Шпаргалка по "Геологии"

— 400—800 м /г, высокая емкость катионного обмена, достигающая 100 мг-экв/100 г и  даже выше; при набухании объем  монтмориллонит увеличивается в 1,5—2,5 раза.

Слюды и  гидрослюды. Эти минералы также имеют кристаллическую  решетку типа 2 : 1, но для них характерен высокий отрицательный заряд, возникающий  в тетраэдрическом слое за счет замещения Si нан А1.

Тетраэдрические слои двух смежных  пакетов в слюдах расположены 

 так, что гексагональные кольца  двух сеток совмещены, образуя   гексагональные пустоты, радиус  которых близок к радиусу иона К .

В этих пустотах расположены ионы К , компенсирующие отрицательный заряд  пакета. В результате между пакетами возникает весьма прочная связь , и поэтому слюды отличаются низкой набухаемостью и низкой емкостью поглощения катионов.

Собственно слюды  относят часто  к первичным минералам. Кроме 

них в почвах присутствуют иллиты (или гидрослюды), которые некоторые  авторы относят к вторичным минералам  и называют почвенными слюдами. В  литературе можно встретить и  такие случаи, когда термин

«иллит» относят только к минералам  тонкодисперсных фракций, а термин «гидрослюды » употребляют применительно  к крупным фракциям.

Иллиты отличаются от мусковита  меньшим содержанием К  и 

более высоким количеством SiО2. У  иллитов более низкий заряд элементарной ячейки, и решетка у них более  подвижна.

Слюды и гидрослюды являются главным  источником калия в почвах. Теоретическое  содержание К  в слюдах равно 9—10%, в иллитах 

о составляет 7%, а в иллитовых  глинах —5—8%.

Хлориты.

 Эта обширная группа минералов  с решеткой типа 2:1:1. В хлоритах  трехслойные пакеты 2 : 1, подобные  слюдам, чередуются с добавочным  октаэдрическим слоем. Добавочный  слой октаэдров, может быть  представлен бруситовым слоем  Mg(OH)2, однако изоморфные замещения  весьма разнообразны. Собственно  хлориты приурочены преимущественно  к крупным — пылеватым и  песчаным — гранулометрическим  фракция . Они практически не  набухают и имеют небольшую  емкость катионного обмена.

Смешанослойные минералы.

 Обширную, но очень плохо  изученную  составляют минералы, структура которых сложена не  однотипными пакетами, а пакетами, принадлежащими различным индивидуальным  минералам. Чередование пакетов  может быть упорядоченным когда  определенный набор и последовательность  пакетов повторяются периодически; возможно и неупорядоченное чередование  паке-

тов, когда последние расположены  в случайной последовательности.

Диагностика смешанослойных минералов  довольно сложна.

23.Профильное и  зональное распределение солей  щелочных и щелочноземельных  металлов в почвах.

Щелочные и щелочноземельные металлы  и их соли (Na, К, Mg, Ca, Sr, Li, Ba). Соли щелочных и щелочноземельных металлов присутствуют в сточных водах машиностроительной, целлюлозно-бумажной, химической, азотнотуковой, электротехнической, красильной, полиграфической  и резиновой промышленностей. Поступление  калия происходит в результате вымывания  из почв калийных удобрений, а также  с атмосферной пылью.

Соли щелочно –земельных металлов накапливаются не только в крайне аридных условиях, но и лугово-степной  и даже в почвах таежной зоны. В гумидных регионов в почвах встречаются CaCO3 только как остаточные образования.

В дерново- подзолистых почвах CaCO3 представлен обломками известняка.

накопление солей определяется правилом и произведением растворимости:

CaCO₃ >CaSO₄ > Na₂SO₄ >MgSO₄ >NaCl >MgCl₂ >NaNO_.

В почвах не всегда соблюдается такой  порог растворимости солей, т.к. почвы  различаются водным режимом.

 

28. Оптимальное  содержание и баланс гумуса  в почвах.

 

29. Органическое вещество почв и его номенклатура.

Всю совокупность органических соединений, присутствующих в почвах, называют органическим веществом почвы. Это понятие, включает как органические остатки (ткани растений и животных, частично сохранившие исходное анатомическое строение), так и отдельные органические соединения специфической и неспецифической природы.

