки». М.: Изд-во МГОУ, 2012. № 4. С. 123-127.
25. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах Мира. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 237 с.
26. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. /
A. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир, 1989. - 439 с. - ISBN 5-03-000922-1.
27. Рассеянные элементы в бореальных лесах/ В.В. Никонов, Н.В. Лукина,
B.С. Безель и др.; под общ. ред. А.С. Исаева. - М.: Наука, 2004. - 616 с. - ISBN 502-033044-2.
28. Наквасина, Е.Н. Почвы Архангельска. Структурно-функциональные особенности, свойства, экологическая оценка/ Е.Н. Наквасина, Ю.М. Пермогорская, Л.Ф. Попова. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006 - 124 с. - ISBN 5261-00292-9.
29. Попова Л.Ф., Никитина М.В., Репницына О.Н. Трансформация подвижных форм цинка в почвах г. Архангельска / Л.Ф. Попова, М.В. Никитина, О.Н. Репницына// Вестник ПГУ Серия «Естественные и точные науки». -Архангельск: Изд-во Поморского государственного университета, 2010. - № 4. -
C.65-71.
30. Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия. - М.: Логос, 2000. - 627 с.
31. Алексеенко, В.А. Эколого-геохимические изменения в биосфере. Развитие, оценка / В.А. Алексеенко. - М.: Университетская книга, Логос, 2006. -520 с.
32. Орлов, Д.С. Химия почв/Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова. -М.: Высш.шк., 2005.-558 с.
33. Плеханова, И.О. Трансформация соединений тяжелых металлов при увлажнении: автореф. дис. ...докт. биол. наук: 03.00.27/ Плеханова Ирина Овакимовна. - М., 2008. - 51 с.
34. Ладонин, Д.В. Влияние компонентов почвы на поглощение тяжелых металлов в условиях техногенного загрязнения / Д.В. Ладонин, М.М. Карпухин // Почвоведение. - 2008. - № 11. - С. 105-115.
35. Ладонин Д.В. Соединение тяжелых металлов в почвах — проблемы и методы изучения/Д.В. Ладонин// Почвоведение.-2002. - № 6.- С. 682-692.
36. Зырин, Н.Г. Узловые вопросы учения о микроэлементах в почвоведении. Докл. на соиск. уч. степ. докт. биол. наук. - М.: Изд-во МГУ 1968.-38 с.
37. Мотузова, Г.В. Формы соединений микроэлементов в субтропических почвах Западной Грузии: автореф.дис.....канд.биол.наук.- М. 1972. - 24 с.
38. Зырин, Н.Г., Мотузова, Г.В., Симонов, В.Д., Обухов, А.И. Микроэлементы (бор, марганец, медь, цинк) в почвах Западной Грузии// Содержание и формы соединений микроэлементов в почвах. - М.: Изд-во МГУ, 1979. - 159 с.
39. Пинский, Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1997.- 166 с.
40. Карпухин, А. И., Сычев, В.Г. Комплексные соединения органических веществ почв с ионами металлов. -М.:Изд-во ВНИИА, -2005.-188 с.
41. Adriano, D.C. Trace elements in terrestrial environments. - New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2001. - P. 868p.
42. Водяницкий, Ю.Н. Формы цинка в загрязнённых почвах (обзор литературы)/ Ю.Н. Водяницкий// Почвоведение. - 2010. - № 3. - С. 293-302.
43. Наквасина, Е.Н. Биогеохимическая индикация экологического состояния почвенно-растительного покрова центральной части г. Ар-хангельска: монография/ Наквасина Е.Н., Попова Л.Ф., Корельская Т.А., Никонова Ю.М. -Архангельск: Изд-во АГТУ, 2009. - 243 с.
44. Садовникова Л.К. Использование почвенных вытяжек при изучении соединений тяжелых металлов/Л.К. Садовникова// Химия в сельском хозяйстве. -1997.- № 2.- С. 37-40 с.
45. Водяницкий, Ю.Н. Изучение тяжёлых металлов в почвах / Ю.Н. Водяницкий. - М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2005. -110 с. - ISBN 5-85941-207-Х.
46. Водяницкий, Ю.Н. Тяжёлые и сверхтяжёлые металлы и металлоиды в загрязнённых почвах/ Ю.Н. Водяницкий. - М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2009. - 184 с. - ISBN 978-5-85941-327-0.
47. Мотузова, Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. - М.: Эудиториал УРСС, 1999. -168 с.
48. Алексеев, Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.
49. Прохорова, Н.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях условиях техногенеза / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев // Вестник СамГУ Специальный выпуск. - 1996. - С. 125-147.
50. Кузнецов, А. Е. Прикладная экобиотехнология. В 2 кн. Кн 2. / А. Е. Кузнецов - М: БИНОМ, 2012. - 485 с.
51. Burghardt, W. Soils in urban and industrial environments / W. Burghardt // Zeitschrift fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde. - 1994. _ 157. - S. 205-214.
52. Школьник, М.Я. Микроэлементы в жизни растений / М.Я. Школьник. -Л.: Наука, 1974. - 252 с.
53. Корельская, Т.А. Роль почвы в накоплении тяжёлых металлов высшими растениями в условиях промышленного города / Т.А. Корельская, Л.Ф. Попова, В.П. Евдокимова// Природная и антропогенная динамика наземных экосистем: мат. Всеросс. конф. - Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2005. - С. 281-284.
54. Бутовский, Б. О. Загрязнение химическими поллютантами этнофауны г. Тулы/ Бутовский Б.О.// Теоретические и прикладные проблемы этнографии: тез. докл.Межд. научн. Конф.- М: 2002. - С.100-115.
55. Baars, M.A. Catches in pitfall traps in relation to mean densities of carabid beetles // Oecologia. Springer Verlag. Vol. 41 (1) 1979. P. 25-46.
56. Соболева-Докучаева, И.И., Солдатова, Т.А. Некоторые факторы определяющие эффективность ловушек Барбера // Научн. докл. высш. шк., Биол. науки. Т. 11. 1980. С. 96-101.
57. Алексеенко, В.А. Металлы в окружающей среде. Лесные ландшафты Северо-Западного Кавказа / В.А. Алексеенко, А.В. Суворинов, Е.В. Власова / М.: Университетская книга, 2008. - 264 с. - ISBN 978-5-98699-039-2
58. Ступин, Д. Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления. / Ступин Д. Ю. - СПБ: Лань, 2009. - 432 с.
59. Экологическая ситуация в Архангельской области: проблемы и перспективы оздоровления. - Архангельск: Центр экологических инвестиций, 2000. Часть1. - 58 с.
60. Состояние окружающей среды в муниципальном образовании «город Архангельск» в 2014 году. - Архангельск, 2015. - 64 с.
61. Состояние и охрана окружающей среды Архангельской области в 2008 году; под общ. ред. Л.Г. Доморощенова. - Архангельск, 2009. - 304с. - ISBN 9785-85879-522-3.
