Геохімія цинку в умовах полісся і лісостепу

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет

Кафедра геохімії, мінералогії та петрографії

Реферат

на тему:

“Геохімія цинку в умовах полісся та лісостепу”

Виконала

студентка 5 курсу

групи геохіміків

Беспалова Л.А.

Перевірив

Гожик А.П.

КИЇВ-2003

Цинк (Zn). Кларк в земній корі 8,3*10^-3 % (в основних породах 1,3* 10^-3 %, в кислих –6*10^-3 %). У вивержених породах Zn знаходиться у формі тонкорозсіяного сульфіду, у вигляді ізоморфної домішки в слюдах, амфіболах. Zn у феромагнезіальні породи входить головним чином у склад біотиту, амфіболів, піроксенів і помітно їх збагачуючи. Відомо 66 мінералів Zn, найважливішим є сфалерит (ZnS).

Цинк енергетично мігрує в гідротермах, в яких він утворює різні комплекси і осаджується разом з Pb, Ag та та іншими халькофілами, утворюючи різні сульфіди (поліметалічні руди). Низькотемпературні стратиформні Pb- Zn родовища у вапняках деякі дослідники вважають осадовими або гідротермально-осадовими.

Цинк – важливий біоелемент, його кларк в живій речовині 2*10^-3 %. Відомі організми-концентратори Zn, на його родовищах росте особлива “гаймійна флора”, від недостачі або надлишку Zn організми хворіють. В грунтах Zn накопичується біогенним шляхом.

В біосфері Zn енергетично мігрує з поверхневими і підземними водами, де його вміст звичайно складає n-10^-5 г/л (Кх =n разом з Ca, Na, Sr, F, U). У кислих кисневих і гелієвих водах багато сполук Zn розчинні, особливо добре – Zn SO4, а також не погано Zn(HCO3). рH випадання Zn(OH)₂-6,8, тому в нейтральних і слабо лужних розчинах Zn мало рухомий (ZnCO₃-поганорозчинна сіль). Однак при підвищенні рН Zn знову переходить в розчин в результаті утворення розчинних цинкатів – солі цинкової кислоти . В сірчано-водневому середовищі Zn утворює практично не розчинний сульфід. В ландшафтах вологого клімату Zn активно мігрує в бікарбонатній або органо-мінеральній формі і частково виноситься із ландшафту. В арідних ландшафтах Zn менш рухомий, тут можлива його слабка випаровувальна концентрація в солоних озерах і солончаках.

Вміст Zn в грунтах залежить від характеру материнських порід, з яких утворені грунти, вмісту органічної речовини, текстури грунту, рН. Характерний склад породи- це головний фактор, який визначає вміст Zn в грунтах. Грунти на основних породах завжди вміщують більше Zn ніж грунти розвинені на гранітах, гнейсах... Грунти на пісках, підзолисті, ті що, промиваються водою, латеритні- втрачають Zn швидше ніж грунти збагачені глиняним матеріалом і які мають високий процент тонкої фракції. Наприклад, із глинястих грунтів з великою кількістю тонкої фракції цинк вилучається дуже погано водою і слабкими розчинами і добре в цих грунтах фіксується.

В залежності від історії осадових порід, які підстилають грунти, можна оконтурити області з різної кількістю Zn в грунтах. Так, можна виділити по крайній мірі три групи грунтів за вмістом Zn:

1група – грунти з дуже високим вмістом Zn- до цілих процентів. Ці грунти спостерігаються в районах цинкових руд, головним чином сульфідів. За вмістом Zn в грунтах або рослинах в цих районах легко оконтурювати родовища Zn, внаслідок його високого вмісту. Навколо цих родовищ утворюється розсіяння Zn; за ізолініями вмісту цинку в грунтах і рослинах можна картувати і самі родовища.

2група- грунти із середнім вмістом, звичайним вмістом Zn. Вміст цей приблизно складає 5*10 ^{- 3} %.

3група- грунти з дуже низьким вмістом Zn. Вони мало вивчені по розповсюдженості в них Zn.

