Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с ионами металлов и минеральными компонентами почв тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.03, кандидат биологических наук Заварзина, Анна Георгиевна

• Заварзина, Анна Георгиевна
• кандидат биологических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Заварзина, Анна Георгиевна

Введение

Литературный обзор

Глава 1. Молекулярное строение и конформация гуминовых кислот

Глава 2. Особенности взаимодействий ГК с ионами металлов и глинистыми минералами

2.1. Природа связей и взаимодействие ГК с ионами металлов

2.2. Взаимодействие гуминовых кислот с почвенными минералами

2.2.1. Строение глинистых минералов

2.2.2. Природа взаимодействий глинистых минералов с ГК

Экспериментальная часть

Глава 3. Характеристика препаратов гуминовых кислот

3.1. Объекты и методы

3.2. Фракционирование гуминовых кислот

3.3. Содержание золы и гигроскопической влаги в препаратах

3.4. Элементный состав гуминовых кислот

3.5. Спектры в ультрафиолетовой и видимой области

3.6. Инфракрасные спектры

3.7. Молекулярно-масовые распределения

3.8. Гидрофобно-гидрофильные свойства гуминовых кислот

3.9. Функциональные группы гуминовых кислот

Глава 4. Потенциометрическое титрование гуминовых кислот

4.1. Факторы, влияющие на реакции протонирования ГК

4.2. Модели описания равновесий дисоциации ГК

4.3. Кислотно-основные свойства препаратов гуминовых кислот

Глава 5. Взаимодействие ГК с ионами металлов

5.1. Взаимодействие ионов металлов с суспензиями ГК

5.1.1. Условия эксперимента

5.1.2. Ионообменная хроматография равновесных растворов ГК

5.1.3. Изотермы поглощения ионов мталлов гуминовыми кислотами

5.2. Взаимодействие цинка и кадмия с низкомолекулярными фракциями ГК

5.2.1. Определение констант устойчивости комплексов ГК с кадмием и цинком

Глава 6. Поглощение гуминовых кислот глинистыми минералами

6.1. Подготовка минералов к исследованиям и их характеристика

6.2. Изотермы поглощения ГК глинистыми минералами

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с ионами металлов и минеральными компонентами почв»

Гуминовые кислоты (ГК) широко распространены в природных средах, где они являются главной формой устойчивых органических соединений. Благодаря наличию в своем составе большого набора реакционноспособных групп, ГК непрерывно вступают в реакции с ионами металлов окружающего раствора и с минералами твердой фазы почв, образуя различные по устойчивости соединения. Эти взаимодействия служат одним из важнейших факторов формирования структуры почв и почвенных профилей. В зависимости от подвижности образующихся соединений происходит аккумуляция in situ ГК и связанных с ними минеральных компонентов, перераспределение по профилю или миграция с природными водами. Образование иммобилизованных соединений минерал-ГК влияет на протекание дальнейших реакций ионов металлов с ГК.

В ранних работах (Антипов-Каратаев, 1937; Антипов-Каратаев и др., 1948; Кухаренко, 1951; Александрова, 1962, 1970; Пономарева, 1964; Schnitzer, Scinner, 1964 и др.) наибольшее внимание уделялось взаимодействию ГК с одно-, двух- и трехвалентными макроэлементами - натрием, кальцием, железом, алюминием, т.к. эти реакции являются определяющими для формирования почвенного профиля. В дополнение к этому, в работах 1970-90х годов (Варшал и др., 1993; Понизовский и др., 1999; Stevenson, 1976; Sposito, 1986; Tipping and Hurley, 1992; Tipping, 1993; Benedett et al., 1995) интерес исследователей сфокусировался на реакциях ГК с микроэлементами, в особенности с тяжелыми металлами, которые в высоких концентрациях являются загрязнителями биосферы.

Образуя устойчивые комплексы с ионами тяжелых металлов, ГК во многом контролируют их миграцию и аккумуляцию в природных и антропогенных ландшафтах. Поскольку ГК полидисперсны и содержат различающиеся по растворимости фракции, результатом реакции комплексообразования может быть либо уменьшение миграционной способности ионов металлов, либо ее увеличение. Уменьшение подвижности обусловлено взаимодействием с высокомолекулярными фракциями ГК, с иммобилизованными соединениями ГК-минерал, а также при взаимодействии комплексов металл-ГК с минеральной частью почвы. Увеличение подвижности ионов металлов наблюдается при реакции их с миграционноспособными низкомолекулярными фракциями ГК: в результате металлы могут находится в растворе даже при условиях, для этого неблагоприятных, например, при реакции среды выше pH выпадения их нерастворимых неорганических солей и гидроксидов.

Комплексообразование ГК с ионами металлов оказывает большое влияние на доступность последних биоте. С одной стороны, иммобилизация ионов тяжелых металлов в нерастворимых комплексах с ГК или ГК-минерал способствует снижению токсического действия их высоких концентраций на живые организмы. С другой стороны, образование растворимых комплексов с ГК может улучшить перенос ионов металлов в растения (Карпухин, 1983, 1989; Chen and Stevenson, 1986). Однако, в последнем случае многое определяется спецификой живых объектов и молекулярной массой комплексов: возможно образование высокомолекулярных растворимых соединений, транспорт которых через клеточные мембраны затруднен (Brennan et al., 1983; Cabrera et al., 1988).