62. Состояние и охрана окружающей среды в муниципальном образовании «Город Архангельск» в 2004-2006 годах / А.Н. Никашина, Ж.Т. Федина, Л.В. Шошина [др.]. - Архангельск, 2007 - 57с. - ISBN 978-5-85879-444-8.
63. Л.Ф. Попова, К. С. Васюк, А. И. Васильева, О.Н. Репницына, И.Н. Бечина, Т. В. Усачева. Эколого-аналитическая оценка загрязнения тяжелыми металлами почвенного покрова городов Архангельской промышленной агломерации. Фундаментальные исследования. M.: Изд-во РАЕ, 2012. № 11(3). С. 731-734.
64. Наквасина, Е.Н. Ландшафтная организация территории г. Архангельска (на примере Кузнечевского промышленного узла) / Е.Н. Наквасина, Т.И. Думанская // Экологические проблемы Севера: межвуз. Сб. науч. Тр. / отв. Ред. Др с.-х. наук П.А. Феклистов. - Архангельск: изд-во АГТУ, 2007. Вып.10. С. 171.
65. Clemens, S. A long way ahead: unterstading and engineering plant metal accumulation/ S. Clemens, M.G. Palmgren, U. Kramer//Trends in Plant Science.2002.N7.P.309-315.
66. Тарханов, С.Н. Лесные экосистемы бассейна Северной Двины в условиях атмосферного загрязнения: диагностика состояния / С.Н. Тарханов, Н.А. Прожерина, В.Н. Коновалов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 333 с. - ISBN 57961-1507-6.
67. Hillenbrand, Th., D. Analyse der Emissionspfade und möglicher Emissionsminderungsmaßnahmen// Umweltforschungsplan des Bundesministerium für
Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit/ Umweltbundesamt. - Dessau. - 2005. -S. 87-97.
68. Майстренко В.Н. Тяжелые металлы для легких города [Электронный ресурс]/ В.Н. Майстренко// РОСТЕХНАДЗОР. Наш регион. - 2005. - № 3. - URL: http://www. energopress.ru/almaterials/php , 2005.
69. Потатауева, Ю.А. Агроэкологическое значение примесей тяжёлых металлов и токсичных элементов в удобрениях / Ю.А. Потатауева, Н.К.Сидоренкова, Е.Г. Прищеп // Агрохимия. - 2002. - №1. - С. 85-95.
70. Попова, Л.Ф. Комплексная эколого-химическая оценка и нормирование качества почвенно-растительного покрова городских экосистем (на примере Архангельска): дис. ... докт. биол. наук: 03.02.08/ Попова Л. Ф. - Архангельск, 2015. - 396 с.
71. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки почв для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 19.12.1984, № 4731. - М.: Стандарт информ, 2008. - 8 с.
72. Почва. Город. Экология / под общ. ред. Г.В. Добровольского. - М.: Фонд «За экологическую грамотность», 1997. - 320 с. - ISBN 5-88002-022-3.
73. Методические указания: Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: МУ 2.1.7.730-99 : утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 7.02.1999: ввод. в действие с 05.04.1999 . - М., 1999. - ISBN 5-75080487-9.
74. Csuroa, C. Environmental sampling and analysis for metals/ C.Csuroa, M.Csuros. - RC Press,2002. - 408 p.
75. ГОСТ 27262-87. Корма растительного происхождения. Методы отбора проб. Постановление Госкомитета СССР по стандартам от 30.03.1987, № 1073. -М.: Изд-во Стандартов, 2002. - 9 с.
76. Определение химического состава растительных материалов: учеб. пособие / В.П. Цыпленков, А.С. Федоров, Т.А. Банкина, Н.Н. Федорова / Под ред. В.П. Цыпленкова. - С.-Пб.: Изд-во СПб. ун-та, 1997. - 152 с.
77. Уфимцева, M. Д., Терехина Н.В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт - Петербурга. - СПб.: Наука, 2005. - 256 с.
78. Barber, H. Traps for cave - inhabiting insects // J. Elisha Mitchell Sci. Soc. 1931. Vol. 46. № 3. P. 259-266.
79. Heydemann, B. Über die Bedeutung der "Formalinfallen" für die zoologische Landesforschung// Faun. Mitt. Norddeutschland. 1956. Bd. 6. S. 19-24.Oxford, 1991. -P. 174.
80. Ващенко, ИМ. Практикум по основам сельского хозяйства. / ИМ. Ващенко, К.П. Ланге, M.H Mеркулов. - M.: Просвещение, 1982. - 399 с.
81. ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО. Постановление Госкомитета 204 СССР по стандартам от 26.03.1985, № 820. - M.: Изд-во Стандартов, 1985. - 6 с.
82. ГОСТ 26423-85. Почвы. Mетоды определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки. По-становление Госкомитета СССР по стандартам от 08.02.1985, № 283. - M.: Изд-во Стандартов, 1985. - 10 с.
83. Теория и практика химического анализа почв; под общ. ред. Воробьёвой Л.А. - M: ГЕОС, 2006. - 400 с. - ISBN 5-89118-344-7.
84. ISO 11271:2002. Качество почвы. Определение окислительно-восстановительного (редокс) потенциала. Полевой метод. Soil quality. Determination of redox potential. Field method. ТС 190/SC 3. 17.10.2002. 17 с.
85. ГОСТ 26213-91. Почвы. Mетоды определения органического вещества. Постановление Комитета стандартизации и метрологии СССР от 29.12.1991, № 2389. Взамен ГОСТ 26213-84. - M.: Изд-во Стандартов, 1992. - 8 с.
86. Ганжара, Н.Ф. Почвоведение/ Ганжара Н.Ф. - M.: «Агроконсалт», 2001. -392 с.
87. Ганжара, Н.Ф. Практикум по почвоведению. / Ганжара Н.Ф., Борисов Т.А. - M.: «Агроконсалт», 2002. - 270 с.
88. ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.36-02. Mетодика измерений валового содержания кадмия, кобальта, марганца, меди, никеля, свинца, хрома и цинка в почвах,
донных отложениях, осадках сточных вод и отходах методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Утвержден: ФГУ Центр экологического контроля и анализа, 06.08.2002. - М. 2002. - 21 с.
89. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под ред. Н.Г.Зырина, С.Г. Малахова. - М.: Московское отделение гидрометеоиздата. 1981. - 108 с.
90. РД 52.18.289-90. Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. [Электронный ресурс]. Утвержден Государственным комитетом СССР по гидрометтиорологии. - М. 1990. - URL: http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_16135.htm. (дата обращения 11.12.2012).
91. ГОСТ 26487-85. Почвы. Определение обменного кальция и обменного (подвижного) магния методом ЦИНАО. Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 26.03.1985, № 820.- М.: Изд-во Стандартов, 1985.-14 с.
