Шпаргалка по "Геологии"

Эксперементальные методы основаны на использовании ион-селективных  электродов. Они фиксируют активность, принцип метода заключается в  том, что на границе раздела электрод – раствор возникает разность потенциалов которая выражается числом ЭДС=Еисэ-Еэс; Еисэ-ионселективные, Еэс – электрод сравнения.

Расчетный метод основан  на формуле  Девая-Хюккеля которая  учитывает заряды ионов и ионную силу раствора.

 

 

 

Ионная сила раствора равна  полусумме произведений моляльных  концентраций всех видов ионов на квадраты их зарядов:

 

 

32. Элементный состав  гумусовых  кислот.

Элементный состав служит для обозначения степени «зрелости» и конденсированности гумусовых  кислот и для идентификации процесса гумификации.

Гуминовые кислоты (ГК) содержат (мае. %) 46—62% С, 3—6% N, 3—5% Н и 32—38% О. Это среднестатистические пределы, а в индивидуальных препаратах возможны некоторые отклонения. Для фульво- кислот (ФК) характерно более низкое содержание углерода — 36— 44%, в их составе 3—4,5% N, 3—5% Ни 45—50% О, т. е. они отличаются От ГК пониженным содержанием углерода и повышенным — кислорода.

Кроме этих четырех элементов ГК и ФК практически всегда содержат серу, фосфор и катионы различных металлов. Содержание серы составляет десятые доли процента, иногда до 1,0—1,2%, фосфора — сотые и десятые доли процента Фосфор представлен остатками нуклеопротеидов, инозитолфосфа- тов, фосфолипидов, хемосорбированных фосфатов.

Катионы металлов не являются конституционными компонентами ГК и ФК, а их присутствие говорит об образовании простых или комплексных солей гумусовых кислот

Содержание углерода сильно колеблется в ГК и ФК даже одного типа почв. Изменение в количестве углерода в ГК и ФК связаны с пространственной и временной изменчивостью почв, от биохимической активности почв.

 

33. Катионообменная способность  почв.

Изучение поглотительной способности почв началось с Томсона  и Уэйя. Томсон добился опреснения морской воды. По К. К. Гедройцу выделяют 5 видов поглотительной способности  почв. Под поглотительной способностью почв понимают свойство ее поглощать твердые жидкие или газообразные вещества или увеличивать их концентрацию у поверхности коллоидов.

механическая  поглотительная способность — свойство почвы задерживать частицы, взмученные в фильтрующейся через почву воде;

физическая поглотительная способность — концентрирование или разжижение растворенных в почвенном растворе веществ у поверхности соприкосновения твердых частичек почвы с почвенной влагой, обусловленное поверхностной энергией почвенных частиц;

физико-химическая, или обменная поглотительная способность, — свойство почвы обменивать некоторую часть содержащихся в твердых фазах катионов на эквивалентное количество катионов, находящихся в соприкасающемся с нею растворе;

химическая поглотительная способность — образование в почвенном растворе нерастворимых или малорастворимых солей, которые выпадают в осадок и примешиваются к твердым фазам почвы;

биологическая поглотительная способность обязана населяющим почвы растениям и микроорганизмам и заключается в поглощении живыми организмами различных веществ из почвенного раствора.

 

Значение катионообменной  способности почв:

1. От состава обменных катионов зависит структура почвы, физические свойства, их пептизируемость (обменный Na вызывает п. тонкодисперсной части почв) и агригированность (обменный Са повышает степень а., формирует водопрочную структуру).
2. От состава обменных катионов зависят поглощение органических веществ твердыми фазами, образование органоминеральных соединений.
3. Реакции обена катионов влияют на рН почвенного раствора и его солевой состав.
4. Обменные катионы – оин из непосредственных источников элементов минерального питания растений (в частности определяют обеспеченность почв К по содержанию обменного калия)
5. Состав обменных катионов – один из важнейших показателей, используемых при диагностике и классификации почв.
6. Состав О.К. и его ожидаемое изменение учитывают при составлении проектов промывок засоленных почв и полива почв минерализованными водами.
7. Законы катионного обмена являются теоритической основой для некоторых видов химической мелиорации почв – известкования кислых почв и гипсования солонцов.

 

33. Катионообменная способность  почв.

 

Это свойство почвы поглощать твердые, жидкие, газообразные вещества или  увеличивать концентрацию у поверхности  коллоидов.