Изложенные соображения побуждают к продолжению исследований взаимодействий ГК и их фракций с тяжелыми металлами и минералами почв. Несмотря на то, что реакции ГК с ионами металлов и минеральной частью почв изучаются уже достаточно давно, дискуссионными остаются вопросы кислотноосновных равновесий в растворах ГК, механизмов образования соединений металл-ГК и минерал-ГК, их устойчивости. Количественные оценки этих реакций весьма разноречивы вследствие полифункциональности и гетерогенности ГК. Кроме того, все эти реакции зависят от внешних факторов, например, при подкислении почв комплексы могут разрушаться, а ионы металлов переходить в раствор.

В настоящей работе в качестве модельных металлов были выбраны кадмий, цинк и медь. В программе ООН (Munn, 1973; Состояние окружающей среды., 1980) ионы этих металлов были отнесены к числу наиболее опасных загрязнителей и рекомендованы для глобального мониторинга. В качестве глинистых минералов были выбраны каолинит, монтмориллонит и иллит, поскольку они принципиально различаются по структуре и адсорбционной способности и являются характерными компонентами большинства типов почв (Горбунов, 1963; 1974). Гуминовые кислоты были взяты из различных источников - торфа, бурого угля, дерново-подзолистой почвы и чернозема.

Целью работы является изучение взаимодействия ионов тяжелых металлов с гуминовыми кислотами при различных значениях pH и изучение взаимодействия ГК с глинистыми минералами почв.

В задачи работы входит:

1. Выделение и очистка препаратов гуминовых кислот из дерново-подзолистой почвы, чернозема и торфа и определение их физико-химических свойств.

2. Изучение кислотно-основных равновесий в растворах ГК, расчет констант диссоциации и определение содержания кислых групп.

3. Изучение взаимодействия катионов металлов с низкомолекулярными фракциями ГК, определение констант устойчивости.

4. Моделирование взаимодействия меди, цинка и кадмия с твердыми фазами (суспензиями) ГК.

5. Изучение поглощения гуминовых кислот каолинитом, монтмориллонитом и иллитом.

Заключение диссертации по теме «Биогеохимия», Заварзина, Анна Георгиевна

ВЫВОДЫ

1. Гуминовые кислоты, выделенные из торфа, дерново-подзолистой почвы, чернозема и бурого угля, близки по величинам констант диссоциации и количеству функциональных групп. 2. Протонирование гуминовых кислот сопровождается конформационными изменениями их молекул и образованием водородных связей. В результате часть групп, титрующихся в области pH 6,0-8,5 (предположительно азотсодержащих), становится нереакционноспособной, что может оказывать влияние на устойчивость соединений ГК с ионами металлов и минералами почв.

3. Взаимодействие ионов меди, цинка и кадмия с гуминовыми кислотами при pH 4 описывается изотермами ленгмюровского типа. Сложный вид изотерм указывает на неравноценность активных участков ГК, взаимодействующих с ионами изученных металлов. При концентрациях Си(П), Zn(ll) и Сс1(П), равных 0,1

- 0,5 мМ, в реакциях с ионами этих металлов участвуют центры ГК, обладающие к ним наибольшим сродством.

4. По емкости поглощения ионов изученных металлов ГК располагаются в ряд ГКТ<ГКД<ГКЧ, который согласуется с увеличением содержания карбоксильных групп в этих препаратах. В условиях эксперимента с ионами Хп2+ и Сй2+ участвует 10%, а с ионами Си2+ - 20% от общего количества карбоксильных групп.

5. При образовании соединений меди с гуминовыми кислотами, уменьшение pH от 4 до 3 не оказало существенного влияния на величину поглощения. В обоих случаях в реакцию вовлечено около 20% от общего количества карбоксильных групп. С уменьшением pH константа равновесия уравнения Ленгмюра уменьшается в 2 раза для ГКД и ГКЧ ив 10 раз для ГКТ вследствие конкуренции протонов и ионов меди за центры связывания ГК.

6. С увеличением pH от 4 до 8 значения констант устойчивости комплексов низкомолеклярных фракций ГКУ и ГКТ с цинком и кадмием возрастают на 2-3 порядка, что обусловлено повышением вероятности селективного связывания ионов металлов с функциональными группами ГК. При pH 8 и низких степенях насыщения ГК ионами металлов образуются комплексы состава металл:лиганд 1:2, а при pH 4 и высоких степенях насыщения - состава 1:1.

7. Характер взаимодействия ГК с К-каолинитом, К-монтмориллонитом и К-иллитом при низких концентрациях ГК (до 0,1 мг/мл) обусловлен свойствами поверхности минералов, при высоких концентрациях ГК (0,1-1 мг/мл) большое значение имеет характер поверхности органо-минеральных комплексов. Сорбция гуминовых кислот на минералах увеличивается в ряду ГКЧ<ГКД<ГКТ, что согласуется с уменьшением в этом направлении отрицательного заряда молекул и увеличением в последних количества гидрофобных участков.

8 Всеми глинистыми минералами преимущественно поглощается низкомолекулярная фракция ГК, что обусловлено меньшим содержанием в ней отрицательно заряженных групп по сравнению с высокомолекулярной фракцией.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю проф., д.б.н. Д.С.Орлову за постановку задачи и постоянный интерес к работе; научному сотруднику Института почвоведения МГУ-РАН к.б.н. В.В.Демину за помощь в постановке экспериментальной части работы, а также за консультации при обсуждении результатов; научному сотруднику геологического ф-та МГУ к.г.м.н.