92. Tessier, A. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals /A.Tessier, P. G.C.Campbell, M. Bisson //Anal. Chem. - 1979. - k 51. - P. 844-851.
93. Коновалова О.Н., Попова Л.Ф., Шпынова А.А. Механизмы закрепления меди техногенно измененными почвами г. Архангельска. // Вестн. Сев. (Арктич.) федер. ун-та. Сер. : Естеств. науки. 2016. № 1. С. 80-88.
94. Репницына О. Н., Попова Л. Ф. Трансформация подвижных форм меди в сезонопромерзающих почвах города Архангельска. Арктика и Север. Серия «География, биология». Архангельск: Изд-во САФУ, 2012. № 9. С. 1 - 15.
95. ГОСТ 30692-2000. Межгосударственный стандарт. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. Постановление 206 Государственного Комитета РФ по стандартизации, метрологии и сертификации от 11.05.2001, №
203-ст. Взамен ГОСТ 27995-88 в части 2 и ГОСТ 27996-88 в части 2 // Комбикорма. Ч. 7. Корма растительные. Методы анализа - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002. - С. 114-125.
96. Крыжановский, О. Л. Жуки подотряда Adephoga/ Крыжановский О. Л - Л: Наука, 1983. - 341с.
97. Vik, E.A.Remediation of Contaminated Land, Technology Implementation in Europe: A report from the Contaminated Land Rehabilitation Network for Environmental Technologies/ E.A. Vik, P.Bardos.2002.188 p. http://www.clarinet.at/library/WG7_Final_Report. Pdf.
98. Sparks, D.L. Environmental soil chemistry. / D.L. Sparks - San Diego, CA: Academic Pr., 1995.- 352 p.
99. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве: утв. Минздравом СССР 05.08.1982, № 2609-82. - М.: Минздрав, 1982.
100. Гайдукова Н.Г. О трансформации тяжелых металлов в пахотном слое чернозема выщелоченного Западного Предкавказья/ Н.Г. Гайдукова, Н.А. Кошеленко, И.Н. Макарова// Научный журнал КубГАУ - 2007 -№ 27 (3). - С. 1-10.
101. Черников, В.А. ПДК как критерий экологического нормирования содержания тяжёлых металлов в окружающей среде / В.А. Черников, О.А. Соколов// Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии. Сб. статей. - М: Изд-во МСХА, 2004. - С. 234-237.
102. Дьяченко, В.В. Экосистемные принципы нормирования подвижных форм тяжёлых металлов в почвах Краснодарского края/ В.В. Дьяченко, Е.А.Ляшенко, Д.Ю. Бургонский// Вестник СамГУ - 2008. - №3. - С. 184-191.
103. МУ 2.1.7.730-99. Методические указания: Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест: утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 7.02.1999: ввод. в действие с 05.04.1999. - М. 1999. - 20 с.
104. Дмитриев, Е.А. Математическая статистика в почвоведении/ Дмитриев Е.А. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 320 с.
105. Строганова, М.Н. Городские почвы: опыт изучения и систематики (на примере почв юго-западной части Москвы) / М.Н. Строганова, М.Н. Агаркова // Почвоведение. - 1992. - №7. - С. 16-24.
106. Andersen, A. Densities of overwintering carabids and staphylinids (Col., Carabidae and Staphylinidae) in cereal and grass fields and their boundaries // Zeitschr. angew. Entomol. Bd. 121 (2) 1997. S. 77-80.
107. Covallaro, N. Activities of Cu and Cd in solutions as affected by pH. / N.Covallaro, N.B. Mc.Bride // Soil Sci. Amer. J. - 1980. Vol.44. - k 4. - _. 729-732.
108. Попова, Л.Ф. Тяжёлые металлы в окружающей среде района Архангельского промышленного узла / Л.Ф. Попова, В.П. Евдокимова // Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура: Мат. международной конф. (20-24 июня 2000 г).- Архангельск, 2000. - С. 183.
109. Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв/ Г.В. Мотузова, О.С. Безуглова.- М.: Академический проект; Гаудеамус, 2007 — 237 с.
110. Перельман, А.И. Геохимия ландшафта / А.И. Перельман, Н.С. Касимов. -М.: Астрея-2000, 1999. - 341 с. - ISBN 5-7594-0077-0.
111. Наквасина, Е.Н. Экологическое состояние почв луговых агроландшафтов Архангельска / Е.Н. Наквасина, С.В. Любова, М.В Никитина // Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов: материалы науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева (14-16 сент. 2010 г.): VII Сибирцев. чтения. - Архангельск: КИРА, 2010. - С 281-284.
112. Попов, А.И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование под ред. Е.И. Ермакова.- СПБ.: Изд-во С.- Петерб. Ун-ва, 2004.-248 с.
113. Ильин, В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение / В.Б. Ильин -Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.
114. Титова, В.И. Особенности аккумуляции и распределения тяжёлых металлов в почвенном покрове промышленного города / В.И. Титова, М.В. Дабахов // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. Тез. докл. Всерос. конф., 24-25 апр. 2002 г., г. Москва. - М., 2002. - C. 437.
115. Ильин, В.Б. О надёжности гигиенических нормативов содержания тяжёлых металлов в почве / В.Б. Ильин // Агрохимия. - 1992. - №12. - С. 78-85.
116. Ильин, В.Б., Относительные показатели загрязнения в системе почва-растение/ В.Б. Ильин, М.Д. Степанова // Почвоведение. - 1979. - № 11. - С. 6167.
117. Клименьтев, А.И. Геоэкологическая оценка почвенного покрова урбанизированных территорий (на примере г. Оренбурга) / А.И. Климентьев, И.В. Ложкин, А.П. Трубин; Екатеринбург : УрО РАН, 2006. - 181 с. - ISBN5-7691-1668-4.
118. Мажайский, Ю.А. Агроэкология техногенно загрязнённых ландшафтов / Ю.А Мажайский С.А. Торбатов, Н.Н. Дубенок, Ю.П. Пожогин. - Смоленск: Маджета, 2003. - 384 с. - ISBN 5-98156-005-3.
119. Пилюгина М. В. Экологический биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты/ М.В. Пилюгина, Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская. - Архангельск: Изд-во ПГУ, 2007.- 48 с.
120. Сахомин, А. П. Трансформация соединений тяжелых металлов в почвах Нижнего Дона: Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. биол. наук: 03.02.08/ Самохин А.П. - Ростов-на-Дону, 2003. - 43 с.
121. Уфимцева, М.Д. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга / М.Д. Уфимцева, Н.В. Терехина. - СПб.: Наука, 2005. - 339 с. - ISBN 5-02-026219-6.
122. ГН 2.1.7.020-94. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг) (Дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91). Постановление Госкомсанэкиднадзор России от 27.12.1994, № 13. -М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1995. - 3 с.