Классификация органических веществ  почвы имеет целью распределение  их по более или менее широким  группам (классам) на основе тех или  иных общих признаков.

Предложены классификации по функциональным признакам; например, по степени участия в почвообразовании и плодородии все органические вещества почвы можно разделить на две группы.

Вещества первой группы сравнительно неустойчивы в почвах, лабильны. Уровни их содержания быстро меняются при смене экологической обстановки. На их накопление и динамику в почве  влияют погодные условия, агротехника, мелиорация, химическое загрязнение  почв. В эту группу входят неспецифические  соединения, такие как некоторые  углеводы, полипептиды, простые кислоты, липиды, хлорофилл, различные пигменты. Все эти вещества характеризуют особенности современного состояния почв, конкретную биохимическую ситуацию в почве.

Номенклатура гумусовых веществ — это совокупность наименований, употребляемых для обозначения отдельных соединений, групп или фракций органических веществ, входящих в состав почвы.

Номенклатура тесно связана  с классификацией гумусовых веществ  и системой понятий, используемых при  изучении органического вещества почв. Общая номенклатурная классификационная  схема органических веществ почвы приведена в табл. 42.

Эта схема близко, хотя и не полностью, совпадает со схемой экспериментального фракционирования гумусовых веществ.

Как следует из номенклатурной схемы, органическая часть почвы— наиболее общее понятие, которое объединяет все органические вещества, присутствующие в пределах почвенного профиля, в свободном состоянии или в форме органоминеральных соединений, исключая только* вещества, которые входят в состав живых организмов. В качестве синонима употребляют термин «органическое вещество почвы» как сборное понятие. Все органические вещества по своему происхождению,, характеру и функциям четко делятся на две большие группы: органические остатки и гумус. Первую из них составляют отмершие части живых организмов, еще не утратившие своего анатомического строения; в горизонтах Ai—С это главным образом остатки корней. Именно эти компоненты подвергаются в почве первичному процессу гумификации, сущность которого заключается в формировании особых специфических гумусовых веществ.

Входящие в состав растительных остатков органические вещества являются тем источником, из которого формируется  гумус.

 

29. Соединения железа  в почвах.

Соединения Fe в почвах представлены практически только наиболее типичными окислительными состояниями: Fe (II) и Fe (III).

Минимальное содержание Fe, около 0,5%, свойственно торфяным и песчаным почвам. В серых лесных почвах и  черноземах железа содержится до 3—4%, в бурых лесных почвах оно повышается до 6, а в красноземе его среднее  содержание в метровом слое достигает 11—12%. Известны различные типы распределения  соединений Fe в почвенном профиле. В черноземах и близких к ним  почвах содержание этих элементов в  пересчете на безгумусную и бескарбонатную навеску почти постоянно во всех генетических горизонтах.

Одной из характерных особенностей педохимии железа и марганца является их неравномерное распределение  в массе некоторых почвенных  горизонтов. Это проявляется в  форме видимых глазом скоплений  или новообразований, имеющих форму  выцветов, примазок, точек, различного

рода конкреций. Железистые скопления имеют бурые, желтые, желто-бурые, красноватые окраски

В конкрециях псевдоглеевых  почв содержание железа, извлекаемого дитионитовой вытяжкой, достигает иногда 20—25%,

В верхней части профиля  конкреции обогащены преимущественно  железом, вниз по профилю обычно постепенно нарастает доля марганца.

Железистые новообразования  служат характеристическими признаками ряда проявлений почвообразовательных процессов.

В результате интенсивного образования Fe(OH)3 формируется сплошной гор. BFe, залегающий непосредственно  под гор. Ai.

Оксиды и гидроксиды Fe принадлежат к числу важнейших  минеральных пигментов, определяющих почвенную окраску.

Среди влияющих на окраску  почв соединений Fe следует особенно выделить вивианит Fe3(P04)2-8H20 — белый  в восстановительных условиях заболоченных почв (иногда образует сплошной горизонт белесого цвета) и синеющий при контакте с атмосферным воздухом.

Соединения железа в почвах выступают также как достаточно активные структурообразователи. Но при  высоких концентрациях или формировании сплошных ортштейновых слоев, ортзандов  они резко ухудшают фильтрационные свойства почвы и могут способствовать развитию временного или постоянного  переувлажнения. Железо входит в состав ферментов и участвует в образовании  хлорофилла. Недостаток доступного железа влечет за собой хлороз растений.