Н.Ф.Пчелинцевой и научному сотруднику кафедры химии почв ф-та почвоведения МГУ к.б.н. Д.В.Ладонину за помощь в проведении атомно-абсорбционного анализа.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ФЦНТП 08.01.04. Проект № 4.1.3. “Глобальные изменения природной среды и климата” за 1993-2000 г. и РФФИ № 99-04-48007 “Формирование и типизация гумусовых профилей главнейших почв России” за 1999-2001 гг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение взаимодействия ионов тяжелых металлов с гуминовыми кислотами при различных значениях pH и взаимодействия ГК с глинистыми минералами почв выявило сложную природу этих явлений и последовательное включение в процесс разных химических механизмов. В результате проведенной работы удалось количественно охарактеризовать взаимодействие суспензий и низкокомолекулярных фракций ГК с ионами металлов и ГК с минеральной частью почвы. На основе данных потенциометрического титрования установлена инактивация части функциональных групп при конформационных изменениях молекул ГК и предложена интерпретация устойчивости комплексов металл-ГК при различных значениях pH. При подкислении почв или природных вод “сжатие” молекулы ГК может привести к необменной фиксации уже связанного с ней иона металла и повышению устойчивости комплекса. С другой стороны, в кислой среде способность ГК связывать ионы металлов может снижаться не только в связи с низкой степенью ионизации функциональных групп, но и за счет блокирования групп, обладающих сильной комплексообразующей способностью, внутри объема молекулы. Экспериментально показано одновременное образование комплексов с разным отношением металл:лиганд - 1:1 и 1:2. Последние преобладают при низких степенях насыщения ГК и намного устойчивее первых. При pH 4 в реакциях суспензий и растворенных препаратов ГК с ионами металлов участвуют близкие по природе активные центры ГК. Сделано предположение, что в суспензиях ГК с ионами металлов взаимодействуют в первую очередь группы, расположенные на поверхности частиц, поскольку миграция ионов внутрь частицы ГК ограничена. Это делает ионы металлов на поверхности ГК более чувствительными к смене внешних условий среды, а их комплексы менее устойчивыми. Вместе с тем устойчивость комплексов зависит от природы металла и реагирующей с ним функциональной группы. Низкомолекулярные фракции ГК более интенсивно реагируют с глинистыми минералами почвы из-за менее высокого относительного содержания в них отрицательно заряженных функциональных групп.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Заварзина, Анна Георгиевна, 2000 год

1. Россотти Ф., Россотти X., 1965. Определение констант устойчивости и других констант равновесия в растворах. М: Мир.

2. Александрова Л.H., 1962. Современные представления о природе гумусовых веществ и их орагно-минеральных производных. Сб. “Проблемы почвоведения”. Изд-во АН СССР, М.

3. Антипов-Каратаев И.Н., 1937. К вопросу о миграции железа в виде органических его соединений. Тр. конф. по генезису руд железа, марганца и алюминия. М.

4. Антипов-Каратаев И.Н., Келлерман В.В., Хан Д.В., 1948. О почвенном агрегате и методах его исследования. Изд-во АН СССР, М.

5. Аринушкина Е.В., 1970. Руководство по химическому анализу почв. Изд-во МГУ.

6. Вадюнина А.Ф, Корчагина З.А., 1973. Методы исследования физико-химических свойств почв и грунтов. Изд.2-е. Учеб. пособие для студентов ВУЗов, М: Высш. школа.

7. Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я, 1993. Геохимическая роль гумусовых кислот в миграции элементов. В сб.: Гуминовые вещества в биосфере.М.: Наука, с. 97-116.

8. Гармаш A.B., Воробьева , Кудрявцев , Данченко , 1998. Потенциометрический анализ полиэлектролитов методом рК-спектроскопии с использованием линейной регрессии. Журнал Аналитической Химии т.53, №4, с.411-417.

9. Ю.Глебко Л.И., 1971. Определение функциональных групп в гуминовых кислотах. Автореф. канд. дисс., Владивосток.

10. Горбунов Н.И., 1963. Высокодисперсные минералы и методы их изучения. Изд-во АН СССР, М.

11. Горбунов Н.И., 1974. Минералогия и коллоидная химия почв. М: Наука.

12. Горбунов Н.И., 1978. Минералогия и физическая химия почв. М: Наука.

13. Горбунов Н.И., Ерохина ГЛ., Щурина Г.Н. 1978. Связь минеральной чатси почв с гумусовыми веществами. Почвоведение, №7, с. 117-128.

14. Горбунов Н.И., Орлов Д.С., 1977. Природа связи органических веществ с минералами почвы. Почвоведение, №7, с. 89-100.

15. Григорьева З.В., Королева Р.П., Ларина Н.К., Назарова H.H., Недошивин Ю.Н., Касаточкин В.H., 1967. Физико-химические исследования взаимодействия гуминовых кислот с солями металлов. Химия те. топлива, №2.

16. Грим P.E., 1967. Минералогия глин. М.

17. Гринберг A.A., 1971. Введение в химию комплексных соединений. Л.: Химия.

18. Детерман Г., 1970. Гель-хроматография. М.: Мир.

19. Карпухин А.И., 1983. Влияние фульвокислот и их органо-минеральных производных на рост и развитие сельскохозяйственных растений. В сб. Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. Днепропетровск, с.65-68.

20. Карпухин А.И., 1989. Функции комплексных соединений в генезисе и плодородии почв. Изв. Тимир. с-х. акад., №4, с.54-61.

21. Колесников М.П., Егоров И.А., 1977. Металлорфирины в отложенияхдокембрия. Доклады АН СССР, т.233, №3.