123. Соколова, Т.А. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен: учеб. пособие по некоторым главам химии почв / Т.А. Соколова, С.Я. Трофимов. - Тула: Гриф и К, 2009. - 172с.
124. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М^ЦИЙАО, 1992. - 61 с.
125. Сорокина, Е.П. Геохимическая характеристика ландшафтов при геоэкологических исследованиях (север Западной Сибири) / Е.П. Сорокина, И.Е. Батрка, КК. Дмитриева // Геоэкологические проблемы современности: доклады 3 -й Международной конференции, Владимир, 23-25 сентября 2010 г. - Владимир: ВГГУ, 2010. - С. 285-287.
126. Зыкова, ЕК Шкопление тяжелых металлов в почвах техногенных ландшафтов на примере Северодвинского промышленного района: дис. ... канд. геогр. наук: 25.00.36 / Зыкова Е. H. - Архангельск, 2007. - 128 с.
127. Жиров, В.К. Структурно-функциональные изменения растительности в условиях техногенного загрязнения на Крайнем Севере / В.К. Жиров, Е.И. Голубева, А.Ф. Говорова, А.Х. Хаитбаев; под. общ. ред. Е.Е. Кислых ; Полярно-альп. Ботан. Сад-ин-т КЩ РАК - М.: Шука, 2007. - 166 с. - ISBN 978-5-02035651-1. Л
128. Ефремов, А.А. Влияние экологических факторов на химический состав некоторых дикорастущих растений Красноярского края / А.А. Ефремов, КВ. Шаталина, ЕК Стрижева, Г.Г. Первышина // Химия растительного сырья. - 2002. - №3 - С. 53-56.
129. Прохорова, КВ. Аккумуляция тяжёлых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье / КВ. Прохорова, КМ. Матвеев, В.А. Павловский. - Самара: Самар.ун-т, 1998. - 97 с. - ISBN 5-02018385-7.
130. Белоголова, Г.А. Закономерности распределения и формы нахождения тяжёлых металлов в техногенно-трансформированных чернозёмах Южного Приангарья и Северо-Восточного Китая/ Г.А. Белоголова, О.Н Гордеева, П.В. Коваль, К.Х. Джао, Г.Л. Гао // Почвоведение. - 2009. - №4. - С. 429-440.
130. Кулагин, А.А. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей / А.А. Кулагин, Ю.А. Шагиева ; под общ. ред. член-корр. РАЙ Г. С. Розенберга. - М.: Шука, 2005. - 190 с. - ISBN 5-02-033450-2.
131. Протасова Н.А. Химические элементы в жизни растений / Н.А. Протасова, А.Б. Беляев // Соросовский образовательный журнал. Т. 7. - 2001. - № 3. - С. 25-32.
132. Гонгальский К.Г. Почвенные беспозвоночные как биоиндикаторы промышленного воздействия в лесных экосистемах Центра Европейской России : автореф. дис. ...канд. биол. наук: - Москва, 2004, 160 с.
133. Коновалова О.Н., Попова Л.Ф. Филиппов Б.Ю. Почвенные беспозвоночные как биоиндикаторы техногенного воздействия на экосистему г. Архангельска. Живые и биокосные системы. Рубрика экология. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. №3.
134. Григорьева, Т. И. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на мобилизацию подвижных питательных веществ в почве и их накопление в овощах и картофеле: дисс. ... канд. сельскохоз. наук: 06.01.04/ Григорьева Т.И. -Кемерово, 2007. - 115 с.
135. Попова, Л.Ф. Роль почвы в накоплении тяжёлых металлов и элементов питания в условиях промышленного города/ Л.Ф. Попова, Т.А. Корельская // Вестник Поморского университета. Сер. Естественные и точные науки. - 2005. -Вып. 2(8). - С. 48-56.
136. Лозановская, И.Н., Орлов, Д.С., Садовникова, Л.К., Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: учеб. пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1998. - 287 с.
137. Ладонин, Д.В. Изучение механизмов поглощения Си (II), (II) и РЬ (II) дерново-подзолистой почвой / Д.В. Ладонин, О.В. Пляскина // Почвоведение. -2004. - №5. - С.537-545.
138. Ларионов, М.В. Особенности накопления тяжёлых металлов в почвенных экосистемах Саратовского Поволжья / М.В. Ларионов, Н.В. Ларионов // Вестник ОГУ - 2010. №1 (107)/ январь 2010. - С. 110-114.
139. Кузьменкова, Н.В. Техногенное загрязнение тяжёлыми металлами почв Северо-запада Кольского полуострова/ Н.В. Кузьменкова, Н.Е. Кошелева, К.В.
Глейм // Генезис, география, классификация почв и оценка почвенных ресурсов: материалы науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева (1416 сент. 2010 г.): VII Сибирцев. чтения. - Архангельск: КИРА, 2010. - С 288-292.
140. Лидин, Р.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ/ Р.А. Лидин, Л.П. Андреева В.А. Молочко. - М.: Химия, 1987. - 320 с.
141. Малиновский Д.Н. Адсорбция Sr (II), Cd (II) и Pb (II) на четвертичных отложениях Хибинского горного массива // Геохимия. 2002. - № 4. - С. 426-432.
142. Baeyens B. A mechanistic description of Ni and Zn sorption on Na-montmorillonite. Part I: titration and sorption measurements / B. Baeyens, M. Bradbury // Journal Contaminant Hydrology. 1997. - № 27. - P. 199-222.
143. Орлов, Д.С. Химия почв. - М.: Издательство МГУ, 1992. - 399 с.
144. Зырин Н.Г. Сорбция свинца и состояние поглощенного элемента в почвах и почвенных компонентах / Н.Г. Зырин, A.B. Сердюкова, Т.А. Соколова // Почвоведение. 1986. - № 4. - С. 39-44.
145. Петелин A.A. Влияние агрохимических средств на состояние свинца, кадмия и стронция в системе почва-растение: Автореф. дис. . к-та биол. наук. М.: МГУ, 2002. - 24 с.
146. Ильин, В.Б. Биогенная и техногенная аккумуляция химических элементов в почвах / В.Б. Ильин // Почвоведение. - 1988. - №7. - С. 124-132.
147. Губин, А.Н. Тяжёлые металлы (кадмий, цинк, медь, никель) в системе торфяная низинная почва - растение : автореферат дис. ... канд. сельскохоз. наук : 06.01.04/ Губин А.Н. - Санкт-Петербург, Пушкин, 2007. - 19 с.
148. Водяницкий, Ю.Н. Тяжёлые металлы и металлоиды в почвах / Ю.Н. Водяницкий. - М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. -84 с. - ISBN 978-5-85941-267-9.
149. Наквасина, Е.Н. Содержание и миграция тяжёлых металлов в системе почва-растение/ Е.Н. Наквасина, Л.Ф. Попова, Ю.М. Пермогорская, Т.А. Корельская // Вестник Поморского университета. Сер. Естественные и точные науки. - 2004. - Вып. 2(8). - С. 48-56.
150. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. - М.: Академия, 2006. - 400 с. - ISBN: 5- 7695-1098-6.
Таблица 1- Соединения ТМ прочносвязанные с почвенными компонентами [3, 70]
Группа ТМ, прочносвязанные с минеральными и органическими компонентами
металлов
С каким С минеральными компонентами С органическими компонентами
компонентом
почвы связан?
Выделяемая Остаточная С оксидами и С органическим веществом
фракция гидроксидами Бе, Мп, А1
Вещественны Силикатные Труднорастворимые соли Несиликатные Специфические органические
и состав минералы окристаллизованн соединения
фракции ые минералы
Форма ТМ во ТМ, входящий в Хемосорбированны Осадки Окклюдированны Хелатные Хемосорбционные
фракции кристаллическу ю решетку первичных и вторичных минералов е и окклюдированные соединения труднорастворимы х солей е соединения соединения комплексы
Процесс Изоморфное замещение, окклюзия Хемосорбция, окклюзия Осадкообразование Окклюзия Специфическая сорбция комплексообразование
Вид связи Донорно- Ионная Отсутствие Донорно-акцепторная, координационная,
акцепторная, химической связи водородная
водородная,
ионная,
ковалентная
Таблица 2 - Соединения ТМ непрочносвязанные с почвенными компонентами [3, 70]
Группа металлов ТМ, непрочно связанный с минеральными и органическими компонентами
С каким компонентом почвы связан? С минеральными компонентами С органическими компонентами
Выделяемая фракция Специфически сорбированные Обменные Комплексные
Вещественны й состав фракции На карбонатах На аморфных оксидах и гидроксидах Бе, Мп, А1 Ионообменные высокодисперсные органические, минеральные и органоминеральные компоненты почвы Специфически и неспецифически сорбированные органические соединения
Форма ТМ во фракции Поверхностные координационные соединения Поверхностные неспецифически сорбированные соединения (обменные) Поверхностные комплексные соединения
Процесс Специфическая сорбция Неспецифическая сорбция (ионный обмен) Специфическая сорбция
Вид связи Донорно-акцепторная, водородная Ион-ионная, ион-дипольная Донорно-акцепторная, координационная, водородная
Рисунок 1 - Подвижные формы цинка в поверхностных средах [70, 150]
бис(2-метилаланин)меди (II)
Рисунок 2, А - Химические формы меди в почвах и растениях [70, 150]
Рисунок 2, Б - Химические формы цинка в почвах и растениях [70, 150]
Формы соединений цинка и меди [3, 11, 29, 70]
Группа Формы соединений цинка Пример
Непрочно связанные соединения Водорастворимые соединения Катионы металлов и ионные ассоциаты, нейтральные молекулы: 2пОИ+, 2пС1+, 2пИС03+, 2п(ОИ)2, ^пС1з]-^п(0Н)з-,^пСЦ]2-, 2п0, 2п(0И)42", 2пС0з, 2пИС0з+, 2пИ2Р04+, 2пНР04, 2п(И2Р04)22",СиС12; СиСШзЬ; [Си(0Н)2С0з]2-; [Си0Н]+; [СиНС0з]+; [СиСЦ]2-, РЬСЬ, РЬ0Н+, РЬС0з и др.
Обменные соединения
Специфически сорбированные на поверхности твердых фаз (карбонатах и оксидах Fe, Мп)
Прочно связанные соединения Труднорастворимые соединения. Филлосиликаты, карбонаты, сульфиды, фосфаты, гидратированные оксиды металлов: 2пС0з; 2пз(Р04)2; Zn2Si0з, 2п0, 2п(0Н)2, ^п0Н)2С0з; виллемит2п2БЮ4, 2пз(0Н)б (С0з)2 , СuS, СиС0з; Сиз(Р04)2; Cu2Si0з, Си0,Си20; Си(0Н)2; (Си0Н)2С0з; Cu2Si04; Си(НР04), РЬз(Р0 4)2 , РЬз(Р0 4)з С1 и др.
Соединения, прочно связанные силикатами (наследуются от материнской породы).
Соединения, связанные с органическим веществом Гуматы и фульваты цинка и меди и комплексно-гетерополярные соли, хелатные соединения, сложные комплексные металлорганические соединения.
Соединения, связанные с минералами железа и марганца, алюминия ФранклинитZnFe204; цинк-гидроталькит 2пзЛ1(0Н)8 (С0з)0,5; керолит Si4(Znз)0lo (0Н)2, РЬ^ез^Ь (0Н)б ]2
Соединения ТМ с органическим веществом почвы 1. Хелатные комплексы. При образовании хелатов две или более донорные группы одной молекулы лиганда взаимодействуют с центральным ионом, образуются кольцевые структуры, пример, комплекс глицина с цинком
(1);
2. Органоминеральные соединения:
- простые гетерополярные соли (фульваты, гуматы ТМ), которые
растворимы и могут мигрировать в пределах почвенного профиля:
О
(ШОП),, (£0011),,
2+ _.
гк^
(ОЩ„
с о он
■1 МГ
соон
с—с
С С ООН)
ХООН
2 Г !<••'
(ОН),,
-I- Ме
'И
СООН
ПГ^ ЪМе + 2Н (2); 10 [-!),„ "'С—О О
(соом),, (с:оон)г
' 1|К — С— О— Мс — О — с — 1 "К - 2Н
(0Н)т О о (0Н),Г, (3).
- комплексно-гетерополярные соли образуются, когда ТМ входит в состав анионной части молекулы и образует хелаты, реагируя одновременно с двумя группами гумусовых кислот. Комплексно-гетерополярные соли не способны к участию в реакциях ионного обмена.
з. Сложные комплексные металлоорганические соединения, непрочно связанные и хорошо мигрирующие в пределах почвенного профиля.
где М - Fe(0H)2+ , Fe(0H)2+, Л1(0Н)2+ , Л1(0Н)2+, ГК - фрагмент гуминовых
кислот
4. Взаимодействие ТМ с соединениями железа, марганца и алюминия происходит путем замещения водорода в карбоксильной, гидроксильной группах с образованием солей
где М - Fe , Л1 , Я - фрагмент гуминовых или фульвокислот.