К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, биологическую, химическую, физическую и физико-химическую.

Механическая поглотительная способность. Это свойство почвы задерживать в своих порах частицы из фильтрующихся суспензий. Механическое поглощение зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Глинистые и суглинистые почвы поглощают даже тонкодисперсные частицы. У песчаных почв рыхлое крупнопористое сложение, поэтому они слабее поглощают взвешенные частицы.

На механическом поглощении основан прием кольматажа (заиливания) для уменьшения фильтрации воды через  дно и стенки канала. Кольматаж  применяют также для улучшения  водных и физических свойств закамненных  и грубозернистых песчаных почв.

Биологическая поглотительная способность. Обусловлена избирательным  поглощением растениями и микроорганизмами необходимых для их жизни элементов (азота, фосфора, калия и др.). Усваиваемые ими растворимые соединения превращаются в белковые вещества, нуклеиновые кислоты, клетчатку и другие компоненты живых тканей. Благодаря биологическому поглощению почва систематически обогащается органическим веществом, азотом и зольными элементами питания. При этом значительно уменьшается геохимический сток минеральных удобрений, внесенных в почву.

Химическая поглотительная способность. Этот вид поглотительной способности связан с образованием нерастворимых в воде соединений. При взаимодействии катионов Са²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ и отчасти Mg²⁺ с растворимыми в воде сульфатами, карбонатами и фосфатами образуются йерастворимые соединения, выпадающие в осадок. Например, при внесении в почву фосфорного удобрения в результате взаимодействия аниона фосфорной кислоты с катионом кальция выпадает в осадок ортофосфат кальция:

2К₃РО₄ + 3Ca(NО₃)₂ = 6KNO₃ + Са₃(РО₄)₂.

Физическая поглотительная способность. В результате физической поглотительной способности молекулы концентрируются на поверхности  почвенных частиц.

Адсорбцией называют способность  почвы поглощать целые молекулы поверхностью дисперсных частиц. В  основе этого явления лежит сила молекулярного притяжения. Она обусловлена  свободной энергией молекул и  ионов, находящихся на поверхности  твердой фазы почвы. Чем сильнее  степень раздробленности частиц и чем больше их общая поверхность, тем сильнее будет адсорбционная  способность почвы.

Почвой поглощаются различные  соли из растворов и газообразные вещества. При этом некоторая часть  растворимых соединений удерживается от вымывания, а газообразные соединения, например аммиак, от улетучивания в  атмосферу.

Однако такие вещества, как нитраты и хлориды, почвой не поглощаются. Поэтому нитратные  удобрения лучше вносить незадолго  до посева сельскохозяйственных культур  или в виде подкормок. Это предотвратит загрязнение водоемов и обеспечит  более эффективное использование  удобрений.

Физико-химическая поглотительная способность (обменная адсорбция). Это  способность почвы обменивать некоторую  часть катионов диффузного слоя коллоидной мицеллы на эквивалентное количество катионов, находящихся в почвенном растворе. Известно, что минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в определенной степени диссоциируют (распадаются) на катионы и анионы. Поскольку большая часть почвенных коллоидов имеет отрицательный заряд, то из раствора поглощаются в основном положительно заряженные ионы, то есть катионы. Обмен катионов почвенного раствора на катионы, находящиеся в твердой фазе почвы, происходит эквивалентно.

Значение катионообменной способности  почв:

1. От состава обменных катионов зависит структура почвы, физические свойства, их пептизируемость (обменный Na вызывает п. тонкодисперсной части почв) и агригированность (обменный Са повышает степень а., формирует водопрочную структуру).
2. От состава обменных катионов зависят поглощение органических веществ твердыми фазами, образование органоминеральных соединений.
3. Реакции обена катионов влияют на рН почвенного раствора и его солевой состав.
4. Обменные катионы – оин из непосредственных источников элементов минерального питания растений (в частности определяют обеспеченность почв К по содержанию обменного калия)
5. Состав обменных катионов – один из важнейших показателей, используемых при диагностике и классификации почв.
6. Состав О.К. и его ожидаемое изменение учитывают при составлении проектов промывок засоленных почв и полива почв минерализованными водами.
7. Законы катионного обмена являются теоритической основой для некоторых видов химической мелиорации почв – известкования кислых почв и гипсования солонцов.

 

34. Гипотезы о природе  почвенной кислотности

 

Актуальная кислотность — это pH почвенного раствора (на практике измеряется pH водной вытяжки при соотношении почва:вода = 1:2,5 для минеральных почв и 1:25 для торфяных).