22. Кукушкин Ю.Н., 1998. Кислоты и основания в координационной химии. Сорос. Образоват. Журнал, №1, с.28-32.

23. Кухаренко Т.А., 1946. Реакции гумусовых кислот с солями тяжелых металлов. Ж. Прикладной Химии, T.XIX, №2.

24. Кухаренко Т.А., 1951. Гуминовые кислоты и изменение их химической природы в процессе образования ископаемых углей. Автореф. докт.дисс. М.

25. Кухаренко Т.А., 1993. О молекулярной структуре гуминовых кислот. В сб.: Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, с. 27-35.

26. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х т. Т.1. М.: Мир, 367 с.

27. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород, 1984. Т.2. Лабораторные методы. Ред. Е.М.Сергеева 2 изд. перераб. и доп. М: Недра.

28. Мидгли Д., Торренс К., 1980. Потенциометрический анализ воды. М.: Мир.

29. Милановский Е.Ю., Шейн Е.В., Степанов A.A., 1993. Лиофильно-лиофобные свойства органического вещества и структура почвы. Почвоведение, №6, с.122-126.

30. Минкин М.Б., Горбунов Н.И., Садименко, П.А., 1982. Актуальные вопросы физической и коллоидной химии почв. Изд-во Ростовского ун-та.32.0рлов Д.С., 1974. Гумусовые кислоты почв. М.

31. ПивовароваИ.А., 1975. Количественные закономерности поглощения гумусовых кислот почвы минералами и природа их взаимодействия. Дисс. канд. биол. наук.

32. Понизовский А.А., Студеникина Т.А., Мироненко Е.В., 1999. Поглощение ионов меди (II) почвой и влияние на него органических компонентов почвенных растворов. Почвоведение, №7, с.850-859.

33. Пономарева В.В., 1964. Теория подзолообразовательного процесса. М-Л: Наука.

34. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода., 1975. Учеб. пособие для ун-тов. М.: “Высш. школа”.

35. Состояние окружающей среды. Программа ООН по окружающей среде. ВИНИТИ, 1980.

36. Химическая энциклопедия в 5 т., 1988: Т.1: А-Дарзана. М: Сов. энцикл., 623 с.

37. Химическая энциклопедия в 5 т., 1990: Т2: Даффа-Меди. М: Сов. энцикл., 671 с.

38. Тэнфорд, 1965. Физическая химия полимеров. М.: Химия, 772 с.

39. Adhicari М., Chakravorty G., Harza G.C. 1972а,. Fulvic and metal complexes. J. Indian Soc.Soil Sci. V.20, No.4, pp.311-321.

40. Adhicari М., Harza G.G., 1976. Humis-metal complex: spectral studies. J. Indian Soc.Soil Sci. V.53, No.5, pp.513-515.

41. Aleixo L.M., Godihno O.E.S., da Costa W.F., 1992. Potentiometric study of acid-base properties of humic acid using linear functions for treatment of titration data // Analytica Chimica Acta, V. 257, 35-39.

42. Backes C.A., Tipping E., 1987. Aluminium complexation by an aquatic humic fraction under acidic conditions. Water Research, 21, pp.211-216.

43. Benedetti M.F., Milne C.J., Kinniburgh D.G., van Riemsdijk M.H., Koopal L.K.,1995. Metal ion binding to humic substances: application of the nonOideal competitive adsorption model. Environmental Science and Technology, V.29., No.2, p. 446-457.

44. Benedetti M.F., van Riemsdijk M.H., Koopal L.K., 1996. Humic substances considered as a heterogeneous Donnan gel phase. Environ. Sci. and Technology, V.30, pp.1805-1813.

45. Bloom P.R., McBride M.B., 1979. Metal ions binding and exchange with hydrogen ions in acid-washed peat. Soil Sci. Soc. Amer. J. V.43, No.4, pp.687-692.

46. Bolton K.A., Sjoberg S., Evans L.J., 1996. Proton binding and cadmium complexation constants for a soil humic acid using quasi-particle model // Soil.Sci.Soc.Am.J., V.60, 1064-1072.

47. Bonn B.A., and Fish W., 1993. Measurement of electrostatic and site-specific associations of alkali metal cations with humic acid. Journal of Soil Science, 44, pp. 335-345.

48. Boyd S.A., Sommers I.E., Nelson D.W., 1981. Copper (II) and iron (III) complexation by the carboxylate group of humic acid. Soil Sci. Soc.Amer.J. Vol.45, No.6.

49. Brennan R.F., Robson A.D., Gartrell J.W., 1983. Reactions of copper with soil affecting ita availability to plants. II. Effect of soil pH, soil sterilization and organic matter on the availability of applied copper. Aust. J. Soil.Res., 21, pp. 155-163.

50. Buffle J., Greter F.L., Haerdi W., 1977. Measurement of complexation properties of humic and fulvic acids in natural waters with lead and copper ion-selective electrodes. Analytical Chemistry 50, pp. 216-222.

51. Cabrera D., Young S.D., Powell D.L., 1988. The toxicity of cadmium to barley plants as affected by complex formation with humic acid. Pl.Soil, 105, 195-204.

52. Chassin P., Nakaya N., Le Berre B., 1977. Influence des substances humiques sur les propriétés des argiles II. Adsorption des acides humique et fulvique par la montmorilonite. Clay Miner. No.12, 261-267.

53. Chen Y., Stevenson F.J.,1986. Soil organic matter interactions with trace elements. In: Y.Chen and Y.Avnimelech (Eds.). “The Role of Organic Matter in Modem Agriculture”. Dordrecht, pp.73-116.