Высокая ионнаяхйла Медленная реаКция
Низкая ионная сила быстрая реакция
Рисунок 1 - Образование внешнесферного поверхностного комплекса [45]
Рисунок 2 - Схема основных сорбционных процессов [4, 45] Обозначения: OSC - внешнесферный комплекс; ISC - внутрисферный комплекс; ф металл
Рисунок 1 - Схема установки по отмыванию извлеченной почвы [58]
нндощнсннйя скважина
реагенты для скважл
обработки отбора
Рисунок 2 - Схема для отмывания участка почвы, методом in situ [58]
Приложение 7
Таблица 1 - Методы очистки загрязненных почв с использованием растений [50]
Метод Среда Загрязнения
Фитоэкстракция Почва, донные осадки Металлы, радионуклиды
Фитодезактивация Почва, донные осадки, загрязненная вода Радионуклиды
Фитотрансформация Почва, донные осадки Органические ксенобиотики, иногда металлы
Фитодеградация Почва, донные осадки Органические ксенобиотики
Фитоиспарение Почва, извлеченные донные осадки Металлы, органические загрязнения
Ризосферная биоремедиация Почва, донные осадки Нефть и нефтепродукты, ПАУ, ПХБ, пестициды, другие органические загрязнения
Изолирующий растительный покров Почва, извлеченные донные осадки, полигоны твердых бытовых отходов и хранилищ опасных отходов Различные загрязнения, твердые отходы
Фитоэкстракция
Фитодеградация Фитоиспарение
Ризосферная биоремедиация
Фитостабилизация Ризофильтрация
Рисунок 1 - Варианты фиторемедиации (ТМ - тяжелые металлы, ОЗ -органические загрязнители, ОЗт - трансформационные формы органических загрязнителей) [50]
Приложение 8
Таблица 1 - Растения, предложенные для удаления металлов методом фитоэкстракции [50]
Растение Аккумулирующие элементы Количество извлекаемого металла за сезон Примечание
Горчица сарептская РЬ, 2п, Си, Б, Сё, N1 РЬ - 0,4-35 г/кг сухой массы; 2п- 1-1,5 г/кг. Уменьшение содержания свинца в верхнем горизонте почве на 1 3% за один сезон вегетации с использованием добавок ЭДТА.
Альпийская ярутка (денежник) 2п, Сё Накопление в листьях до 40 ^п/кг сухой массы, удаление цинка до 30-100 кг/га за сезон. Относится к семейству крестоцветных
Горец РЬ, 2п, Сё 2п - 300-400 кг/га Используется в Западной Европе для очистки бывших военных полигонов
Ива РЬ, 2п, Сё НД Преимущество - высокая скорость роста и оборот растительной массы на загрязненном участке, образование защитного экрана для земли и предотвращение эрозии. Может служить источником древесины.
Слоновая трава Си, N1, Сё, Сг, РЬ, 2п 2п - 500 мг/кг Одновременно используется для фиторемедиации и как сырье для производства растительного волокна
Жгучая крапива Си, N1, Сё, Сг, РЬ НД Одновременно используется для фиторемедиации и как сырье для производства растительного волокна
Рожь посевная РЬ, 2п НД Используется в комбинации с внесением бактерий ЯЬоёососсшедш
Примечание: НД - нет данных.
СЦ} - промышленный ландшафт, - селитебный ландшафт,
О - лесной ландшафт, - луговой ландшафт
Рисунок 1 - Основные урболандшафты г. Архангельска
Приложение 10
Таблица 1 - Описание почвенного профиля почв реперных пробных площадей
Горизонт/мощность Описание
Луговой ландшафт (ПП ЛК-01-08)
Ад 0 — 2 см/ 2 см Дернина, темно-коричневая, слаборазложившаяся, уплотненная, свежая, густо переплетена корнями
А1 2 — 10 см/ 8 см Дерновый горизонт, желтый с коричневым оттенком, среднесуглинистый, мелкокомковатой структуры, плотный, влажный, пронизан корнями, переход в горизонт А1В ясный по ровной линии
А1В 10 — 24 см/ 14 см Переходный горизонт, светло-коричневый, легкосуглинистый, мелкокомковато-зернистой структуры, плотный, влажный, много корней, встречаются камни, переход в горизонт В ясный по волнистой линии
Почва: Аллювиальная луговая средне мощная среднесуглинистая кислая на глине
Лесной ландшафт (ПП ГЛ -Лес-01-08)
Оч 0 — 10 см/ 10 см Темно-коричневая, уплотненная, густо переплетена корнями
Т1 10 — 30 см/ 20 см Торфяной горизонт, коричнево-черной окраски, плотноватый, хорошо разложившийся, пронизан корнями ольхи и ивы
Т2 с 30 см Торфяной горизонт, рыже-коричневой окраски, мокрый, плотноватый, среднеразложившийся
Почва: низинная торфяная
Природный ландшафт (300 м. от д. Конецгорье)
Ад 1 — 2 см/ 2 см Слой бурый, густо пронизан корнями
А1 2 — 14 см/ 12 см Бурый, мелкокомковатый, среднесуглинистый, плотноватый, мелкопористый, новообразования: пропластки полимеризованного гумуса, червоточины, корневища; включения: камушки, уголь, влажный переход в другой горизонт мелкими затеками по прямой линии
В1 14 — 20 см/ 6 см Серовато-бурый, мелкокомковатый, среднесуглинистый, плотный, мелкопористый, мелкопористый, новообразования: пропластки полимеризованного гумуса, мелкие пятна железа, алюмосиликаты; червоточины; включения: мелкие обкатные пятна
Почва: луговая дерновая.
Селитебный ландшафт (1111 № 40, ул. Комсомольская, д.36)
Аё 0 - 3 см/3 см Серый, плотноватого сложения, супесь
Иё 3 — 12 см/9 см Светло-серый, плотноватого сложения, супесь
Щ! 12 — 23см/11 см Черно-серый, плотноватого сложения, супесь
Почва: реплантозем
Селитебный ландшафт (ПП № 60, перекресток ул. Логинова и пр. Троицкий)
№ а2 0 — 14 см/ 14 см Гумусированный, буровато-черный, супесчаный, непрочная комковатая структура, плотноватый; включения: металлические пластинки, куски древесины и угля <25 %; корней много; переход в следующий горизонт резкий, много крупных дождевых червей
Щ! а2 14 — 23 см/ 9 см Перемешанный, не сплошной, серо-желтый, супесчаный, комковатая структура плотного сложения, влажная; включения: камни, куски кирпича, стекла, уголь и др.
БИ а3 23 — 53 см/ 20 см Подстилающая порода (культурный слой), черновато-бурый, супесчаный, бесструктурный, плотноватого сложения
Почва: урбанозем, средне гумусированный с большим количеством строительных включений, среднемощный.
Селитебный ландшафт (ПП № 3, Петровский парк)
Ад 0 — 3 см/3 см Дернина, легкий суглинок, плотноватый; цвет-черно-бурый; состоит из остатков травянистой растительности (хорошо разложившейся), густое переплетение корнями растений
А1 3 — 23 см/20 см Плотноватый, бурый с гумусированными затеками, средне суглинистый, средне комковатый, среднекаменистый; новообразования: вкрапления глины, много червоточин; вкрапления: мелкие камни, обломки кирпича, стекла, уголь. Встречаются корневины, дендриты, переход к горизонту В ясный по слабо волнистой линии.
