Carbonates in the soils of sugar industry infiltration fields (Central Chernozemic region)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The forms, composition, and transformation of carbonates during soil formation in technogenic landscapes – infiltration fields of the sugar industry in the chernozemic region – were studied using a range of contemporary instrumental methods. The soils of infiltration fields (Calcaric Gleysols. Histic Gleysols. Eutric Cambisols) inherit the residual material of the original Chernozem containing pedogenic carbonates and are formed under the periodic influence of carbonate-containing waste from the sugar industry such as wastewater, filtration sludge (defecate), and conveyor-washing sludge. The carbonate material entering the soils from technogenic sources consists mainly of calcite, the composition and proportion of impurities in the defecate generally reflect their content in the original rock – limestone. The transformation of technical carbonates during pedogenesis results in the formation of abundant and diverse carbonate pedofeatures represented by impregnations. scattered sparite crystals. efflorescences. microsegregations. Pseudomycelium, and calcified plant residues. Carbonates in the soils of the operating untreated checks are represented not only by carbonate pedofeatures but also by calcareous interlayers of precipitated defecate and wastewater sludge. Raman spectra of carbonates indicate the presence of two crystalline polymorphic modifications of CaCO3 in soils – calcite and aragonite. Tendencies for the transformation of aragonite into calcite were observed after the infiltration checks were abandoned and soils continued to develop under natural hydrological and thermal regimes.

Sobre autores

I. Zamotaev

Institute of Geography of Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Moscow, 119017 Russia