54. Cheshire M.V., Berrow M.L., Goodman B.A., Mundie C.M., 1977. Metal distribution and nature of some Cu, Mn and V complexes in humic and fulvic acid fractions of soil organic matter. Geochim. Cosmochim. Acta, 41, 1131-1138.

55. Davis H., Mott C.J.B., 1981. Titrations of fulvic acid fractions. I: Interactions influencing the dissociation/reprotonation equilibria. Journal of Soil Science, No.32, pp. 379-391.

56. Davis J.A., 1982. Adsorption of natural dissolved organic matter at the oxide/water interface. Geochimica et Cosmochimica Acta, V.46, pp. 2381-2393,

57. Day G.M., Hart B.T., McKelvie I.D., Beckett R., 1994. Adsorption of natural organic matter onto goethite. Colloids and Surfaces.A: Physicochemical and Engineering Aspects, V.89, pp. 1-13.

58. Dobbs J.C., Susetyo W, Carreira L.A., Azarraga L.V., 1989, competitive binding of protons and metal ions in humic substances by Lanthanide ion probe spectroscopy. Anal. Chem., V.61, pp. 1519-1524.

59. Dudley L.M., McNeal B.L., Baham J.I., Coray C.S., Cheng H.H., 1987. Characterization of soluble organic compounds and complexation of copper, nickel and zinc in extracts of sludge-amended soils. J.Environ.Qual., 16, pp.341-348.

60. Dzombak D.A., Fish W., Morel F.M., 1986. Metal-humate interactions. 1. Discrete ligands and continuous distribution models. Environ. Sci. Technol., V.20, 669-675.

61. Elgala A.M., El-Damaty A.H.„ Abdel-Latif. I., 1976. Stability constants of complexes of humic and fulvic acids isolated from organic-enriched Egyptian soils with Fe, Mn and Zn cations. Z.Pflanzenernnahr. undBodenk. No.3, pp.293-300.

62. Evans L.T., Russel E.W., 1959. The adsorption of humic and fulvic acids by clays. J.Soil.Sci. No.10, pp.l 19-132.

63. Falck W.E., 1988. A review of modeling the interactions between natural organic matter and metal cations. Tech. Rep. WE/88/49. British Geological Survey, Keyworth.

64. Fish W., Dzombak D.A., Morel F.M., 1986. Metal-humate interactions. 2. Application and comparison of models. Environmental Science and Technology 20, pp.676-683.

65. Fukushima M., Tanaka S., Hasebe K., Taga M., Nakamura H., 1995. Interpretation of the acid-base equilibrium of humic acid by a continuous pK distribution and electrostatic model. Analytica Chimica Acta, V.302, 365-373.

66. Fukushima M., Tanaka S., Nakamura H., Ito S., 1996. Acid-base characterization of molecular weight fractionated humic acid. Talanta, V.43, pp.383-390.

67. Gamble D.S., Schnitzer M., 1973. The chemistry of fulvic acid and its reactions with metal ions. In: Trace Metals and Metal-Organic Interactions in Natural Waters, ed. P.C.Singer. Ann Arbor., Woburn, pp.265-302.

68. Gamble D.S., Lanford C.H., Tong J.P.K., 1976. The structure and equilibria of a manganese (II) complex of fulvic acid studied by ion exchange and nuclear magnetic resonance. Can.J.Chem., 54, pp. 1239-1245.

69. Gel filtration. Theory and practice. Pharmacia fine chemicals. 1980.

70. Ghosh K., Schnitzer M., 1980. Macromolecular structures of humic substances. Soil Sci. 129, pp. 266-276.

71. Giesy J.P., Alberts J.J., Evans D.W., 1986. Conditional stability constants and binding capacities for copper(II) by dissolved organic carbon isolated from surface waters of the southeastern United States. Environ.Toxicol.Chem., No.5, pp. 139-154.

72. Giles C.H., Smith D, Huiston A., 1974a. A general treatment and classification of the solute adsorption isotherms. Part I. Theoretical. J.Colloid. Int.Sci. 47, No.3, 755-765.

73. Giles C.H., D’Silva A.P., Easton I.A., 1974b. A general treatment and classification of the solute adsorption isotherm. II Experimental interprettion. Journal of Colloid and Interface Science, 47. pp. 766-777.

74. Gomez M.J., Marti I., Donoso L., 1991. Acid-base properties of aquatic humic substances isolated from unpolluted tropical black water rivers. Fresenius J. Anal.Chem. 339, pp.664-668.

75. Goodman B.A., Cheshire M.V., 1976. The ocurence of copper-porphyrin complexes insoil humic acids. J.Soil.Sci. V.27, No.3, pp. 337-347.

76. Gran G., 1952. Determination of the equivalent point in potentiometric titrations. Acta Chem. Scand. 4, pp.559-577.

77. Grant W.M., Morrissey B.W., Stromberg, R.R., 1975. The conformation of adsorbed polystyrene. In. L.H.Lee (Ed.) “Adhesion Science and Technology”: Plenum Press, New York, pp.43-54.

78. Greenland D., 1965b. Interaction between clays and organic compounds in soil. Soils and Fertilizers, V.28, No.5-6., pp. 521-532.

79. Greenland D., 1971. Interaction between humic acids and fulvic acids by clays. Soil Science, V.lll,No.l., 34-41.

80. Gregor J.E., Powell H.K.J., 1988. Protonation reactions of fulvic acids. Journal of Soil Science 39, pp.243-252.

81. Gregor J.E., Powell H.K.J., Town R.M., 1989. Evidence for aliphatic mixed mode coordination in copper (Il)-fulvic acid complexes. Journal of Soil Sci. 40, pp.661-673.

