Резюмета на публикациите на гл ас д-р Мая Георгиева Бенкова



Дата28.04.2017
Размер160.69 Kb.
Резюмета на публикациите

на


гл. ас. д-р Мая Георгиева Бенкова
секция “Агроекология” към ИПАЗР “Никола Пушкаров”
I. Публикации в чуждестранни монографии
1. Dinev N., M. Benkova, T. Raytchev, 2004. Soil adsorbent of acid soils- principles of colloid - chemical center formation and interactions. In: “Modern physical physicochemical methods and their applications in agroecological research”. G. Józefaciuk, R. Walczak (Eds.), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.24-36,
Abstract: On the basis of some special features in the structure of soil colloids and their behavior distribution of some specific adsorbent centers on the soil adsorbent has been presented that will serve as theoretical background in the choice of adequate technological solutions for more effective neutralization of toxic influence of heavy metal pollutants in acid soils.

Theoretical analysis on the specific features of the formed adsorbent centers on the totality of the soil colloids has shown that after a proper treatment soil processes can be activated leading to formation of “sandwich” charged structures between negatively charged colloids of the clay minerals and the humus compounds on the one hand and positively charged ions and hydroxide forms on the other hand.

References have been listed in which the results of the experimental checking of possibilities for overcoming some ameliorative problems with liming have been shown as well as the more effective neutralization of the heavy metal pollutant toxicity by:

Incorporate them in stable organic-mineral adsorbent structures

Improving the quality of the humus system and increasing the quantity of the stable binded calcium in the newly formatted organic-mineral structures

Creating a buffer system for decreasing of the negative effect of the overliming and stabilizing the optimal values of the soil reaction for a long period of time.



2. Atanassova I., Benkova M., Raichev T., Jуzefaciuk G., 2004. Analysis of a technogenically degraded soil using a rapid method for clay fraction separation. In:“Modern physical physicochemical methods and their applications in agroecological research”. G. Józefaciuk, R. Walczak (Ed), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.7-11,
Abstract: The paper focuses on the physico-chemical and mineralogical properties of a soil polluted with Cu in the area of (MDK) Pirdop Copper smelter. The study soil (845 mg.kg-1 Cu) has been chosen from the area of Zlatitsa in the vicinity of the Pirdop Copper smelter. The intensity of the degradation processes taking place in the soils surrounding the plant accompanied by intensive acidification and pollution with heavy metals, particularly Cu, was a prerequisite for this study and the choice of that soil for analysis. The particular purpose of this study along with other studies carried out with this soil is to carry out physico-chemical and mineralogical analysis of the soil and clay fraction by making use of a rapid method for clay fraction separation combining the processes of electrodialysis and ultrafiltration. The simultaneous application of both methods renders colloid separation easier through: (1) disaggregating the particles and their settlement on the membranes – electrodialysis and (2) accelerating their movement in electric field thus avoiding simultaneous acidification. XRD-analysis showed the presence of equal mineral phases in the colloid fraction, the coarse residue fraction and the whole soil in decreasing order of abundance: Illite ( 55.4 %) > chlorite (25.8 %) > kaolinite (13.9 %) > quartz (4.9 %). The first two minerals are both of primary and secondary origin of soils, while kaolinite and quartz are products of weathering and podzolization processes which had taken place in that soil. The mineralogical composition in combination with the other physico-chemical properties is an indication of the advancement of the physical and chemical degradation which had taken place with the soil analyzed.
3. Benkova M., S. Rousseva, T. Raytchev, Z. Sokolovska, M. Hajnos, G. Jozefaciuk, 2005. Impact of different ameliorants on some characteristics of acid soil polluted with heavy metals. I. Effect on the humus state. In: “Physicochemical management of acid soils polluted with heavy metals”. T. Raytchev, G. Józefaciuk, Z. Sokolovska, M. Hajnos (Eds.), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.32-46,.
Abstract: Based on samples from acid Dystric Fluvisol polluted with heavy metals, greenhouse experiments were carried out to test the effect of different organic and mineral melioration materials on soil aggregation. Peat, coal and manure have been considered as organic components and lime, iron hydroxide, and zeolite – as mineral ones to prepare different amelioration mixtures containing one, two or three components. There were 49 combinations tested in these experiments along with a reference – the untreated soil. The influence of the treatments on the soil aggregate stability has been studied after 12 months of composting and harvesting the crops, while the aggregate stability was assessed by indices based on aggregate-size distribution.

It was found that amendment containing lime-peat composites have the most favorable effect on soil aggregation. This may be caused by that the electric charge of the humus substances is activated in these composites enabling formation of sandwich charged colloids between the negatively charged colloids of the clay minerals and the humus substances as well as positively charged ions or hydroxide forms of the polyvalent elements.