N. Mergelov

Institute of Geography of Russian Academy of Sciences

Moscow, 119017 Russia

Y. Konoplyanikova

Institute of Geography of Russian Academy of Sciences

Moscow, 119017 Russia

I. Shorkunov

Institute of Geography of Russian Academy of Sciences

Moscow, 119017 Russia

R. Gracheva

Institute of Geography of Russian Academy of Sciences

Moscow, 119017 Russia

Bibliografia

  1. Афанасьева Е.А. Черноземы Средне-Русской возвышенности. М.: Наука, 1966. 227 с.
  2. Базыкина Г.С., Овечкин С.В. Миграционно-мицелярные черноземы Курской области в климатических и биосферных циклах // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2012. Вып. 70. С. 3–17.
  3. Беляева Л.И., Лабузова В.Н., Остапенко А.В., Скрипко Е.М. Технологические вспомогательные средства в производстве сахара: от локальных технологий применения к интегрированным // Сахар. 2017. № 3. С. 23–27. https://doi.org/10.24411/2413-5518-2017-00009
  4. Беляева Л.И., Остапенко А.В. Системное применение технологических вспомогательных средств разной функциональной направленности при производстве сахара // Сахар. 2021. №. 7. С. 32–38. https://doi.org/10.24412/2413-5518-2021-7-32-38
  5. Будыкина Т.А., Франтова В.В. Очистка транспортерно-моечных вод сахарного завода // Вестник Рос. ун-та Дружбы народов. Сер.: Инженерные исследования. 2011. № 2. C. 27–30.
  6. Булышева А.М., Хохлова О.С., Бакунович Н.О., Русаков А.В., Мякшина Т.Н. Изменение свойств почв залежного ряда Курской области и тренды восстановления постагрогенных почв лесостепной и степной зон // Почвоведение. 2021. № 8. С. 983–998. https://doi.org/10.31857/S0032180X21080049
  7. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 272 с.
  8. Голубцов В.А. Карбонатные новообразования в почвах Байкальского региона: процессы формирования и значение для палеопочвенных исследований // Вестник Томского гос. ун-та. Сер. Биология. 2017. № 39. C. 6–28. https://doi.org/10.17223/19988591/39/1
  9. Голубцов В.А., Черкашина А.А., Бронникова М.А. Карбонатные новообразования в степных и лесостепных почвах Байкальского региона: генезис, условия и хронология формирования. Новосибирск, 2021. 222 с.
  10. Горячкин С.В. География экстремальных почв и почвоподобных систем // Вестник РАН. 2022. Т. 92. № 6. С. 564–571. https://doi.org/10.31857/S0869587322060056
  11. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. C. 5–19. https://doi.org/10.1134/S0032180X19010040
  12. Девятова Т.А., Яблонских Л.А., Алаева Л.А., Белик А.В., Негробова Е.А., Румянцева И.В. Водно-солевой режим черноземов Центрально-Черноземного региона // Аридные экосистемы. 2015. Т. 21. № 4. С. 54–60.
  13. Добровольский В.В. Внутрипочвенное карбонатообразование, высокодисперсное вещество почв и геохимия тяжелых металлов // Почвоведение. 2001. № 12. С. 1434–1442.
  14. Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Конопляникова Ю.В., Долгих А.В., Карелин Д.В., Белоновская Е.А., Добрянский А.С., Михеев П.В. Почвообразование на отходах сахарной промышленности в Центральном Черноземье // Почвоведение. 2023. № 11. C. 1450–1471. https://doi.org/10.31857/S0032180X2360052X
  15. Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Михеев П.В., Конопляникова Ю.В. // Формирование и трансформация почв в районах размещения отходов сахарной индустрии (обзор) // Почвоведение. 2022. № 8. C. 949–961. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080159
  16. КарелинД.В., СуховееваО.Э., ГлаголевМ.В., ДобрянскийА.С., СабрековА.Ф., ЗамотаевИ.В. Годовой бюджет углеродсодержащих биогенных парниковых газов при смешанном землепользовании: Льговский район как модельный объект Центрального Черноземья // Почвоведение. 2023. № 8. С. 911–924.
  17. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  18. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.
  19. Ковда И.В. Информационное значение карбонатных новообразований для реконструкции процессов и факторов почвообразования // Память почв: почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. С. 352–405.
  20. Ковда И.В., Моргун Е.Г., Лебедева М.П., Олейник С.А., Шишков В.А. Идентификация разновозрастных карбонатных новообразований в современных черноземах // Почвоведение. 2016. № 7. С. 874–891. https://doi.org/10.7868/S0032180X16070054
  21. Лебедева И.И. Черноземы Восточной Европы. Автореф. дис. … докт. геогр. наук. М., 1992. 49 с.
  22. Лебедева И.И., Овечкин С.В. Карбонатные новообразования в черноземах левобережной Украины // Почвоведение. 1975. № 11. С. 14–30.