На основі біля 500 відомих визначень Zn в грунтах із різних країн земної кулі можна вважати, що середній вміст Zn для всіх грунтів складає близько 5*10^-3 %. Треба відмітити, що вміст Zn в грунтах в середньому у 2 рази більше, ніж вміст міді (Си). За горизонтами вміст Zn помітно підвищується в гумусових горизонтах (для цих грунтів характерній найбільший вміст). З великим вмістом органічної речовини в грунтах пов’язано і загальне підвищення цих елементів, наприклад в чорноземних грунтах рухомість цинку пов’язана з характером стану Zn, тобто формою з’єднання і рН середовища. Обидва ці факти є не рухомими при високих рН; в лужних грунтах, які збагачені на CaCO₃ і дуже рухомими вони є в кислих грунтах з рН 5 і менше. Як і інші метали, особливо перехідної групи Fe, Zn в грунтах знаходиться у вигляді мінералів Zn-сфалерит, в алюмосилікатах в яких він знаходиться в розсіяному стані, і в розчині у вигляді CO₃^2-. Доказано, що при збільшенні солей або CO₃^2- в грунтовому розчині кількість розчиненого у воді цинку збільшується. В грунтах можна розрізнити Zn не розчинний і розчинний. В розчинах із каштаново-солонуватих грунтів Zn знаходиться у вигляді ZnФК-32,1; Zn²⁺-63,7, в дерново-підзолистих середньо суглинистих і лужно-чорноземних грунтах подібним чином. Вилучення цинку з грунтів залежить від реакції грунту, лужні розчини зовсім не вилучають цинк. Чим більш кислий розчин тим більше вилучається цинку із грунту, особливо це характерно для гумусового горизонту. Zn легко вилучається водою і слабко кислими розчинами i легко засвоюється рослинами. Тому захворювання rosette та інші подібні захворювання спостерігаються рідше у рослин які ростуть на лужних грунтах, що більше збагачені цинком, ніж на кислих; тому що, на лужних грунтах він гірше засвоюється рослинами.

При кислому руйнуванні порід частина цинку відходить з розчинами, наприклад, при руйнуванні гранітів, зовсім протилежний процес спостерігаємо з вапняками, з якими він частково осаджується, тому що, цинк важко (погано) переходить в розчин, але грунтові розчини з високим рН (вапнякові грунти) фіксують цинк, осаджуючи його або переводячи в сорбційні з’єднання. В таких умовах можуть фіксувати цинк і фосфати. Значна частина цинку грунтів знаходиться в обмінному стані і може бути вилучена за допомогою обміну. Не рідко спостерігалось до 5% і більше обмінного цинку на хороших, урожайних грунтах.

Як бачимо, чим більше органічної речовини в даному горизонті, тим більший вміст цинку, тому що, органічна речовина без сумніву утримує Zn. При цьому велике значення має характер органічної речовини (наприклад, свіже опадання листя або гумінова кислота), можливе існування органічної речовини, яке робить Zn більш рухомим. Вміст цинку в дерново-карбонатних грунтах (20,3%), чорноземах звичайних (23,7%), солонуватих (20), лужно-чорноземних (28,3).Самий низький вміст цієї форми елементу відмічено в чорноземах звичайних на лесах (8,3%), самий високий- в буроземах слабопідзолистих (30,8%). З карбонатною складовою більше всього цинку пов’язано в чорноземах звичайних на алювії піщаних сланців, менше (0,57%)-в буроземах слабопідзолистих. Бактерії, грибки та інша мікрофлора самих грунтів потребує присутності цинку і поглинає його. В них цинк знаходиться у вигляді білкових сполук.

Валовий вміст Zn і його рухомих форм в грунтах Полісся складає:

Житомирське Полісся

-дерново-слабопідзолисті грунти – 23/0,3

-дерново-підзолисті глеєві глинесто піщані-27/0,4

Волинське Полісся

- дерново-середньопідзолисті супіщані грунити –36/0,39

-торф’яні низинно супіщані – 36.8/0.19

-лужні глеєві легкосуглинесті –33/0,48

- чорноземно-лужні легкосуглинесті –38/0,4.

Київське Полісся

-дерново-слабопідзолисті піщані грунти –56/2,0

- дерново-середньопідзолисті супіщані грунити –38/2,3

-торфяно-болотні –48/2,0.

Лісостепова зона

Західно-українська лісостепова провінція

- темно-сірі опідзолисті легкосуглинесті –70/1,9

- торфяно-болотні-150/2,3

- світло-сірі легкосуглинесті –80/2,7

Дністрово-Дністровська лісостепова провінція

- чорнозем ти пічний легкосуглинестий –48/2,4

- темно-сірі лісні піщані –27/2,5

Центральна область Придніпровського підняття

-чорнозем ти пічний мало гумусовий –52/7,8

-світло-сірі легкосуглинесті -77/1,7

Вінницька область Подільського Подужжя

-чорнозем ти пічний –30/3,2

-світло-сірі легкосуглинесті –46/1,6.

Лівобережно-Дніпровська лісостепова провінція

-чорнозем ти пічний середньосуглинестий –97/2,7

-чорнозем реградований середньосуглинестий –80/3,2.

Техногенні аномалії пов’язані з вмістом цинку в грунтах Полісся приурочені до промислових зон і до автомагістралей. Коливання вмісту цинку досить широкі- в –2-16 раз вище фонового, а в одиничних випадках досягають 50 фонових значень.