The organo-mineral mixtures combining high dose of lime, both peat doses and low dose of iron hydroxide affect most favorably the soil aggregate stability. The reason of this is that the saturation of the soil adsorbent with bivalent and trivalent cations, being a prerequisite for development of stable aggregates, is obtained at these optimal treatments by amendments of high dose of Ca and low dose of Fe combined with peat.

It is concluded that treatment of polluted soils with organo-mineral composites not only decreases the toxic impact of the heavy metals but enables formation of stable adsorption organo-clay formations and also improves significantly the soil macro-structure.

4. Benkova M., E .Filcheva, T. Raytchev, Z. Sokolovska, M. Hajnos, G. Jozefaciuk, 2005. Impact of different ameliorants on some characteristics of acid soil polluted with heavy metals. II. Effect on the soil aggregate stability. In: “Physicochemical management of acid soils polluted with heavy metals”. T. Raytchev, G. Józefaciuk, Z. Sokolovska, M. Hajnos (Eds.), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.46-59, ISBN 83-89969-00-9.
Abstract: Greenhouse experiments with heavy metal polluted soil (Dystric Fluvisol, FAO) meliorated with application of organo-mineral compounds were carried out. In the present work peat and coal were taken as melioration components in the following composites: lime material and peat; lime material, peat and ferrous hydroxide; peat and ferrous hydroxide; lime compounds, peat and zeolite; and peat and lime material separately in increasing doses; lime material and coal; lime material, coal and ferrous hydroxide; coal and ferrous hydroxide; lime compounds, peat and zeolite. After 45 days and next after 12 months of composting (soil and tested amendments) the effect of organo-mineral composites on humus state was retraced. After 45 days of composting, more favourable effect on humus state was established for a composite: lime compounds, peat and ferrous hydroxide. After 12 months of composting found was: increase of total

carbon; humic acids; and decrease of fulvic acids - precondition for favourable soil physical and physical – chemical properties. Observed increasing of “free” and R2O3 complexed humic acids, as a result of peat transformation is most likely due to lower amount of lime material in the respective treatments.

5. Raytchev T., E .Filcheva, M. Benkova, Z. Sokolovska, M. Hajnos, 2005. Effect of composting period of peat and manure on physicochemical properties of Dystric Fluvisol polluted with copper. In: “Physicochemical management of acid soils polluted with heavy metals”. T. Raytchev, G. Józefaciuk, Z. Sokolovska, M. Hajnos (Ed), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.15-32, ISBN 83-89969-00-9.
Abstract: This paper presents investigation on the possibility of changing of chemical state of copper contaminant in strongly acid Alluvial-Delluvial soil (Dystric Fluvisol, FAO) by treating with peat and farmyard manure. It is aimed with application of organic acids causing part of copper cationic forms to be transferred into colloid ones. This process could be accepted as an initial stage of neutralization of exchangeable acidity, when copper toxicity would be determined with its hydroxide forms.

Changes established in physico-chemical parameters of the studied soil after treating with farmyard manure (FM) or peat (P) could be explained with the full precipitation of amphoteric elements hydroxides. Positively charged hydroxide gels interact with the negatively charged clay minerals forming stable colloidchemical complex. Colloid binding is preferable over the adsorption interaction between ions.

As a result of positively charged hydroxide polymetal polymers passing into the intra layer spaces of clay structures, blocking of negatively charged cation exchange basal surfaces (decreasing of ТSА values) occurs.

It could be concluded that treating with farmyard manure is effective, because it leads to activation of colloid chemical interactions and facilitates formation of "sandwich" clay-humus - adsorption complexes.



Key words: colloid-chemical interactions, soil adsorbent, peat, farmyard manure;
6. Benkova M., T. Raytchev, N. Dinev, M. Hajnos, G. Jozefaciuk, 2005. Alfalfa growth and heavy metal uptake after addition of lime, peat and ferrous material to acid soil. In: “Physicochemical management of acid soils polluted with heavy metals”. T. Raytchev, G. Józefaciuk, Z. Sokolovska, M. Hajnos (Eds.), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, pp. 59-74, ISBN 83-89969-00-9.
Abstract: The results from a greenhouse experiment on the effect of organo-mineral liming amendments consisted of peat, ferric hydroxide and calcium oxide on plant biomass after growing in strongly acid heavy metal contaminated soil (Dystric Fluvisols) are presented. The amount of lime material in ameliorating mixtures was calculated basing on total (hydrolytic) acidity of the soil. The investigated organio-mineral mixture increased the effectiveness of soil remediation. The similarly good effectiveness of combination of Ca and ferric hydroxide at two tested lime doses was noted. Increasing of the doses did not affect the yield. Because of high specific surface and reactivity, the amorphic and microcrystalline, oxides of Fe adsorbed copper and zinc at pH 4 despite the iso-electric point is around pH 8. One of the reason of positive role of ferric hydroxide is the hypothesis that at low pH different chelatic compounds blocked the inter package spaces and decreased the mobility of various forms of heavy metals located there. The measurement of heavy metal contamination in upper parts of alfalfa showed that most of the received production is at risk sanitary limits and application as forage must be controlled.