  23. Милых А.А., Думченков В.М. Известняковый камень в сахарной промышленности // Сахар. 2012. № 10. С. 33-35.
  24. Михальчук Н.В., Дашкевич М.М., Михальчук С.Н., Галуц О.А. Особенности качественного состава многотоннажных отходов сахарного производства в контексте перспектив их оптимального использования // Актуальные научно-технические и экологические проблемы сохранения среды обитания. Сб. науч. ст. Междунар. науч.-пр. конф. 23–25 апреля 2014 г. М., 2014. Ч. 3. С. 196–203.
  25. Мониторинг природных экосистем Центрально-черноземного заповедника // Тр. Центрально-Черноземного гос. заповедника. 2021. Вып. 20. 411 с.
  26. Научно-практические основы применения известнякового камня при производстве сахара. Курск, 2023. 118 с.
  27. Овечкин С.В. Карбонатный профиль черноземов и его формирование в зависимости от биоклиматических условий: на примере черноземов левобережья Украины и Заволжья. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М., 1979. 24 с.
  28. Овечкин С.В. Карбонатный профиль черноземов лесостепи ЦЧО и его трансформация в зависимости от глобальных изменений климата // Вестник Моск. гор. пед. ун-та. Сер. Естественные науки. 2008. № 1. С. 40–46.
  29. Овечкин С.В., Базыкина Г.С. Карбонатный профиль и режим влажности миграционно-мицелярных черноземов разных экосистем Курской области // Почвоведение. 2011. № 12. С. 1475–1486.
  30. Пархомец А.П., Сергиенко В.И. Биологическая очистка сточных вод сахарных заводов. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. 112 с.
  31. Перепелица А.П., Ищенко В.Н., Самчук А.И. Дефекат сахарного производства: направления переработки // Сахар. 2014. № 2. С. 41–42.
  32. Полевой определитель почв России. М., 2008. 182 с.
  33. Поливанова Т.В., Уваркин А.В., Фролов К.А., Поливанова С.А. Управление осадками транспортерно-моечных вод сахарного производства – важнейшая экологическая проблема // Известия Юго-Западного государственного университета. 2014. № 1. С. 125–129.
  34. Почвообразование, биота и эмиссия парниковых газов в техногенных ландшафтах: поля фильтрации сахарной промышленности в Центральном Черноземье. М.: ГЕОС, 2024. 187 с.
  35. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С., Бахматова К.А., Гольева А.А., Горбов С.Н., Жарикова Е.А., Матинян Н.Н., Наквасина Е.Н., Сивцева Н.Е. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10. C. 1155–1164. https://doi.org/10.7868/S0032180X14100104
  36. Пузанова Л.Н. Агроэкологическая оценка и сельскохозяйственное использование субстрата очистных сооружений свеклосахарных заводов: на примере ОАО “Сахарный комбинат “Льговский”. Автореф. дис. … канд. с-х. наук. Курск, 2009. 19 с.
  37. Руководство по охране окружающей среды, здоровья и труда для сахарной промышленности, 2007. https://www.ifc.org/content/dam/ifc/doc/2000/2007-tourism-hospitality-development-ehs-guidelines-ru.pdf (дата обращения: 26.12.2024).
  38. Самофалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород. Пермь, 2009. 130 с.
  39. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Агропромиздат, 1986. 431 с.
  40. Свеклосахарное производство. Краткое пособие для работников сахарных заводов. Курск: Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности, 2003. 59 с.
  41. Славянский А.А. Промышленное производство сахара. М.: МГУТУ им. К.Г. Разумовского, 2015. 255 с.
  42. Славянский А.А., Митрошина Д.П., Грибкова В.А., Ермолаев В.А. Основные отходы сахарного производства и их использование // Сахар. 2022. № 12. С. 30–37. https://doi.org/10.24412/2413-5518-2022-12-30-37
  43. Спичак В.В., Базлов В.Н., Ананьева П.А., Поливанова Т.В. Водное хозяйство сахарных заводов. Курск, 2005. 167 с.
  44. Тютюнник Ю.Г. Виробничий ландшафт і його демутація. К.: ІЕЕ НАН України, 2021. 142 с.
  45. Филатов С.Л., Думченков В.М., Петров С.М., Подгорнова Н.М., Басаргин Н.А. Механическое обезвоживание осадка транспортерно-моечной воды свеклосахарного производства ленточными фильтр-прессами // Сахар. 2020. № 1. С. 32–37. https://doi.org/10.24411/2413-5518-2020-10103
  46. Хитров Н.Б., Герасимова М.И. Диагностические горизонты в классификации почв России: версия 2021 г. // Почвоведение. 2021. № 8. С. 899–910. https://doi.org/10.31857/S0032180X21080098
  47. Хитров Н.Б., Герасимова М.И. Предлагаемые изменения в классификации почв России: диагностические признаки и почвообразующие породы. // Почвоведение. 2022. № 1. С. 3–14. https://doi.org/10.31857/S0032180X22010087
