III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Введение. Поглотительная способность почв по отношению к тяжелым металлам определяется многими факторами, такими как емкость катионного обмена,  гранулометрический состав почв, содержание карбонатов и другими факторами. Фракции физической глины и гумуса являются одними из основных компонентов почв, способных удерживать тяжелые металлы в почве (Ладонин, 2003).

В настоящее время цинк является одним из приоритетных загрязнителей почв Ростовской области. Он отличается высокой степенью миграции в сопредельные среды и аккумуляции растениями (Зырин, 1989).

Целью работы являлось изучение количественной закономерности поглощения цинка черноземом южным тяжелосуглинистым и черноземом южным супесчаным.

Объекты и методы. В качестве объекта исследования были выбраны верхние гумусированные горизонты чернозема южного тяжелосуглинистого и чернозема южного супесчаного. Исследуемые почвы существенно различаются по гранулометрическому составу: чернозем южный тяжелосуглинистый - содержание фракции физической глины  45,3% и ила - 30,1%; чернозем южный супесчаный - содержание фракции физической глины  19,2% и ила - 12,0%.

В исследованиях использовали фракцию чернозема меньше 1 мм в естественной катионной форме. Почву заливали растворами нитратов цинка. Концентрации исходных растворов колебались в пределах  от 0,05 мМ/л до 1 мМ/л. Соотношение почва: раствор составляло 1:10. Суспензии взбалтывались в течение 1 часа, затем сутки отстаивались (Минкина, Пинский, Самохин, 2005). В равновесных растворах измеряли рН потенциометрически. После этого суспензии фильтровались. Содержание цинка в фильтратах определялось методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (ААС). Количество поглощенных катионов Zn рассчитывали по разности между концентрациями металла в исходном и равновесном растворе. 

Результаты и обсуждение.

С увеличением внесенного металла поглощение его почвами возрастает. Начальные участки кривых характеризуются интенсивным поглощением, затем после внесенной концентрации 0,5 мМ/л выходят на плато насыщения. Изотермы адсорбции Zn черноземом южным тяжелосуглинистым и черноземом южныv супесчаным описываются уравнением Ленгмюра (рис. 1).  

Максимальная адсорбционная емкость С_макс. показывает максимальную сорбцию металла почвой, константа К характеризует сродство металла к адсорбенту. Для чернозема южного тяжелосуглинистого рассчитаны параметры С_макс. = 27,87 мМ/кг и К = 12,87 л/мМ; для чернозема южного супесчаного данные параметры составили 20,74 мМ/кг и 6,55 л/мМ соответственно. Установлены высокие коэффициенты корреляции параметров сорбции металлов(R = 0,99 и R²= 0,99).

Более высокие параметры адсорбции (С_макс. и К) цинка для чернозема тяжелосуглинистого связаны с большим содержанием илистых частиц по сравнению с черноземом супесчаным (табл. 1). В гранулометрических фракциях, выделенных из почв, концентрации металлов, как правило, увеличиваются по мере уменьшения размера частиц [2]. Илистая фракция характеризуется наиболее высокими концентрациями микроэлементов, что говорит о связи их в основном с вторичными глинистыми минералами, коагелями полуторных оксидов и кремневой кислоты, аллофанами, окристаллизованными оксидами железа и алюминия, органическими веществами, сосредоточенными в этой фракции. В среднем концентрация цинка в илистой фракции составляет 162 мг/кг. Следовательно, чернозем южный тяжелосуглинистый обладает большей поглотительной способностью к цинку, чем чернозем южный супесчаный.        

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ (грант № 2.1.1/3819).