7. Benkova M., T. Raytchev, N. Dinev, Z. Sokolovska, M. Hajnos, G. Jozefaciuk, 2005. Alfalfa yield and copper uptake after treatment of heavy metal polluted soil with lime, coal and ferric oxide. In: “Physicochemical management of acid soils polluted with heavy metals”. T. Raytchev, G. Józefaciuk, Z. Sokolovska, M. Hajnos (Eds.), Centre of Excellence for Applied Physics in Sustainable Agriculture Agrophysics, Nikola Poushkarov ISS, Institute of Agrophysics PAS, p.74-86.



Abstract: In the recent study results of testing an influence of organo-mineral meliorative mixtures on the produced alfalfa green biomass and the copper uptake which is cultivated on an acid soil highly polluted with heavy metals have been presented (Dystric Fluvisol). Combinations of CaO, coal dust and additive of ferric oxide materials have been used. The quantity of the lime material included in ameliorative mixtures has been calculated according to hydrolytic acidity of the chosen soil. A positive impact of the investigated quantities of lime material and coal present in the mixture and other additives (iron hydroxide and farmyard manure) for ignition and catalysis of colloid processes and better ameliorative effectiveness has been established. At the same time the buffer action of the organic components with high aromatic rate introduced in coal dust justifies the intake of higher lime quantities in acid soil strongly polluted with copper. Probably this impact is a consequence of large amount of OH-groups involved in the neutralization and hydrogen ions liberation from activated phenolic hydroxide groups. The coefficients of biological absorption calculated as the sum of the four swathes (cuts) are in the range of the normal concentration and a direct dependence between the concentration of Cu in the soil and its transfer to the plants was noted. Probably this is due to a fact that at higher concentrations of heavy metals in soil the deviations from the linear dependence of the uptake as a function of heavy metal concentration could be significant. Hence only the transfer factor can not be used as an indicator for the sanitary condition of the production obtained.

II . В научни списания:



8. Бенкова М, Н. Динев, Т. Райчев, 2005. Добив и качество на люцерна, получена след мелиоративни въздействия на замърсена с тежки метали почва. Екология и бъдеще, 2-3 (IV):35-37.
Резюме: Прилагането на мелиоративни материали за преодоляване на тежко металния стрес при отглеждане на растения в условия на силно кисела и замърсена почва и оценка на риска при производството и консумация им директно и като фураж е актуален проблем не само за нашата страна, но и в световен мащаб. Проведен е съдов опит с люцерна, отглеждана върху замърсена с тежки метали кисела почва от района на Златица. Като мелиоранти са използвани варов материал, железен хидроксид и въглища. Основна цел на настоящата работа е да се проучи възможността за получаване на висок добив и качествена продукция чрез намаляване на фитотоксичния стрес на замърсената с тежки метали почва с използването на мелиорантивни смеси. За анализиране качеството на получения добив е проследен и преноса на тежките метали в културата.Установено е, че в условията на вегетация на отглеждания растителен вид мелиоративните въздействия водят до подобряване на почвените параметри (рН, хумус), достигане на нормален физиологичен статус на културата люцерна и увеличаване на добива й с намаляване съдържанието на замърсителите. Съпоставянето на данните за концентрация на тежки метали в надземната маса на люцерната със съществуващите санитарни норми характеризира получения фураж като критичен за директно използване, което налага съблюдаването на специфични изисквания. Изчислени са трансферните фактори за люцерната, които попадат в границите на нормалните за пренос на тежки метали (Cu) от почвата в надземната маса граници.

Ключови думи: добив от люцерна, мелиоранти, тежки метали;
9. Димова Л., Д. Димитров и М. Бенкова, 2007. Влияние на различни видове мелиоранти върху износа на тежки метали с растителната продукция на замърсени алувиално –делувиални почви. Почвознание, агрохимия и екология, 4: 26-32
Резюме: Замърсяването на почвата с тежки метали е един от актуалните екологични проблеми. В почвите от района на Златишко-Пирдопската котловина се наблюдава по-високо от средното за страната фоново съдържание на мед и ниска почвена киселинност (pH в H2O = 4). Целта на настоящето изследване е да се проучи ефективността на различни видове мелиоранти, внасяни в силно замърсена с тежки метали кисела почва, върху количеството на формираната биомаса на отглежданите растения и износа на тежки метали с нея. Използвани са опитни съдове с голям обем – 42,39 dm3, които по същество представляват насипни лизиметри. Изпитвани са 3 вида мелиоративни смеси – CaO, торф и зеолит на три нива при 12 варианта. Като тест култура е използвана смес от житни треви. Ефектът от прилаганите мелиорации е оценен посредством сравнение с контролен вариант. Отчетена е биомасата на засетите в опитните съдове тревни смески в течение на вегетационния сезон (два откоса за сезон) за период от две години. Анализирано е съдържанието на мед и цинк в биомасата и е определен износа на тези елементи с растителната продукцията. Резултатите от отчетената биомаса и износа на тежки метали с нея показват, че най-ефективна е мелиорацията при вариантите с внесени: оптимална доза варов материал и максимална доза торф, както и при варианта със съвместно внасяне на CaO, торф и зеолит. При тези два варианта количеството на биомасата се увеличава 3 - 4 пъти, а износът на мед и цинк намалява от 30 до 40%. Самостоятелното внасяне на зеолит не оказва положителен ефект върху формирането на биомаса и намаляване на износа на мед и цинк с нея.