  48. Хохлова О.С. Педогенные карбонаты как носители памяти об условиях почвообразования (на примере степной зоны Русской равнины) // Память почв: почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. С. 406–437.
  49. Хохлова О.С., Чендев Ю.Г., Мякшина Т.Н., Шишков В.А. Карбонатный пул педогенного углерода при разных типах и длительности использования пашни в Среднерусской лесостепи // Почвоведение. 2013. № 5. С. 583–594. https://doi.org/10.7868/S0032180X13050079
  50. Элементарные почвообразовательные процессы: опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука, 1992. 184 с.
  51. Becze-Deak J., Langohr R., Verrecchia E.P. Small scale secondary CaCO3 accumulations in selected sections of the European loess belt. Morphological forms and potential for paleoenvironmental reconstruction // Geoderma. 1997. V. 76. P. 221–252. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(96)00106-1
  52. Durand N., Monger H.C., Canti M.G., Verrecchia E.P. Calcium carbonate features // Interpretation of micromorphological features of soils and regoliths. Elsevier, 2018. P. 205–258.
  53. Gerasimova M.I., Bronnikova M.A., Khitrov N.B., Shorkunov I.G. Hierarchical morphogenetic analysis of Kursk chernozem // Bulletin of the V.V. Dokuchaev Soil Science Institute. 2016. V. 86. P. 64–76. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2016-86-64-76
  54. Goudie A.S. Calcrete // Chemical sediments and geomorphology. London: Academic Press, 1983. P. 93–131.
  55. Huang Y., Song X., Wang Y.P., Canadell J.G., Luo Y., Ciais P., Chen A. et al. Size, distribution, and vulnerability of the global soil inorganic carbon // Science. 2024. № 384(6692). P. 233–239. https://doi.org/10.1126/science.adi7918
  56. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022. https://www.isric.org/sites/default/files/WRB_fourth_edition_2022-12-18.pdf (дата обращения 25.01.2025).
  57. Jamieson J.C. Phase equilibrium in the system calcite-aragonite // The Journal of chemical physics. 1953. V. 21. P. 1385–1390. https://doi.org/10.1063/1.1699228
  58. Kim Y., Caumon M. C., Barres O., Sall A., Cauzid J. Identification and composition of carbonate minerals of the calcite structure by Raman and infrared spectroscopies using portable devices // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2021. V. 261. P 119980. https://doi.org/10.1016/j.saa.2021.119980
  59. Kovda I.V., Bessudnov A.A., Bessudnov A.N., Bronnikova M.A., Chepalyga A.L., Filatova T.D., Gerasimova M.I. et al. Paleosols, pedosediments and landscape morphology as archives of environmental evolution. Guidebook for field excursions: XIIth International symposium and field workshop on paleopedology (ISFWP). M., 2013. 116 p.
  60. Lafuente B., Downs R.T., Yang H., Stone N. The power of databases: the RRUFF project // Highlights in Mineralogical Crystallography. De Gruyter, 2015. P. 1–30. https://doi.org/10.1515/9783110417104-003
  61. Ma Y.F., Gao Y.H., Feng Q.L. Effects of pH and temperature on CaCO3 crystallization in aqueous solution with water soluble matrix of pearls // J. Crystal Growth. 2010. V. 312. P. 3165–3170. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2010.07.053
  62. Molnár Z., Pekker P., Rečnik A., Pósfai M. Formation and properties of spindle-shaped aragonite mesocrystals from Mg-bearing solutions // Nanoscale. 2024. V. 16. P. 2012–2021. https://doi.org/10.1039/D3NR04672A
  63. Peckmann J., Paul J., Thiel V. Bacterially mediated formation of diagenetic aragonite and native sulfur in Zechstein carbonates (Upper Permian, Central Germany) // Sedimentary Geology. 1999. V. 126. P. 205–222. https://doi.org/10.1016/S0037-0738(99)00041-X
  64. Pokroy B., Fitch A.N., Zolotoyabko E. Structure of biogenic aragonite (CaCO3) // Crystal Growth Design. 2007. V. 7. P. 1580–1583. https://doi.org/10.1021/cg060842v
  65. Sawada K. Mechanism of crystallization and transformation of calcium carbonates // Pure Appl. Chem. 1997. V. 69. P. 921–928. https://doi.org/10.1351/pac199769050921
  66. Tucker M.E., Jones S. J. Sedimentary petrology. John Wiley & Sons Ltd, 2023. 448 p.
  67. Urmos J., Sharma S.K., Mackenzie F.T. Characterization of some biogenic carbonates with Raman spectroscopy // American Mineralogist. 1991. V. 76. P. 641–646.
  68. Zamanian K., Pustovoytov K., Kuzyakov Y. Pedogenic carbonates: Forms and formation processes // Earth-Sci. Rev. 2016. V. 157. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.03.003

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».