Уксусно-растворимые фазы, содержащие тяжелые металлы в почвах, по данным динамических экстрактограмм

Аннотация

Мы исследовали загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ), используя методы последовательной статической химической экстракции. Это позволило определить количество металла, экстрагированного уксусной кислотой. Новая аппаратура, позволяющая выполнять динамическое экстрагирование ТМ и получить экстрактограммы, открывает дополнительные возможности: определить число групп частиц, различающихся по устойчивости к данному реагенту, и определить статистические показатели каждой группы частиц. Предложена новая методика расшифровки экстрактограмм, основанная на их деконволюции на ряд асимметричных гауссиан, отвечающих отдельной группе частиц – носителей ТМ. Среди статистических показателей гауссиан: относительная устойчивость к данному реагенту каждой группы частиц, их дисперсия D, асимметрия As и эксцесс Ех. Статистические показатели Са-Mg-частиц – носителей ТМ в городских почвах показывают высокую неоднородность по устойчивости частиц к уксусной кислоте по сравнению с частицами во внегородских почвах. Вероятная причина отличия городских почв – иной состав Са-Mg-минералов, чем во внегородских почвах, где Са-Mg-минералы представлены карбонатами. Городские исходно бескарбонатные почвы загрязнены Са-Mg-содержащими строительными отходами: цементом, известью и асбестом, а также содержат образованные из Са-Mg-отходов вторичные карбонаты. Городские уксуснорастворимые поллютанты относятся к таким группам минералов, как техногенные гидроксиды, силикаты и алюминаты кальция и магния, что сильно отличает их химические свойства от свойств природных карбонатов.  Обилие минеральных частиц, как носителей ТМ, определяет разнообразие и неоднородность частиц, растворимых уксусом в городских почвах.

Литература

Водяницкий Ю.Н. Методы последовательной экстракции тяжелых металлов из почв: новые подходы и минералогический контроль (аналитический обзор) // Почвоведение. 2006. №10. 1190-1199.

Vodyanitskii Yu.N. Methods of sequential extraction of heavy metals from soils: New approaches and mineralogical control (A review) // Eur. Soil Sci. 2006. №10. 1074-1083.

2. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия  элементов. Т. 2. БИНОМ. М. 2008. 670 с.  

3. Добровольский В.В. Гипергенез четвертичного периода // Гипергенез и коры выветривания. Т. 1. 2007. М. Научный мир. С. 17-224.

4. Макаров А.А. Опыт оценки риска химического загрязнения почв московского региона. Автореф. дисс. к. б. н. М. 2017. 25 с.

5. Прокофьева Т.В., Варава О.А., Седов С.Н., Кузнецова А.М. Морфологическая диагностика почвообразования в антропогенно-измененных поймах рек на территории г. Москвы //  Почвоведение. 2010. № 4. 399-411.

        Prokof’eva T.V., Varava O.A., Sedov S.N., Kuznetsova A.M. Morphological diagnostics of pedogenesis on the anthropogenically transformed floodplains in Moscow // Eur. Soil Sci. 2010. №4. 368-379.

6. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И. Городские почвы: диагностика и классификационное определение по материалам научной экскурсии конференции SUITMA-9 по Москве. Почвоведение. 2018. № 9. 1057-1070.

        Prokof’eva T.V., Gerasimova M.I. Urban soils: diagnostics and taxonomic position according to materials of Scientific Excursion in Moscow at the SUITMA-9 Workshop // Eur. Sol Sci. 2018. №9. 995-1007.

7. Хигерович М.И., Иванов О.М., Горчаков Г.И., Домокеев А.Г., Ерофеева Е.А. Строительные материалы. Высшая школа. М. 1966. 335 с.

8. Ajmone-Marsan F., Biasioli M. 2010. Trace elements in soils of urban areas // Water Air Soil Pollut.  213.  121-143.

9. Fedotov P.S., Savonina E.Yu., Wennrich R., Ladonin D.V. Studies on trace and major elements association in soils using continuous-flow leaching in rotating coiled columns // Geoderma. 2007. V. 142.  58-68.

10. Gaudry A., Moskura M., Mariet C., Ayrault S., Denayer F., Dernard N. Inorganic pollution in PM₁₀ particles collected over three French sites under various influences: Rural conditions, traffic and industry // Water Air Soil Pollut. 2008. V. 193. 91-106.    

11. Gleyzes C., Tellier S., Astruc M. Fractionation studies of trace elements in contaminated soils and sediments: a review of sequential extraction procedures // TrAC: Trends Anal. Chem. 2002. Vol. 21. № 6 – 7.  451 – 467.

12. Horstkotte B., Miro M., Solich P. Where are modern flow techniques heading to? // Analyt. Bioanal. Chem. 2018. V. 410.  6361-6370.

13. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. Boca Raton. London, N.Y. 2011. CRC Press. 450 p.

14. Kirpichtchikova T.A., Manceau A., Spadini L., Panfili F., Marcus M.A., Jacquet T. Speciation and solubility of heavy metals in contaminated soil using X-ray microfluorescence, EXAFS spectroscopy, chemical extraction, and thermodynamic modeling // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. 2163–2190.

15. Rosende M, Beesley L, Moreno-Jimenez E, Miro M. Automatic flow-through dynamic extraction: a fast tool to evaluate char-based remediation of multi-element contaminated mine soils // Talanta. 2016. V.148. 686–693. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.04.077

16. Vodyanitskii Yu.N., Savichev A.T. Analysis of heavy metals phases-carriers in soils // Annals Agrarian Sci. 2020. V. 18. № 2. 179-188.