Ключови думи: тежки метали, биомаса, мелиоранти, износ
10. Benkova. M., L.Dimova and Ts. Simeonova, 2010. Uptake of major and trace elements by grass biomass after amelioration of degraded soil. General and Applied Plant Physiology – 2010, Volume 36 (1–2), pp. 14–18
Abstract: This research aimed to study the uptake of major elements (N, K, Na, Ca and Mg) and trace elements (Cu and Zn) by grass as influenced of amended polluted acid soil. A pot experiment with a grass mixture grown on heavy metal polluted acidic soil (Dystric Fluvisols) from the region of Zlatitza was carried out. To improve the soil properties five kinds of ameliorative mixtures – CaO (LM), peat (P), coal powder (C), iron hydroxide (Fe) and zeolite (Z) in different treatments were tested. Three biomass cuts within two year were made. Concentrations of the following major elements N, K, Na, Ca, Mg in the biomass were analyzed. The uptake of Cu and Zn by the biomass was calculated. The results showed that amendments (except application of zeolit as a single ameliorant) can improve plant growth both quantitatively and qualitatively. Biomass increased significantly compared to the control except for the zeolite treatment. All rates of peat and lime in two components (LM2P, LM2P2 and LM2P3) and three – component mixture (LM2P2Z) increased the uptake of macronutrients (Ca, Mg, and K) by plants. The application of the organic mixtures (LM2P1,2,3 and LM2CFe) resulted in increased Cu and Zn uptake by plants. The higher Cu and Zn uptake may be related to the formation of soluble organic-metal complexes. Higher soil pH resulting from amendments likely increased the dissolved organic matter (DOC) in soil and as a result of this complexion affinity DOC enhanced the solubility of certain metals.

Key words: major elements, copper and zink uptake, amedments, biomass, acid soil.
11. Джокова M., M. Benkova, Toshko Raytchev, 2011. Влияние на някои мeлиоранти върху повърхностните заряди на колоидите в замърсена с тежки метали почва. Почвознание, агрохимия и екология, 3: 33-38

Abstract: The purpose of this paper is to study the influence of different ameliorants on the colloidal surface charges in soils. The object of the studies is the acid soil polluted by Cu and Zn from the region of Pirdop. The most important surface charge characteristics are: Zero point of charge (ZPC) - pH at which the positive and negative variable charges are equivalent; σp - the remaining permanent charge at ZPC. The variants after the treatments of the soil by ameliorative mixes of organic substances (manure, peat, coal) and mineral ones (lime, zeolit, ferrous hydroxide) in different amounts were analyzed after 45 days and after 12 months of composting. After 45 days of composting the pH values of the variants are increased (6.4 – 7.7), but the equilibrium in the systems is not achieved. After 12 months the values of ZPC and σp were determined of most variants treated with mixes of high doze Ca (6.8g CaO/kg). ZPC values were in the pH interval of the variants, the values of σp are much lower than these of the soil. The neutralizing of the negative charges by Ca, the positive hydroxide forms of Fe and the positive radicals of the organic acids of manure, peat and coal is more complete. That contributes to the less intensive adsorption on the colloidal surface of the positive ionic and hydroxide forms of Cu and to the decrease of the exchangeable Cu. ZPC and σp were not determined in the variants treated by ameliorative mixes with a low doze of Ca (3.4 gCaO/kg).

Key words: surface charges, zero points of charge, heavy metal polluted soils, ameliorants;
III. В международни конференции:

12. Динев Н., Т.Райчев, М.Бенкова, 2005. Сравнително изследване на ефективността на органо-минерално варуване на замърсена с тежки метали почва. II. Съдържание на тежки метали в продукция от зеле. В научни доклади от нац. конференция: “Управление, използване и опазване на почвените ресурси”, 15-19 май, София” p.443-448


Резюме: Проведен е вегетационен опит със зеле, отглеждано върху естествено замърсена с тежки метали алувиално делувиална почва в района на г. Златица. В качеството на мелиоранти са използувани следните продукти: карбонатна утайка – отпаден продукт от варовата декарбонизация и водна коагулация в ТЕЦ на НХК – Бургас; антрацитен въглищен прах – отпаден продукт от въглищна мина “Своге”; торф – от находище в района на с.Венец. Установена е приложимостта на торфа в качеството на органичен компонент в мелиоративната смес, като ефективността му нараства или след увеличение на количественото му участие в сместа или с увеличаване дозите на варовия компонент. Комбинирането на въглищния прах с варов материал е по-слабо ефективно вероятно поради това, че активирането на функционалните групи на принадлежащите му хумусни киселини изисква по-високи стойности на рН, които в рамките на експеримента не са постигнати. Това вероятно е една от причините за съвместното йонно и хидроксидно съществуване на медта и цинка, отразено количествено в натрупаната надземна биомаса.