В от 23 см Легкий суглинок, цвет бурый, крупно комковатый, структура влажная, плотная, мелкопористая, средне каменистая; новообразования: вкрапления глины, железистые пятна, известняк; включения: стекла, мелкие обломки кирпича, камни. Встречаются корневины, дендриты.
Почва: культурозем
Промышленный ландшафт (ПП № П-06-07, Речной порт)
Аёвнас 0 — 12 см/12 см Дерновый, опесчаненный насыпной, от серо-черного до черновато- коричневого с бежевой присыпкой, свежий, плотноватый, мелкокомковатый, супесчаный, включает корни ивы и разнотравья, антропогенных включений мало, в виде разложившейся древесины, переход ясный по ровной линии
ТБ 12 - 42 см/ 30 см Торф с песком, от палево-желтого до рыже-бурый, от песчаного до торфа, от бесструктурного до листоватого, встречаются корни трав, антропогенных включений мало, в виде разложившейся древесины, кирпичей, переход в следующий горизонт четкий по волнистой линии
Щ! более 42 см Урбик перемешанный, от серого до серовато-бурого с темными пятнами, свежий, плотный, комковатый, от песчаного до среднесуглинистого, антропогенных включений мало, в виде обломков кирпичей и шлака.
Почва: реплантозем торфо-песчаный слабо гумусированный с малыми включениями строительного мусора.
Промышленный ландшафт (ПП № П-01-05, ул. Набережная Северной Двины, д.140)
Аё 0 — 2 см/2 см Дерновый, темно-бурый, среднесуглинистый, , плотноватого сложения, влажный, густо пронизан корнями трав и ивы, переход по следующему горизонту постепенный по ровной линии
Иё 2 - 8 см / 6 см Урбик дерновый, серо-бурый, среднесуглинистый, плотноватого сложения, влажный, корней мало, включения в виде бытового мусора, камней, шлака, переход к следующему горизонту заметный по волнистой линии.
Щ! 8 — 25 см/ 17 см Перемешанный горизонт, цвет мозаичный серовато-бурый с рыжевато-коричневыми пятнами, от среднесуглинистого до глины, комковатая структура, плотного сложения, влажный, новообразования в виде потеков железа рыжего цвета, включения в виде шлака, обломков кирпичей до 10 см, кусков древесины, корней мало, переход к следующему горизонту резкий по ровной линии.
Почва: урбанозем маломощный перемешано-насыпной с малыми включениями строительного и бытового мусора, подстилаемый слоем шлака более 50 см.
Промышленный ландшафт (ПП № С-05-06, перекресток ул. Розинга и проезда Бадигина)
Аё 0 — 10 см/10 см Дернина, черно-коричневая, опесчаненная, бесструктурная, рыхлого сложения, свежая, встречаются корни растений, единичные антропогенные включения в виде строительного мусора и стекол, переход по следующему горизонту четкий по ровной линии
Б 10 - 40 см / 30 см Песок насыпной, палевый, бесструктурный крупнозернистый, рыхлого сложения, свежий переход к следующему горизонту заметный по волнистой линии.
Т более 40 см Торф мощностью более 30 см, насыпной, рыже-бурый, плотноватого сложения, влажный, слаборазложившийся
Почва: реплантозем песчаный, слабо гумусированный на насыпных торфах.
Таблица 2- Характеристика растительного покрова реперных пробных площадей
№ Категория Древесные породы Травянистая растительность Тип почвы
Луговой ландшафт
ПП ЛК-01-08 Луг Нет Мятник луговой, клевер ползучий, подорожник средний, одуванчик лекарственный, крапива двудомная, пырей ползучий, лютик едкий Аллювиальная луговая средне мощная среднесуглини стая кислая на глине
Лесной ландшафт
ПП ГЛ -Лес-01-08 Лес Ольха, ива многоствольная смородина Подмаренник, осот полевой, злаки, папоротник, крапива двудомная, подорожник средний, лютик едкий, зеленые мхи Низинная торфяная
При родный ландшафт
Контроль Луг Ива козья Чина луговая, пырей ползучий, купырь лесной, лютик едкий, бодяг разнолистый, борщевик сибирский, хвощ полевой, манжетка обыкновенная Луговая дерновая
Селитебный ландшафт
ПП № 40 Газон Береза душистая, тополь душистый, ива козья Манжетка обыкновенная, сныть обыкновенная, мятник луговой Реплантозем
ПП № 60 Сквер Береза пушистая, тополь душистый, молодая ива козья Крапива двудомная, лютик едкий, лопух обыкновенный, мокрица обыкновенная Урбанозем
ПП № 3 Парк Тополь душистый, береза пушистая, рябина обыкновенная, сирень венгерская, ива козья Мятник луговой, клевер ползучий, подорожник, одуванчик лекарственный, крапива двудомная, пырей ползучий, иван-чай, лютик едкий Культурозем
Промышленный ландшафт
ПП № П-06-07 Газон перед предприят ием Речной порт Ива козья Одуванчик обыкновенный, осот полевой, чертополох, злаки, ромашка лекарственная, кипрей узколистый, клевер, мать-и-мачеха, хвощ полевой, борщевик, пижма Реплантозем
ПП № П-01-05 Пустырь перед деревообр абатываю щим заводом Ива козья Мать-и-мачеха, осот полевой, злаки, мышиный горощек, кипрей узколистый, хвощ полевой, лютик едкий, чертополох Урбанозем
