Хімічні реакції та процеси в грунтах
Хімічні реакції та процеси в грунтах
Зміст
У формуванні хімічних властивостей ґрунтів окислювально-відновні процеси займають одне з провідних місць. Найважливішими факторами, що визначають окислювально-відновну стан ґрунтових горизонтів, є кисень ґрунтового повітря та грунтових розчинів, окисні і закісние з`єднання заліза, марганцю, азоту, сірки, органічна речовина, мікроорганізми.
Відео: Хімічна реакція, яка годує світ - Даніель Д. Дулек
Реакції окислення і відновлення завжди протікають одночасно. Окислення однієї речовини, що бере участь в реакції, супроводжується відновленням іншої речовини.
Під окислювально-відновними процесами розуміється процеси, в які в якості можливої стадії входить перехід електронів від однієї частинки речовини до іншої. Окислення є реакцією, при якій відбувається приєднання кисню до речовини або втрата речовиною водню або електронів. Відновлення - це втрата речовиною кисню, приєднання до речовини водню або електронів.
Відео: До 40-річного ювілею кафедри хімії грунтів
Здатність грунту вступати в окислювально-відновні реакції вимірюється за допомогою окисно-відновного потенціалу (ОВП).
Окислювально-відновний потенціал по відношенню до водню називають Eh. Ця величина залежить від концентрації і співвідношення окислювачів і відновників, що утворюються в процесі грунтоутворення. Завдяки існуванню в ґрунтових горизонтах певних окислювально-відновних систем, можна визначити різницю потенціалів (Eh) в мілівольтах за допомогою пари електродів, занурених у грунт. Величини Eh в різних типах грунтів і грунтових горизонтах змінюються в межах 100-800 мв, іноді має і негативні значення. Величина Eh істотно залежать від кислотно-лужних умов середовища, рослинності і мікроорганізмів.
Відео: Кафедра хімії грунтів. Лекція для школярів проф. Т.А.Соколовой "Вплив кислих опадів на екосистеми"
У ґрунтових умовах значна частина беруть участь в окисно-відновних реакціях компонентів представлена твердими фазами. В реакціях за участю твердих фаз грунт буде проявляти високу буферність до тих пір, поки ці компоненти не відреагують. Буферна - це здатність грунту протистояти зміні ОВП при будь-яких зовнішніх впливах. Це поняття характеризує стійкість окислювально-відновних систем грунту в природних динамічних умовах і її можна назвати динамічною буферностью. У природній обстановці з малими швидкостями реагують гумусові речовини, мінерали гідроксиди заліза.
Ґрунти містять великий набір окислювально-відновних систем: Fe3 + - Fe2 +, Mn2 + - Mn3 + - Mn4 +, Cu + - Cu2 +, Co2 + - Co3 +, NO3oline- - NO2oline- - NН3oline-,, S6oline- - S2oline-.Розрізняють оборотні і необоротні окислювально-відновні системи. Оборотними є такі системи, які в процесі зміни окислювально-відновного режиму не змінюють сумарний запас компонентів. Необоротні системи в процесі зміни окислювально-відновного режиму втрачають частину речовин. Ці речовини переходять в газоподібний стан або випадають в осад. Як правило, в грунтах переважають необоротні системи.
До оборотним окислювально-відновні систем відносяться:
Система Fe3 + Fe2 +. Ця система займає особливе місце серед обра-тимих систем. Вона чутливо реагує на найменші зміни окислювально-відновної обстановки. Розчинність сполук тривалентного заліза вкрай низька. Міграція сполук заліза можлива головним чином у формі сполук двовалентного заліза в умовах підвищеної кислотності і зниженого Eh.
Система Mn2 + Mn4 +. Дана система є вкрай чуйною до зради-нію ОВП. З`єднання чотирьохвалентного марганцю нерозчинні в умовах, характерних для грунтових горизонтів. Обмінний марганець двухвалентен. Концентрація іонів двовалентного марганцю при підвищенні кислотності і зниженні Eh зростає в десятки тисяч разів. Міграція сполук марганцю в ході грунтоутворювального процесів в вертикальному і горизонтальному напрямках подібна до міграцією сполук заліза.
До необоротних окислювально-відновним систем відносяться:
Система NO3 NO2 NО N. Процес нітрифікації і накопичення нітратів відбувається в умовах окисного режиму і при високих Eh 400-500 мв. Зволоження грунту знижує Eh і сприяє розвитку процесів денітрифікації.
Система сульфати сульфіди. Дана окислювально-відновна система відіграє велику роль у всіх грунтах, де присутні сірчанокислий солі. За участю мікроорганізмів система сульфати - сульфіди в присутності органічної речовини і нестачі кисню зсувається в бік сульфідів. Відбувається процес відновлення сульфатів до сірчистих металів:
Na2SO4 + 2C = Na2S + CO2↑
Під дією присутньої в грунті вуглекислоти сірчисті метали легко розкладаються і утворюють бікарбонати і карбонати лужних і лужно-земельних металів. При цьому відбувається процес відновлення сульфатів:
Na2S + H2CO3 = Na2CO3 + H2S↑
Однак в грунтовому розчині зміст елементів зі змінною валентністю досить мало. Тому грунтовий розчин має невисокими ОВ-ємністю і буферностью, а величина Eh нестійка.
Відео: КЛІТИННУ ХАРЧУВАННЯ ОЛЬГА Бутакова
Більш істотний вплив на ОВ-процеси в грунтах надає раство-ренний в грунтовому розчині кисень, грунтова мікрофлора і вода.
Майже всі грунтові реакції відбуваються у водному середовищі, а сама вода мо-же виступати і як окислювач, і в якості відновника.
За особливостями протікання окислювально-відновних процесів виділяється три ряди грунтів: 1) автоморфні грунту з переважанням окислювального середовища, 2) грунту з відновлювальної глейовими обстановкою, 3) грунту з відновлювальної сірководневої обстановкою.
З ОВ-процесами тісно пов`язані перетворення рослинних залишків, на-накопичений і склад які виникають органічних речовин, і як наслідок, формування профілю ґрунту.