13. Raytchev T., S. Rousseva, E. Filcheva, M. Benkova, M. Hajnos, Z. Sokolowska, G. Jozefaciuk, 2006. Influence of Humus Substances on the Structural-Adsorption Status of Soil Adsorbent. In: Proc. “Humic Substances – Linking Structure to Functions”.13th Meeting of the IHSS. July 30, August 4, Universität Karlsruhe (TH), Germany, Eds. Fritz H. Frimmel and Gudrun Abbt-Braun, 45-II: 589-592.


Abstract: The nature of the colloidal arrangement and the porous structure of the soil adsorbent is a consequence of combination of insoluble highly-dispersive mineral particles with humus compounds in the presence of free oxides and hydroxides, mostly of Si, Al and Fe. Both elasticity and extremely high activation of organic fragments in the process of humus-formation enable development of adsorption-solvate layers of diverse stability on the surface of the mineral colloids. This assumes a presence of linkage between the porosity of the colloid aggregates and their individual properties, which is reflected also at macro-aggregative level of the soil structural arrangement.

This section of the work presents the studies on the contribution of the humus substances in building those layers and the respective consequences on the structural-adsorption status of soil adsorbent after their disintegration and detachment from the colloidal structures.

14. Raytchev T., E. Filcheva, Maya Benkova, Sv. Rousseva, Z. Sokolowska, Grzegorz Jozefaciuk, Mieczyslaw Hajnos, 2006. Influence of Humic Substances on the Stability of Soil Adsorbent and Mobility of Cations, Included in the Soil Adsorbent Structure. In: Proc. “Humic Substances – Linking Structure to Functions”.13th Meeting of the IHSS. July 30, August 4, Universität Karlsruhe (TH), Germany, Eds. Fritz H. Frimmel and Gudrun Abbt-Braun, 45-II: 593-596.
Abstract:Investigations on the changes in the porosity of soil adsorbent after displacement and separation of colloid formations layers established a dependence on the bond strength of humic substances from their position in the organo-mineral structure. Stability of organo-mineral formations in soils is determined in a great extend to the chemical state of the polyvalent ions, their hydration and localization in the organo-mineral formations.

15. Raytchev T., E. Filcheva, Sv. Rousseva, M. Benkova, Z. Sokolowska, Gr. Jozefaciuk, M. Hajnos, 2006. Distribution of Humus Substances in the Structure of Soil Adsorbent - Theoretical Analysis. In: Proc. “Humic Substances – Linking Structure to Functions”.13th Meeting of the IHSS. July 30, August 4, Universität Karlsruhe (TH), Germany, Eds. Fritz H. Frimmel and Gudrun Abbt-Braun, 45-II: 597-600.


Abstract: The soil adsorbent is a combination of local colloidal motives, presenting mosaically in the structure of the soil volume. Theoretical foundation of the study is the concept of three-layered construction of the colloidal structures (organic, organo-mineral and mineral), domination of adsorption layers with acid nature and high sensibility of the electro-negative charges toward modifications in the porosity of these structures. The degree of bio-chemical commitment between organic fragments and mineral colloids determine connection between steric features of their colloidal structure and in principle different functions in creation of the soil microstructure.This is a grounds for analyzing the conditions determining three-layer location of humus substances in the soil adsorbent structure and the reasons, caused their different stability.

Theoretical model of soil adsorbent was developed. The purpose of this model is as follows: (i) to find possible deviation from the native state relative to the determined external effect; (ii) to make an attemp to prognises and (iii) to study the possibilities for its application in ressolving arising agroecological problems.

Studies on the soil adsorbent structural-adsorption state established it’s depending on the clay mineral quantity and dominating type, humus content and binding type in the organo-mineral associations. Their heterogeneous transition porous structure is a reflection of the dominating component in the composition of the initial organo-mineral matrix – clay minerals.

16. Райчев, Т., М. Бенкова, 2007. Структурен модел на почвения адсорбент. I. Двоен електрочен слой на повърхността на почвените колоиди. Proceedings – International conference “60-years Institute of soil science N. Poushkarov” – Soil science – Base for sustainable agriculture and environment protection – 13 – 17 May 2007, Sofia, ISBN 978-954-749-072-7, Part one, pp. 196 – 200.


