Введение
На сегодняшний день такие природные минеральные образования как диатомиты находят широкое практическое применение в различных отраслях промышленности благодаря высокой поглотительной способности, пористости, термостойкости и кислотоустойчивости. Что касается сельского хозяйства, то У. Г. Дистановым [25,304] было предложено два возможных направления использования этих природных материалов:
в качестве носителей и наполнителей пестицидов и для получения пролонгированных удобрений,
как массы, предотвращающей слёживание тех же удобрений и ядохимикатов.
Кроме того, в ряде публикаций упоминается об инсектицидном действии дустов кремнезёма [3; 44]. Проведённые за последние десятилетия исследования, посвящённые роли кремния и его соединений в почвенных процессах, резко расширили круг возможных областей применения природных кремнезёмов в этой отрасли. Минералы кремния рассматривают как источник растворимого кремнезёма, который играет важную роль в формировании плодородия почв, повышении продуктивности растений и их устойчивости к болезням и вредителям [3; 16; 19]. В. М. Дьяков и его коллеги ссылаются на опыт использования в качестве удобрений диатомитов, внесение которых в почву увеличивает её буферность и адсорбционные свойства, а также “способствует снижению железной и алюминиевой интоксикации растений” [19, 5], что особенно актуально для кислых почв. Однако механизм действия диатомитов и их участия в почвенных процессах ещё недостаточно изучен.
На территории Ульяновской области разведаны и эксплуатируются в промышленных масштабах крупные месторождения этих кремнистых пород. В этом свете становится особенно интересной перспектива использования для мелиорации почв местных диатомитов, по запасам которых наш регион занимает одно из первых мест в СНГ и России.
Диатомит представляет собой не чистый силицит: помимо опалового кремнезёма в нём содержится глинистый и обломочный материал. Глинистые минералы, содержание которых в породе может достигать 20% и более, в определённом диапазоне значений рН среды могут стать дополнительным источником подвижных форм алюминия и железа и таким образом усугубить негативные явления, связанные с истощением буферной ёмкости почв. По содержанию в породе кислород, кремний, алюминий и железо занимают те же места, что и в почве. Общеизвестно, что реакция среды является одним из основных факторов, определяющим поведение алюминия и железа в почвах. Поэтому возникла идея создания простейшей модельной системы, позволяющей спрогнозировать поведение диатомита в целом, его отдельных компонентов в реальных почвах с различной кислотностью. Целью нашего исследования было выбрано изучение особенностей поведения алюминия и железа, входящих в состав диатомита, в системе твердая фаза–раствор. Для её достижения были поставлены следующие задачи:
установить минералогический и химический состав исследуемого диатомита;
экспериментально определить возможный выход алюминия и железа из диатомита при различных значениях pH раствора извлечения,
исследовать способность к адсорбции катионов из раствора и связанную с ней кислотно-основную буферность породы в условиях модельной системы.
Для решения этих задач в качестве объекта исследования был выбран диатомит Инзенского месторождения Ульяновской области – самого крупного и наиболее интенсивно эксплуатируемого. Исследования проводились с использованием общепризнанных методов: потенциометрии, фотоколориметрии, рентгеноспектрального анализа.
Соколовой Т.А. и её коллегами [36] проводились модельные эксперименты с целью выяснить влияние глинистых минералов на поведение алюминия в системе твёрдая фаза – раствор. Исследования Ульриха и Швертмана были посвящены роли отдельных минералов почвы в создании её кислотно-основной буферности [39, 48]. Но в известной нам литературе механизм действия диатомита как смеси минералов в почве не освещался.
Практическая значимость работы определяется серьёзной угрозой, которую представляет закисление почв интенсивно эксплуатируемых пахотных угодий, потеря ими плодородия, и непродуманное использование минеральных удобрений.