ПП № С-05-06 Газон Береза пушистая, тополь душистый, ива козья, акация желтая, ольха серая Одуванчик обыкновенный, борщевик Сосновского, клевер красный, мать-и-мачеха, подорожник, лютик едкий, осот полевой, полынь, мышиный горошек Реплантозем
Таблица 1- Физико-химические показатели почв реперных пробных площадей
Ландшафт Почвенный горизонт, Показатели
Содержание рН
Са, мг/кг Ре, мг/кг А1, мг/кг Мп, мг/кг физ.глины, % С Орг. , % ГК, % ФК, %
Природный Ад 74,8 230 10,8 106,5 8,3 3 0,49 0,23 6,3
А1 72,4 300 14 96 9,2 2,3 0,38 0,18 6,5
В1 71,6 290 14 96 11,5 0,9 0,14 0,09 6,7
Луговой (ПП № ЛК-01-08) Ад, 86 103 1,37 67 21 1,7 0,3 0,08 7,4
А1 85 104 1,36 65 23 0,7 0,1 0,15 7,1
А1В 86 110 1,25 64,5 21 1,7 0,17 0,26 7
Лесной (ПП ЛК-09-08) Оч 47 60 0,11 53 11 4,2 0,6 0,32 6,4
Т1, 45 60 1,3 50 14 1,8 0,54 0,16 6,9
Т2 45 60 1,34 50 4,2 0,4 0,1 0,1 6,9
Селитебный (ПП №40) Аа 73,1 439 15,3 88,4 12 3,2 0,28 1,01 7,5
157,9 438 68,9 122,8 10 2,1 0,21 0,99 7,1
иц 109,8 579 54,4 137 7,7 1,5 0,29 0,77 7,7
Селитебный (1111 №60) № а2 129,8 156 24,7 297,4 19 6,5 1,09 0,63 6,4
ЩТ а2 193,4 324 66,6 191,4 16 6,4 0,37 0,46 7,1
БИ аэ 232,5 381 44,9 164,1 8 4,3 0,17 0,18 7,2
Селитебный (ПП № 3) Ад 154,2 152 13,9 207,8 22 7,3 1,82 0,65 6,2
А1 107,5 132 14,6 106,9 9 6,2 1,34 0,56 6,2
В 144,8 267 15 136,7 17 5,9 0,56 0,38 7,8
Промышленный (ПП № 06-07) Аа8нас 29,7 315 14,4 43 6 8,6 0,1 1,9 6,72
ТБ 47,3 390 14,8 55,61 2 8,5 0,28 1,43 5,8
ЩТ 78,9 389 14,5 66,15 16 3,2 0,12 4,15 6,6
Промышленный (ПП № П-01-05) Аа 65,8 53 12,8 210,9 21 9,9 0,4 9,7 7,76
ш 26,5 622 13,9 229 34 9,1 0,18 2,3 7,86
ЩТ 32,8 517 13,6 75 11 1,2 0,41 2 7,69
Промышленный (ПП № С-05-06) Т 32,5 240 11,4 52,7 8 5,6 0,29 3,9 6,7
Б 50,3 217 11,2 56,2 5 5,5 0,23 2,65 6,4
Аа 63 200 10,6 58,32 10 2,9 0,18 3,9 6,6
Таблица 1- Корреляционная зависимость между накоплением тяжелых металлов и физико-химическими
показателями почв реперных пробных площадей
Ландшафт Почвы города Агрохимичес кие показатели Непрочно-связанные соединения Прочносвязанные соединения
обменн ые Комплексн ые Специ сорбир фически ованные с органическим веществом с гидр (оксидами) Бе, Мп,А1 с силикатами
На карбона тах На гидр (оксидах) Бе, Мп,А1
Zn
Коэффициенты корреляции
Природный Природная дерновая рН -0,85±0,21 0,25±0,10 -0,28±0,11 -0,35±0,11 -0,18±0,21 -0,25±0,11 0,27±0,11
С (ОВ), % 0,53±0,32 0,35±0,22 0,13±0,15 0,13±0,10 0,68±0,32 0,13±0,10 -0,16±0,12
С (ФК), % 0,52±0,35 0,32±0,15 0,22±0,10 0,12±0,10 -0,93±0,21 0,20±0,15 -0,22±0,15
С (ГК), % 0,59±0,33 -0,79±0,13 0,19±0,34 0,19±0,13 -0,89±0,22 0,20±0,15 0,24±0,13
С (Са2+),мг/кг 0,11±0,32 -0,13±0,10 0,89±0,25 -0,20±0,12 0,20±0,12 0,20±0,12 0,21±0,10
С (Бе2+), мг/кг -0,15±0,11 0,16±0,11 -0,09±0,10 0,18±0,11 0,24±0,17 -0,97±0,20 0,17±0,11
С (Мп2+), мг/кг 0,20±0,15 -0,15±0,10 -0,12±0,15 0,20±0,15 0,14±0,10 0,20±0,08 -0,15±0,15
С (А13+), мг/кг 0,13±0,22 0,10±0,15 0,19±0,10 0,85±0,21 0,19±0,22 0,23±0,12 0,16±0,10
С (глины), % -0,35±0,13 0,09±0,13 -0,15±0,10 -0,18±0,15 0,27±0,10 -0,15±0,13 -0,26±0,12
Луговой Аллювиальная рН -0,33±0,11 0,15±0,15 1)НД 1)НД 0,24±0,15 -0,33±0,12 0,14±0,10
луговая (ПП ЛК-01-08) С (ОВ), % 0,63±0,22 0,60±0,18 0,66±0,36 0,27±0,15 0,38±0,14
С (ФК), % 0,52±0,35 0,28±0,15 0,68±0,13 0,30±0,17 0,19±0,10
С (ГК), % 0,59±0,33 0,79±0,12 0,63±0,13 0,28±0,12 0,30±0,15
С (Са2+),мг/кг 0,21±0,10 -0,20±0,15 -0,15±0,15 0,25±0,11 0,17±0,10
С (Бе2+), мг/кг -0,24±0,19 -0,14±0,09 0,18±0,12 0,19±0,10 -0,24±0,15
С (Мп2+), мг/кг 0,17±0,15 0,07±0,10 0,30±0,22 -0,28±0,12 0,17±0,13
С (А13+), мг/кг 0,33±0,16 0,13±0,07 0,25±0,17 0,33±0,15 0,13±0,15
С (глины), % -0,10±0,15 -0,20±0,10 -0,30±0,16 0,22±0,11 0,30±0,12
Лесной Низинная торфяная (ПП ГЛ-ЛЕС- рН -0,37±0,14 -0,28±0,14 0,08±0,12 -0,40±0,21 -0,23±0,11 0,18±0,20 -0,34±0,20
С (ОВ), % 0,66±0,24 0,70±0,22 0,12±0,10 0,23±0,12 -0,98±0,22 0,30±0,22 -0,84±0,16
01-08) С (ФК), % 0,79±0,23 0,43±0,15 0,19±0,10 0,22±0,15 -0,95±0,35 0,27±0,15 -0,86±0,35
С (ГК), % 0,69±0,17 0,86±0,22 -0,25±0,11 0,29±0,13 -0,96±0,33 0,29±0,17 -0,79±0,23
С (Са2+),мг/кг -0,26±0,13 -0,37±0,10 0,14±0,10 -0,17±0,10 0,23±0,14 0,25±0,10 -0,19±0,11
С (Бе2+), мг/кг -0,24±0,19 -0,27±0,12 0,24±0,15 0,35±0,23 0,19±0,10 -0,65±0,23 -0,28±0,15
С (Мп2+), мг/кг 0,27±0,15 0,18±0,13 0,13±0,15 0,44±0,16 -0,17±0,15 -0,54±0,23 0,17±0,19
С (А13+), мг/кг -0,34±0,12 0,21±0,15 0,13±0,15 0,37±0,12 0,23±0,16 -0,16±0,20 0,39±0,14
С (глины), % -0,30±0,15 0,27±0,10 0,20±0,18 -0,18±0,15 -0,24±0,15 -0,19±0,15 -0,24±0,15
Селитебный Реплантозем (ПП № 40) рН -0,97±0,11 0,25±0,10 0,92±0,24 -0,35±0,11 -0,18±0,21 -0,54±0,31 0,27±0,11
С (ОВ), % 0,83±0,32 0,35±0,22 0,13±0,15 0,13±0,10 0,28±0,32 0,13±0,10 -0,36±0,12
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.