Резюме: В качеството на теоретична основа за получаване на информация относно възможните отклонения от естественото състояние на почвения адсорбент след прилагане на определени външни въздействия може да послужи предварително разработен модел на неговата структура. Неговото предназначение е да се направи опит за прогнозиране на тези промени и да се проучат възможностите за приложимостта на подобен методичен подход при решаване на възникнали агроекологични проблеми.

В първата част на представената разработка е показан начина на формиране на колоидния характер на основните компоненти на почвения адсорбент – глинестите минерали, хумусните вещества и амфотерните елементи. Химичното състояние и поведение на почвените колоиди се определя в голяма степен от възникването на двоен електричен слой (ДЕС) на зарядите върху техните гранични междуфазови повърхности, като резултат от: (a) въздействие на вътрешночастичкови йонни сили; (b) съприкосновение на частиците с електролитните разтвори, чиито йони се намесват в преразпределение на зарядите. На повърхността на твърдата фаза се образува вътрешен слой от йони, които определят нейния потенциал (потенциал определящите йони). Тяхната адсорбция може да се разглежда като хемисорбция. От страна на течната фаза се разполага външен слой, чиято структура се определя от електростатичната адсорбция на противойони.


17. Райчев, Т., М. Бенкова, 2007. Структурен модел на почвения адсорбент. II. Нива на организация на колоидните компоненти. Proceedings – International conference “60-years Institute of soil science N. Poushkarov” – Soil science – Base for sustainable agriculture and environment protection – 13 – 17 May 2007, Sofia, ISBN 978-954-749-072-7, Part one, pp. 201 – 204.

Резюме: В разработката е представена връзката между степента на биохимичната обвързаност между органичните фрагменти и минералните колоиди и начина на изграждане на различните нива на тяхната организация. Стабилността на това структурно обединение зависи от ефективността на колоид-химичните взаимодействия между двата типа заряди, присъщи на глинестите минерали и хумусните вещества, от една страна, и вариационните заряди на хидрофобните колоидни форми на поливалентните елементи, от друга. В неговата структура условно могат да се разграничат две отрицателно заредени колоидни части - първично органо-минерално ядро и органичен слой. Свързването помежду им се осъществява чрез положително заредени колоидни и йонни форми на поливалентните катиони.

Колоидният характер на формиране на почвения адсорбент предполага връзка между индивидуалните свойства на присъщите му компоненти и тяхната локализация в неговата структура, което рефлектира върху структурно-адсорбционното му състояние и стабилност.

Може да се допусне, че хумусните вещества, включени в първичната органо-минерална матрица, са най-стабилни. Хумусните вещества в състава на вътрешния пласт на органичния слой са по-уязвими, но най-нестабилни са хумусните вещества, които формират неговия външен пласт.

Катионната подвижност също зависи от локализирането им в зоните на свързване между органичните и минералните компоненти. Вероятно тя е най-ниска при тези от тях, които са включени в първичното органо-минерално ядро. Най-подвижни са катионите, намиращи се на повърхността на външния пласт от органичния слой.



18. Бенкова, М., Д. Стойчева, Т. Райчев, 2007. Ефективност на органо-минерални смеси върху съдържанието на мед и цинк в почвен разтвор при мелиорация на замърсена с тежки метали кисела почва. Proceedings – International conference “60-years Institute of soil science N. Poushkarov” – Soil science – Base for sustainable agriculture and environment protection – 13 – 17 May 2007, Sofia, ISBN 978-954-749-072-7, Part two, pp. 524 – 528
Резюме: В настоящата разработка са представени резултатите от изпитване на въздействието на органо-минерални мелиоративни смеси, върху съдържанието на мед и цинк в почвен разтвор на замърсена с тежки метали кисела почва (Dystric Fluvisol). Разиграни са комбинации от СаО, въглищен прах, торф и добавка от желязосъдържащи материали. Целта на настоящата работа е да се провери възможността за използване на почвения разтвор като индикатор за ефективността на органо-минерални смеси при мелиорация на замърсени с тежки метали (мед и цинк) кисели почви. Резултатите oт изследването открояват като най-ефективни вариантите с ниската доза варов материал и двете дози торф: СаТ и СаТ2. Оптимални по отношение само на Cu са вариантите: СаТ2Z (0.96 mg/l), Ca2T (1.18mg/l) и Са2TZ (1.18mg/l). Предвид намаляването на медта и цинка в почвения разтвор оптимални варианти от варово-въглищните смеси са СаВ, Ca2B2 и Са2В2Z. По съдържание само на медта: СаВFe2 (1.11 mg/l), Ca2BFe2 (0.72 mg/l), Ca2BFe1 (1.12 mg/l) и Ca2BZ (1.12 mg/l). Посочените варианти са оптимални и по отношение на добива от четирите откоса люцерна и изнесената Си с растителната биомаса (Benkova et al., 2005). Резултатите от регресионния анализ показват, че почвения разтвор може да се използва като индикатор за ефективността на органоминералното варуване на почви, замърсени с тежки метали, както и за разпределението на последните в двете почвени фази.
19. Romkens, P.F.A.M.; Rietra, R.P.J.J.; Guo, H.Y.; Chu, C.L.; Koopmans, G.F.; Benkova, M. , 2008. Mobility and bioavailability of cadmium in paddy rice fields: Data and model development Search Google In: The 3rd International Conference on Soil Pollution and Remediation, 18 - 21 October, 2008, Nanjing, China.

