Закономірності розподілу і поведінки металів у ґрунті

Вивчення закономірностей розподілу і поведінки мікроелементів у ґрунтовому покриві в цілому і в окремих його компонентах сприяє розумінню основних процесів руху атомів мікроелементів у біологічному колообігу і обґрунтуванню необхідних практичних заходів, що покликані покращити живлення організмів.

На розподіл важких металів у ґрунті чинять вплив наступні фактори:

Гранулометричний склад ґрунту

По-перше, проглядається прямий зв'язок між ступенем дисперсності ґрунтових частинок і їх адсорбуючою властивістю. Підвищена дисперсність субстрату гальмує винос атомів мікроелементів за межі ґрунтового профілю, сприяє їх накопиченню в ґрунті.

За розрахунками Єрмоленко Н.Ф., лише 20% адсорбованих іонів знаходиться на поверхні мінералів, більше ж частина їх проникає у міжплощинний простір і стає малодоступною для рослин [19, 174]. Менш ефективною буде захисна роль мінеральних часточок, коли у ґрунт будуть поступати хімічні елементи-забруднювачі, що можуть існувати у

ґрунті переважно в аніонній формі, наприклад, бор і молібден. Це зумовлено тим, що глинисті мінерали мають мало точок, які несуть позитивний заряд, і тому їх адсорбційні можливості по відношенню до аніонів невеликі.

По-друге, завжди мається на увазі та обставина, що частинки різного розміру різняться за мінералогічним складом. Зі зміною ж мінералогічної основи частинок часто може різко змінюватися збагачення їх мікроелементами. Найбільші частинки мінерального субстрату – піщані – в основному, складаються з кварцу і бідні на мікроелементи. Дрібні частинки, наприклад, мулисті, переважно представлені глинистими мінералами, у кристалічній решітці яких може знаходитися досить багато атомів мікроелементів.

Оксиди і гідроксиди

Найбільший вплив на рухомість металів у ґрунті чинять оксиди і гідроксиди Fe, AI і Мn. Механізм сорбції являє собою ізоморфне заміщення іонів Fe і Мn на катіони металів і окислювальні ефекти на поверхні оксидів. При цьому найбільша спорідненість гідроксидів Fe і Мn проявляється до аналогічних за розміром металів (Со2+, Со3+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Ag+).

Реакція середовища і окисно-відновлювальний потенціал

Важкі метали, потрапивши у ґрунтовий розчин кислих ґрунтів, утворюють, в основному, розчинні органо-мінеральні комплекси. У ґрунтах же з нейтральною реакцією середовища, наприклад, у чорноземах, у складі легкорозчинних мінеральних солей переважають бікарбонат і сульфат кальцію [19, 179]. Наявність у ґрунтовому розчині значної кількості кальцію при гуматному типі органічної речовини призводить до різкого скорочення частки розчинної фракції гумусу. Тому Pb, Zn, Hg, Co, потрапляючи у ґрунтовий розчин, взаємодіє, в основному, з мінеральною частиною, утворюючи нерозчинні і слабкорозчинні карбонати і сульфати.

Від значення рН і окисно-відновного потенціалу (ОВП) залежить рухомість сполук практично всіх Зd-металів. Високі значення ОВП здатні знижувати активність електронів у ґрунті, густину електронної хмари і заряду ацидоїдів. Із збільшенням ОВП відбувається селективне поглинання ґрунтом катіонів із меншою густиною заряду. Найбільш сильно залежить від ОВП рухомість сполук Fe і Мn.

Кислотно-основні умови і окисно-відновлювальне оточення чинять великий вплив на міграційні можливості важких металів у ґрунті. Уявлення про це дає класифікація важких металів за особливостями водної міграції, виконана А.І. Перельманом (1979) [19, 182]:

Катіоногенні елементи

Аніоногенні елементи

Рухливі з постійною валентністю

Sr

Слабкорухливі з постійною валентністю

Rb Cs

Слабкорухливі зі змінною валентністю

Ті Sn Sb As

Рухливі й слабкорухливі в окисних і Рухливі й слабкорухливі в

глеєвих умовах і інертні у окисних умовах і інертні у

відновній сірководневих умовах відновних (глеєвій і

сірководневій) умовах:

V Mo Se

а) Добре мігрують у кислих водах окисної і

глеєвої природи і осаджуються на лужному бар'єрі:

Zn Cu Ni Pb Cd

б) Мігрують і у кислих, і у лужних водах окисних

умов:

Hg Ag Bi

Рухливі й слабкорухливі у відновному

глеєвому середовищі і інертні в окисному

і відновному сірко­водневому середовищі:

Мn Co

Малорухливі за більшості умов

Слабка міграція з органічними комплексами, частково мігрують

у сильно кислому середовищі у лужному середовищі

Ті Сг Zr W

Дані свідчать про те, що група пріоритетних важких металів – Cd, Pb, Zn, Cu, Ni – має значну рухомість у кислому середовищі і стає інертними при зміні реакції середовища в бік підлужування. Далі треба відмітити, що такий сильний токсикант, як ртуть, здатний за наявності умов для окислення мігрувати в широкому діапазоні рН. Малорухливим елементом у більшості природних умов є хром.

Цікаві статті з розділу

Основні напрямки розвитку неоекології
Екологія як окремий розділ біологічної науки склалася наприкінці XIX ст. і розвивається швидкими темпами. Особливо значний інтерес до екології людське суспільство почало виявляти в середині ...

Актуальні проблеми у сфері екологічної безпеки
Екологія сьогодні набуває значення наукової основи організації раціонального природокористування. Нині вона визначається як вчення про взаємодію живих організмів з навколишнім середовищем (д ...

Квартира як біогеоценоз
Біогеоценози - елементарні одиниці біосфери. Масштаби біогеоценозів в природі надзвичайно різні. Неоднакова також ступінь замкнутості підтримуваних в них кругообігів речовини, тобто багатор ...