 

30. Групповойи фракционный состав гумуса.

Групповой состав гумуса — это набор и количественное содержание групп специфических и неспецифических веществ, входящих в состав гумуса. Под группой веществ понимается совокупность родственных по строению и свойствам соединений. Важнейшими группами являются: гуминовые кислоты (с подгруппами черных и бурых ГК), гиматомелановые кислоты, фульвокислоты, гумин (условное наименование), группы неспецифических соединений.

Неспецифические соединения представлены различными группами веществ, но в ходе анализа их обычно определяют совместно (за исключением специальных исследований). В составе неспецифических соединений выделяется группа липидов, все представители которой отличаются общим свойством — растворимостью в органических растворителях. Групповой состав гумуса — функция биохимической активности почв — отражает специфику процесса гумификации в различных типах почв.

Фракционный состав характеризует распределение веществ, входящих в те или иные группы почвенного гумуса по формам их соединений с минеральными компонентами почвы. Согласно определению, фракционный состав является функцией содержания и состава солей, минералогического состава почв и условий протекания реакции взаимодействия, среди которых наиболее важна степень кислотности или щелочности почв. Те же факторы влияют на формирование группового состава, поэтому часто наблюдается корреляция между групповым и фракционным составом. Например, накопление в почвах черных ГК обычно сопровождается увеличением их доли, связанной с кальцием. Это происходит потому, что повышенная концентрация Са²* в почвенном растворе способствует по закону действия масс образованию гума- тов кальция. В то же время в богатых кальцием почвах создаются благоприятные условия для гумификации и, следовательно, преобладания черных ГК- Этот случай характерен для черноземов. В подзолистых почвах преобладают бурые ГК и почти нет гуматов кальция. Но в почвах сухих степей и полупустынь, насыщенных ионами Са²*, преобладают гуматы кальция, хотя процесс гумификации заканчивается формированием преимущественно бурых ГК.

Термин «фракция» применительно к гумусовым веществам употребляют в двух значениях. В узком смысле слова (по И. В. Тюрину и В. В. Пономаревой) фракцией обозначают часть группы, отличающуюся от других частей той же группы гумусовых веществ формой связи с минеральными компонентами почвы. И. В. Тюрин и В. В. Пономарева различают следующие фракции гумусовых веществ: свободные (не связанные с минеральными компонентами), связанные с подвижными формами полуторных окислов, связанные с кальцием, связанные с устойчивыми полуторными окислами и глинистыми минералами и, наконец, вещества нерастворимого остатка (условно «гумин»),

В более общем смысле фракцией называют любую часть группы, отличающуюся от остальных частей по какому-либо условно выбранному признаку. Например, черные ГК можно разделить на более узкие фракции по молекулярным массам.

 

31. Активность ионов в почвенных растворах и методы ее определения.

Мерой реального участия солей  или отдельных ионов в почвенно- химических реакциях является их активность. Понятие активности было введено Г. Льюисом в 1905 г. для того, чтобы к реальным растворам можно было применять законы, выведенные для идеальных систем.

Активность является эффективной  действующей концентрацией, проявляющей  себя в качестве реально действующей  массы  в отличае от концентрации активность связана с химическим потенциалом или внутренней энергией любого вещества которое измеряется в процессе реакций при этом происходит выделение или поглощение тепла экзо или эндотермических реакций. Изменение внутренней энергии вещества или его химический потенциал выражается формулой  М=М0+РТlna  для идеального раствора вместо а используют с.активность вещества зависит от концентрации и коэффициента активности a=c+f  в сильно разбавленных растворах коэффициент активности (f)<1 поэтому а<с, а в идеальном растворе а=с следовательно f=1 в сильно конц растворах f>1; а >с.

Наиболее часто активности используют для решения следующих задач:

1. химической характеристики почвенного профиля;
2. диагностики почв и их группировки;
3. оценки подвижности ионов и солей в почвах;
4. оценки доступности элементов питания растениям;

расчета растворимости составных  частей почвы в почвенном растворе, а также реакций ионного обмена, комплексообразования

Активность ионов определяют 2-мя способами это экспериментальным  и расчетным методами