Abstract: Contamination of arable soils due to the application of polluted irrigation water has become a major problem in many Asian countries. Arable fields in the vicinity of for example electrochemical industries or mining areas have suffered from the widespread emission of metals like cadmium (Cd), lead (Pb), mercury (Hg), chromium (Cr), and nickel (Ni) (Simmons et al., 2005). Discharge of industrial waste water into irrigation water channels has resulted in a marked increase in the pollutant level in many paddy rice fields. Some parts of these metals are in a bioavailable form and can be taken up by rice plants. At present, an increasing part of rice produced on such fields does not meet the WHO (0.2 mg kg-1) or national standards (Japan and Taiwan: 0.4 mg kg-1) for rice grains. Uptake of metals like Cd is not only related to soil quality but depends on the rice cultivar used as well (Yu et al., 2006). Especially Indica species are known to acccumulate Cd and are less suitable for use on polluted soils. However, farmers often prefer Indica cultivars for economical reasons. At present, soil quality standards are used to assess on whether soils are suitable for rice cropping. Such standards are often based on soil policies developed in the USA, Australia and the EU. Conditions prevailing in these countries, however, may not apply to those in tropical regions and to forms of agriculture like paddy rice fields.

20. Бенкова М., Л. Димова и Ц.Симеонова, 2010. Изследване състава на почвен разтвор при мелиорация на замърсена с тежки метали кисела почва в моделeн eксперимент. В сб. "Научни трудове на Аграрния университет", том 55, 2010 г.


Резюме: Почвения разтвор е най-важната съставна влияеща върху химически и биологични свойства на почвата. Освен за елементите на твърдата фаза на почвата малко се знае за тяхната концентрация и видообразуване в почвения разтвор. Целта на настоящето работа е да се изследва състава и свойствата на почвения разтвор в моделни съдове, при различни варианти на мелиориране. За подобряване на общото състояние на изследваната почва са използвани следните мелиоранти: CaO; железен хидрооксид; зеолит; въглищен прах и торф в различни концентрации и комбинации по между им. За характеризиране на химичния състав и свойствата на течната фаза на почвата, през двете експериментални години почвен разтвор е събиран от две дълбочини от всички изследвани варианти. В разтвора са определени следните показатели - стойности на pН и електропроводимост, съдържание на амонячен и нитратен азот, К+, Na+, Ca2+,Cu2+ и Zn2+, HCO3- и Cl-.

Получените резултати показват, че внесените мелиоранти водят до промени в разтворимостта и концентрацията на елементите в почвения разтвор. С увеличаване на рН се увеличава адсорбцията на Cu и Zn в почвата и се предполага по –ниско измиване с третираните варианти. При контролата и при вариантите със зеолит, където реакцията на средата е в рамките на рН = 4,6 съдържанието на мед и цинк в почвения разтвор е най-високо.



Ключови думи: почвен разтвор, мелиоранти, тежки метали, замърсена почва;
21. Бенкова М., Л. Димова и Ц. Симеонова, 2011. Изследване състава на лизиметрични води при мелиорация на замърсена с тежки метали кисела почва в моделен експеримент. В научни доклади от нац. конференция: “100 години почвена наука в България”, 16-20 май, София”, II част, стр.808-812
Abstract: The lysimeter provides an alternative technique for determining metal leaching losses from plant–soil systems. A pot leaching column experiment with a grass mixture was conducted to study the chemical composition of lyzimeter waters after amelioration of heavy metal contaminated acid soil. Lysimeters are constructed so as to allow the passage of water flow through the soil profile and are equipped with device (collector polyethylene) collection waters. Five kinds of ameliorative mixtures – CaO, peat, coal powder, iron hydroxide and zeolite in 11 treatments have been tested. The following indicators of lyzimeter waters were defined - values of pH and electrical conductivity, contents of ammonia and nitrate nitrogen, К+, Na+, Ca2+,Cu2+ и Zn2+, HCO3- и Cl-. The effectiveness of the addition materials for limit the leaching of trace elements in the chemical composition of lizimeter water was established. In variants with organic meliorant coal dust was observed the least amount of copper ions (0,08 and 0,15 mg / l) to leave the soil profile.