82. Hatcher P.G., Maciel G.E., Dennis L.W., 1981a. Aliphatic structure of humic acids: a clue to their origin. Org. Geochem., No.3, pp.43-48.

83. Kennedy J.A., Powell H.K.J., 1985. Aluminium -(III) and iron (III) 1,2-diphenolato complexes: a potentiometric study. Australian Journal of Chemistry 38, pp. 659-667.

84. Kerndorff,H., Schnitzer, M., 1980. Sorption of metals on humic acid. Geochim. et Cosmochim. Acta 44, 1701-1708.

85. Khanna S.S., Stevenson, F.J., 1962. Metallo-organic complexes in soil: I. Potentiometric titration of some soil organic matter isolates in the presence of transition metals. Soil.Sci., 93, pp. 298-305.

86. Kinniburgh D.G., Milne C.J., Benedetti M.F., Pinheiro J.P., Filius J., Koopal L.K., van Riemsdijk W.H., 1996. Metal ion binding by humic acid: application of the NICA

87. Donnan model. Environ. Sci. and Technology, V.30, N.5, pp. 1687-1698.

88. Kodama H., Schnitzer M., 1971. Evidence for interlayer adsorption of organic matter by clay in a podzol soil. Can.J.Soil Sci., No.51, pp.509-512.

89. Kodama H., Schnitzer M., 1974. Further investigations on fulvic acid-Cu-montmorillonite interactions. Clays and Clay Minerals, V.22, pp.107-110.

90. Koopal L.K., van Riemsdijk W.H., de Wit W.H., Benedetti M.F., 1994. Analytical isotherm equations for multicomponent adsorption to heterogeneous surfaces. J.Colloid.Interface Sci., V.166, pp.51-60.

91. Koyama M., 1995. Adsorption of humic acid on Ca-montmorillonite. Soil Sci. Plant Nutr., 41(2), pp. 215-223.

92. Lakatos B.T., Tibai T., Meisel J., 1977. EPR spectra of humic acids and their metal complexes. Geoderma, 19, pp. 319-338.

93. Lead J.R., Hamilton-Taylor J., Hesketh N., Jones M.N., Wilkinson A.E., Tipping E., 1994. A comparative study of proton and alkaline earth metal binding by humic substances. Analytica Chimica Acta, V. 294, 319-327.

94. Levesque M., Schnitzer M., 1967. Organo-metallic interactions in soils. 6. Preparation and properties of fulvic acid metal phosphates. Soil Sci. 103, pp. 183-190.

95. Levy R., Fransis C.W., 1976. Adorption and desorption of cadmium by synthetic and natural organo-clay complexes. Geoderma, 15. 361-370.

96. Livens F.R., 1991. Chemical reactions of metals with humic material. Environ. Pollut. 70, pp. 183-208.

97. Logan E.M., Pulford I.D., Cook G.T., Mackenzie A.B., 1997. Complexation of Cu2+ and Pb2+ by peat and humic acid. European J. Soil Sci. 48, pp. 685-696.

98. Marinsky J.A., Ephraim J., 1986. A unified phisicochemical description of the protonation and metal ion complexation equilibria of natural organic acids. Environ. Sci. Technol., V.20, 349-354.

99. Masini J.C., 1994. The use of linear potentiometric titration curves in the determination of alkalinity and acid-base properties of diluted solutions of humic substances. Talanta, V.41, Iss.8, 1383-1389.

100. Masini J.C., Godihno O.E.S., Aleixo L.M., 1998. Determination of ionizable groups of proteins by potentiometric titration in concentrated solutions of guanidine hydrochloride. Fresenius J.Anal.Chem., V.360, 104-111.

101. McBride M.B., 1978. Transition metal bonding in humic acid. An ESR study. Soil Sci. 126, pp. 20-209.

102. Munn R.E., 1973. Global environmental monitoring system. SKOPE, R.3, Toronto.

103. Murphy E.M., Zachara J.M., Smith S.C., 1990. Influence of mineral-bound humic substances on the sorption of hydrophobic organic compounds. Environ.Sci. and Technol., V.24, pp. 1507-1516.

104. Murphy E.M., Zachara J.M., Smith S.C., Phillips J.L., 1992. The sorption of humic acids to mineral surfaces and their role in contaminant binding. The Sci. Total Environ., 117/118, pp. 413-423.

105. Murphy E.M., Zachara J.M., Smith S.C., Phillips J.L., Wletsma T.W., 1994. Interaction of hydrophobic organic compounds with mineral-bound humic substances. Environ.Sci. and Technol., V.28, pp. 1291-1299

106. Murre K., Linder P.W., 1983. Fulvic acids: structure and metal binding. I. A random molecular model. Journal of Soil Science, 34, 511-523.

107. Nederlof M.M., van Riemsdijk W.H., Koopal L.K., 1990. Determination of adsorption affinity distributions: a general framework for methods related to local isotherm approximations. J.Colloid. Interface SciN. 135, pp.410-426.

108. Nychas, A.E., 1984. On the determination of the constant parameters of the “Two-surface” Langmuir equation. Zeitschrift fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde 147, No.5, 584-591.

109. Orlov D.S., Ammosova Ya.M., Glebova G.I, 1975. Molecular parameters of humic acids. Geoderma,'Ho. 13, pp. 211-229.

110. Parfitt R.L., Fraser A.R., Farmer, V.C., 1977. Adsorption on hydrous oxides. III. fulvic acid and humic acid on goethite, gibbsite and imogolite. The Journal of Soil Science, 28, pp. 289-296.

111. Paxeus N., Wedborg M., 1985. Acid-base properties of aquatic fulvic acid. Analytica Chimica Acta, V.169, pp.87-98.

112. Perdue E.M., Lytle C.R., 1983. Distribution model of binding of protons and metal ions by humic substances. Environ.Sci.Technol., V.17., 654-660.

113. Perdue E.M., Reuter J.H., Parrish R.S., 1984. A statistical model of proton binding by humus. Geochim. et Cosmochim. Acta., V.48, pp.1257-1263.

114. Petersen R., 1982. Influence of copper and zinc on the growth of freshwater alga, Scenedesmus Quadricauda: the significance of chemical speciation. Environ. Sci.Technol., 16, pp.443-447.

115. Piccolo A., 1989. Reactivity of added humic substances towards plant available heavy metals in soils. Sci. Total Environ. 81/82, 607-614.

116. Piccolo A., Stevenson F.J., 1982. Infrared spectra of Cu2+, Pb2+ and Ca2+ complexes of soil humic substances. Geoderma. N21., No.3., pp. 195-208.

117. Rossel R.A., Miglierina A.M., de Novilla L.Q., 1977. Stability constants of some complexes of Argentine humic acids and micronutrients. In: Soil Organic Matter Studies. V.2, Vienna, pp. 15-21.

118. Sanders J.R., 1980. The use of adsorption equations to describe copper complexing by humified organic matter. Journal of Soil Science 31, No.4, 633-641.

119. Sanders J.R., McGrath S.P., 1988, Experimental measurements and computer predictions of copper complex formation by soluble soil organic matter. Environ. Pollut., 49, pp. 63-76.

120. Schnitzer M., 1978. Humic substanses: chemistry and reactions. Soil Organic Matter.1. Amsterdam, pp. 1-64.

121. Schnitzer M., 1982. Recent advances in humic acid research. Proc. Int. Peat Symp. Bemidji. Minn. Oct. 21-23, 1981. Bemidji, Minn, pp.17-44.

122. Schnitzer M., Scinner S., 1964. Organo-metallic interactions in soils. 3. Properties of Al-Fe-organic matter prepared in the laboratory and extracted from a soil. Soil Science, Y.98, No.3

123. Schnitzer M., Scinner S., 1965. Organo-metallic interactions in soil. 4. Carboxyl and hydroxyl groups in organic matter and metal retention. Soil Sei. V.99, No.4, pp. 278-284.

124. Schnitzer M. and Kodama H., 1966. Montmorillonite: Effect of pH on its adsorption of a soil humic compound. Science 153: 70-71

125. Schnitzer M. and Kodama H., 1968. Reactions between a podzol fulvic acid and Na-montmorillonite. Soil Sci.Soc.Am. Proc. 31: 632-636.

126. Schnitzer M., Hansen E.H., 1970. Organometallic interactions on soils. 8. An evaluation of methods for the determination of stability constants of metal-fulvic acid complexes. Soil Science, V.109, No.6, pp.333-340.

127. Schnitzer M., Preston C.M., 1986. Analysis of humic acids by solution and solid state carbon-13 nuclear magnetic resonance. Soil.Sci.Soc.Amer.J., No.50, pp.326-331.

128. Schnitzer M., Ripmeester J.A., Kodama H., 1988. Characterization of the organic matter associated with a soil clay. Soil Sei., V.145, No.6, pp. 448-454.

129. Schulten H.R., Schnitzer M, 1993. Naturwissenschaften, V.80, p. 29.

130. Senesi N., Bocian D.F., Sposito G., 1985a. Electron spin resonance investigation of copper (II) complexation by fulvic acid. Soil Sei. Amer. J. 49, pp. 114-119.

131. Senesi N., Bocian D.F., Sposito G., 1985b. Electron spin resonance investigation of copper (II) complexation by fulvic acid extracted from sewage sludge. Soil Sei. Amer. J. V.49, pp. 119-126.

132. Senesi N., Sposito G., Martin J.P., 1986. Copper (II) and iron (III) complexation by soil humic acids: an IR and ESR study. Sei. Total Environ. 55, pp.351-362.

133. Seymour M.D., Clayton J.W., Fernando Q., 1977. Determination of pKa values of acid components in atmospheric condensates by linearization of segmented titrationcurves. Analytical Chemistry, V.49., No.9, 1429-1432.

134. Spark K.M., Wells J.D., Johnson B.B., 1997. Characteristics of the sorption of humic acid by soil minerals. Aust. J.SoilRes., 35, 103-112.

135. Sposito G., 1984. The surface chemistry of soils. Oxford University Press.

136. Sposito G., 1986. Sorption of trace metals by humic materials in soils and natural waters. Crit. Rev.Environ.Control 16, pp.193-229.

137. Sposito G., Bingham F.T., Yadav S.S., Inouye C.A., 1982. Trace metal complexation by fulvic acid extracted from sewage sludge: II. Development of chemical models. Soil Sci.Soc.Amer.J. 46, pp.51-56.

138. Stevenson F.J., 1976. Stability constants of Cu2+, Pb2+ and Cd2+ complexes with humic acids. Soil Sci. Soc. Am. J., V.40: 665-672.

139. Stevenson F.J., 1977. Nature of divalent transition metal complexes of humic acids as revealed by a modified potentiometric titration method. Soil Sci., 123, pp.10-17.

140. Stevenson F.J., 1982. Humus chemistiy. Genesis, composition, reactions. John Wiley & Sons, New York.

141. Stevenson F.J., 1994. Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions, 2nd edn. John Wiley & Sons Inc., New York.

142. Stevenson I.L., Schnitzer M., 1982. Transmission electron microscopy of extracted fulvic and humic acids. Soil Sci. 133, pp. 179-185.

143. Stevenson F.J, Fitch A., 1986. Chemistry of complexation of metal ions with soil solution organics. In: P.M.Huang and M.Schnitzer (Eds.) “Interactions of Soil

144. Minerals with Natural Organics and Microbes”.Spec.Publ. 17, Amer. Soc. of Agronomy, Madison, pp.29-58.

145. Stevenson F.J., Chen Y., 1991. Stability constants of copper(II)-humate complexes detrmined by modified potentiometric titration. Soil Sci.Soc.Amer.J., V.55, pp.1586-1591.

146. Swift R.S., 1985. Organic matter characterization. In: Methods of Soil Analysis. Part

147. Chemical Methods SSSA Book Series No.5., Madison, USA. pp. 1011-1069.

148. Takamatsu T., Yoshida T., 1978. Determination of stability constants of metal-humic acid complexes by potentiometric titration and ion-selective electrodes. Soil Science, V.125, No. 6, 377-386.

149. Takenaga H., Aso S., 1976. Studies on the physiological effect of humic acid. Part.9. Stability constants of cation-nitrohumic acid chelates. Soil Sci. and Plant Nutr., V.22, No.l, pp.103-104.

150. Thakur A.K., Munson P.J., Hunston D.L., Rodbard D., 1980. Characterization of ligand-binding systems by continuous affinity distributions of arbitrary shape. Analytical Biochemistry, V.103, pp.240-254.

151. Theng B.K.G., 1979. Formation and Properties of Clay-Polymer Complexes. Elsevier: Amsterdam.

152. Theng B.K.G., Sharpenseel H.W., 1975. The adsorption of 14C-labelled humic acid by montmorillonite. Proc. Int.Clay Conf, pp.643-653.

153. Theng, B.K.G., Churchman G.J., Newman R.H., 1986. The occurence of interlayer clay-organic complexes in two New Zealand soils. Soil Sci., V.142, pp. 262-266.

154. Thurman E.M., 1985. Organic Geochemistry of Natural Waters, chap.l, 10, 11. Boston: Martinus Nijhoff Dr. W. Junk Publishers.

155. Tipping E. (1993a). Modelling the competition between alkaline earth cations and trace metal species for binding by humic substances. Environ.Sci.Technol. V.27, No.3, pp.520-529.

156. Tipping E. (1993b). Modelling ion binding by humic acids. Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects, 73, pp. 117-131.

157. Tipping E. (1993c). Modelling of cation binding by natural organic matter in soils and waters. Analytical Proceedings, April 1993, V.30, pp.186-189.

158. Tipping E., Hurley M.A., 1988. A model of solid-solutions interactions in organic soils, based on the complexation properties of humic substances. Journal of Soil Sci., V.39, pp.505-519.

159. Tipping E., Backes C., Hurley M.A., 1988. The complexation of protons, aluminium and calcium by aquatic humic substances: a model incorporating binding-site heterogeneity and macroionic effects. Water Research, V.22, pp.597-611.

160. Tipping E., Reddy M.M., Hurley M.A., 1990. Modeling electrostatic and heterogeneity effects on proton dissotiation from humic substances. Environ.Sci.Technol., V.24,No. 11, 1700-1705.

161. Tipping E., Woof C., 1990. Humic substances in acid organic soils: modeling their release to the soil solution in terms of humic charge. Journal of Soil Sci., V.39, pp.573-583.

162. Tipping E., Hurley M.A., 1992. A unifying model of cation binding by humic substances. Geochimica et Cosmochimica Acta 56, pp.3627-3641.

163. Tipping E., Berggren D., Mulder J., Woof C., 1995. Modelling the solid-solution distributions of protons, aluminium, base cations and humic substances in acis soils. European Journal of Soil Science, March 1995, 46, pp.77-94.

164. Town R.M., Powell K.J., 1993. Ion-selective electrode potentiometric studies on the complexation of copper (II) by soil-derived humic and fulvic acids. Analytica Chimica Acta, 279, pp.221-233.

165. Turner D.R., Varney M.S., Whitfield M., Mantoura R.F.C., Riley J.P., 1986. Electrochemical studies of copper and lead complexation by fulvic acid. I. Potentiometric measurements and a critical comparison of metal binding models.

166. Geochimica et Cosmochimica Acta 50, 289-297.

167. Varadachari C., Mondal A.H., Ghosh K., 1995. The influence of crystal edges on clay-humus complexation. Soil Science, V.159, No.3, pp.185-190.

168. Vinkler P., Lakatos B., Meisel G. Geoderma. V.15., No.3, pp.231-242.

169. Weber J.N., 1988. Binding and transport of metals by humic materials. In: Frimmel

170. F.H., Christman R.F. (Eds.), “Humic Substances and Their Role in the Environment”. Dahlem workshop reports, Berlinl987, March 29-April 3, pp. 165-178.

171. Wilson D.E., Kinney P., 1977. Effects of polymeric charge variations on the proton-metal ion equilibria of humic materials. Limnology and Oceanography, 22, pp.281-289.