Параметры потенциальной кислотности учитывают также влияние катионов ППК, которые могут подкислять почвенный раствор (H⁺ и Al³⁺).

К ним относится обменная кислотность — pH солевой вытяжки (1 н. раствор KCl), а также гидролитическая кислотность — pH вытяжки раствором гидролитически щелочной CH₃COONa (позволяет более полно вытеснить H⁺ из ППК).

Впервые, в 1904 году, Т. П. Вейтч  установил, что раствор ЫаС1 после  взаимодействия с кислыми минеральными почвами подкисляется и содержит алюминий, железо и марганец. Он высказал предположение, что источником кислотности  может быть минеральная часть  почвы благодаря реакции замещения  алюминия почвы на натрий соли.

Дальнейшее развитие идей Т. П. Вейтча имеет место в работах  Г. Дайкухара и Г- . Каппена,- Ими  экспериментально обоснована гипотеза обменного алюминия как первопричины почвенной кислотности. ..■„'■„"

Однако эту точку зрения не разделял К. К. Гедройц, который еще в 1911 г„ изучая действие фосфоритов на различных почвах, пришел к выводу, что почвы, не насыщенные основаниями, содержат, обменный водород. Именно наличием ионов водорода в почвенном поглощающем комплексе ,он и объяснял подкнсление нейтральных солей после взаимодействия их с кислыми почвами. Физиологические- опыты

4

К. К- Гедройца укрепили эту  точку зрения, получившую, в то время  наибольшее распространение и признание  среди агрохимиков и почвоведов как в Советском Союзе, так  и за рубежом. : *

Г. Каппен, вначале разделявший  идеи Г.\Цайкухара, впоследствии признал  возможность параллельного обмена ионов Алюминия и водорода на катионы  нейтральных солей. В то же время  К; К. Гедройц в одной из последних  своих работ писал о роли 'алюминия и создании обменной, кислотности  почв. Таким образом, произошло сближение  точек зрения у основоположников двух диаметрально противоположных  гипотез.

Однако гипотеза обменного  алюминия в Советском Союзе находит  себе подтверждение "в работах  А. В, Соколова, а за-, тем В. А. Чернова. Несмотря на целый ряд критических  замечаний и возражений, гипотезу обменного алюминия и сейчас отстаивает целый ряд исследователей в нашей  стране и за рубежом. Следует отметить, что среди сторонников алюминиевой  теории обменной кислотности почв имеются  разногласия по вопросу об источниках алюминия, обнаруживаемого в солевых  вытяжках из кислых почв. Сторонники Вейтча—  Дайкухара—Каппена считают, что  ионы алюминия из почвенного поглощающего комплекса могут обмениваться на катионы нейтральных солей.

М. Тренель в 1930 г. высказал принципиально иную точку зрения о том, что в солевые вытяжки  из кислых почв алюминий переходит  вследствие разрушения алюмосиликатной  части почвы. Это предположение  в дальнейшем развито С. Н. Алешиным, Г. И. Голетиани и др.

Ди-Глерия Я, объясняет появление  ионов алюминия в КСЬпочвенных вытяжках протолитнческим взаимодействием. ■ ■ ■ ' л ■ -

Несмотря на кажущуюся  достоверность приводимых доказательств  о невозможности существования  как обменного водорода, так и  обменного алюминия в почвенном  поглощающем комплексе, все большее  признание получает гипотеза о двойственной природе обменной кислотности почв. Большая заслуга в утверждении  этой точки зрения принадлежит

С. С. Ярусову. .....:-:.'■

Из сказанного выше следует, что несмотря на большое количество работ, посвященных природе обменной почвенной кислотности, до настоящего времени во многих отношениях зтот;вопрос остается-дискуссионным.

Д. Л, Аскиназн, Н. П. Карпинский н Н. П. Ремезов (1955) пишут, что «...решение вопроса оказалось настолько трудным, что по прошествии нескольких десятилетий и опубликования многих журнальных статей и ряда монографий, содержащих большое число различных лабораторных экспериментов и анализов, выяснение природы обменной кислотности мало продвинулось вперед».

В то же время та или иная трактовка почвенной реакции  является теоретическим обоснованием для разрешения практических вопросов химической мелиорации — известкования, фосфоритования и других мероприятий, предназначенных для улучшения  кислых почв.