Key words: lizimeter water, amendments, heavy metal, contaminated soils;

22. Бенкова M., T. Райчев, Z. Sokolowska, M. Hajnos, G. Jozefaciuk , 2011. Сравнително изследване на ефективността на органо-минерално варуване на замърсена с тежки метали почва: I. Промени в почвената киселинност. В научни доклади от нац. конференция: “100 години почвена наука в България”, 16-20 май, София”, II част, стр.812-818


Резюме: Проведен е вегетационен опит със зеле, отглеждано върху естествено замърсена с тежки метали алувиално делувиална почва от обект “Обора” в района на г. Златица. В качеството на мелиоранти са използувани следните продукти: карбонатна утайка – отпаден продукт от варовата декарбонизация и водна коагулация в ТЕЦ на НХК – Бургас; антрацитен въглищен прах – отпаден продукт от въглищна мина “Своге”; торф – от находище в района на с.Венец.

Проведените изследвания върху ефекта от колоид-химичната мелиорация върху алувиално-делувиалната почва от района на г.Златица показват нейната приложимост и при обекти, подложена на извънредно силно и комбинирано замърсяване с тежки метали. Същевременно активирането на органичните компоненти в мелиоративните смеси изисква по-високи стойности на рН, които в рамките на експеримента не са постигнати. Това е една от възможните причини за увеличаване на риска от съвместно йонно и хидроксидно съществуване на медта и цинка в почвата. Възниква необходимост от коригиране на теоретично определената стойност за коефициента h=0.8 mequ/g, отразяващ оптималното количество варов материал за неутрализиране на киселинните групи на хумусните вещества, не участващи в хелатообразуването. Това е основание да се проучи възможността за теоретично обосновано увеличаване на количеството на варовия компонент на органо-минералната мелиоративна смес, още повече че рискът от преваруване при тези условия е снижен до минимум.


23. Райчев, Т.,С. Русева, М. Бенкова, Z. Sokolowska, M. Hajnos, G. Jozefaciuk, 2011. Органо-минерални въздействия върху замърсени с тежки метали и арсен кисели почви В научни доклади от нац. конференция: “100 години почвена наука в България”, 16-20 май, София”, II част,стр. 939-944
Резюме: Особено уязвим обект по отношение на комбинирано замърсяване с тежки метали и арсен са почвите с кисела реакция. При мелиоративното неутрализиране на киселинността с варови материали тежките метали преминават в по - трудно разтворими форми, докато подвижността на арсена нараства поради образуване на по-разтворими калциеви арсенати

Според разработена теоретична хипотеза е възможна имобилизация на двата елемента чрез мелиорация на такава почва със ферихидроксид и смес от варов материал и органичен материал, съдържащ органични съединения в напреднал стадий на хумификация. Свързването на тежкометалните йони в органо-минерални комплекси и адсорбцията на йоните на арсена върху положително зареденият ферихидроксид намалява тяхната токсичност, като същевременно и рН на почвата се повишава (Raytchev, 1996). Основното в разглеждания случай е да се постигне активиране на електро-химичните свойства на тежките метали. Това би трябвало да улесни блокирането на киселинни позиции върху почвения адсорбент от положително заредени минерални колоиди. Специфичността на тези взаимодействия и тяхната ефективност разкриват възможности за принципно нови решения на множество актуални практически задачи, свързани със замърсяването, контрола и регулирането на хранителния статус на почвите.


24. Стойчева Д., В.Колева, М. Керчева, Ц. Симеонова, М. Бенкова, 2011. Характеристики на почвения разтвор от основните почви в страната. В научни доклади от нац. конференция: “100 години почвена наука в България”, 16-20 май, София”, I част, стр.348-354
Abstract: The soil solution first accepts all anthropogenic impacts, accumulates residual effect and stores the information for quality and strength of different influences.

The aim of this study is to characterize the soil solution of Bulgarian soils. The obtained data show that the soil liquid phase is characterized with a slightly mineralization, acid to alkaline reaction and calcium-hydro-carbonate chemical composition. The soil solution is very sensitive to anthropogenic loading and gives information for an early prognosis of the possible changes that may occur.



Key words: soil solution, main characteristics, ecological assessment
25. Raychev T., G.Jozefaciuk, Z.Sokolowska, M.Hajnos, Sv.Rousseva, M.Benkova, 2011. Surface properties of soils and their behavior in degradation processes. In Proc. – International conference “100-years Soil Science in Bulgaria” –16 – 20 May, Sofia, Part I, p.261-266
Soil surface properties become increasingly used for description and modeling of soil physical, chemical and biological processes (e.g. fertility, mass and energy exchange, accumulation of various species, water retention, microbial life, catalysis, pollution, acidification and alkalization, soil organic matter leaching and oxidation) as well as for quantitative analysis of soil typological and genetic properties.

Surface physicochemical models provide a framework within which several multidisciplinary studies of soil and plant can be conducted and complex relation between different soil and plant processes can be understood.


Key words: soil, surface properties, surface area, adsorption energy, surface heterogeneity, surface charge, degradation




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница