Буферність грунтів

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Кіровоградський державний педагогічний університет

імені Володимира Винниченка

 

 

 

Кафедра географії та геоекології

 

Реферат

 

«Буферність грунтів»

 

 

 

 

Виконав:

Студент 21 групи

Мотько Руслан Андрійович

 

Кіровоград  – 2012

 

Зміст

 

Розділ 1. Поняття  про буферність грунтів 3

Розділ 2. Фактори, що впливають на буферність ґрунтів 5

1. Кислотність  грунтів 5

2. Лужність  грунтів 7

3. Повітря  грунту 8

4.  Радіоактивність  грунту 10

ПРИРОДНА  РАДІОАКТИВНІСТЬ ҐРУНТІВ 10

ШТУЧНА РАДІОАКТИВНІСТЬ  ҐРУНТІВ 11

ДИНАМІКА  ВБИРАННЯ ТА МІГРАЦІЇ РАДІОАКТИВНИХ  ЕЛЕМЕНТІВ В ҐРУНТАХ 12

Висновок 14

Список використаної літератури 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 1. Поняття про буферність грунтів

 

Кислотно-лужна буферність грунту - здатність рідкої і твердої фаз  ґрунту протистояти зміні реакції  середовища (p) при взаємодії ґрунту з кислотою чи лугом при розведенні ґрунтової суспензії.

Кислотно-основна буферність ґрунту є складовою хімічної буферності ґрунтів.

Чим більше в ґрунтовому розчині  солей сильних лугів і слабких  кислот, тим більше буферний ґрунт  стосовно кислих добрив; солі слабких  лугів і сильних кислот буферні  до лужних добрив.

Тому що розчин знаходиться  в постійній взаємодії з твердою  фазою ґрунту, то остання також  впливає на буферність.

Чим більше колоїдних часток і гумусу в ґрунті (наприклад, чорноземи) і чим більше вони містять поглинених лугів, тим буферніший ґрунт стосовно кислих добрив; поглинений колоїдами  водень (підзолисті ґрунти, червоноземи) сприяє збільшенню буферності грунтів  до лужних добрив.

Найбільше буферні ґрунти важкого (глинистого) механічного складу. Атмосферні опади, ґрунтова і зрошувальна  вода можуть змінити реакцію ґрунту, якщо остання не володіє буферністю, і навпаки. Рослини реагують на зміну  реакції ґрунту, тому буферність грунтів  відіграє велику роль у їх рості  і розвитку. Буферність грунтів можна  підвищити внесенням органічних добрив.

Здатність ґрунтової суспензії  протистояти зміні її активної реакції (рН) при внесенні в ґрунт кислот чи лугів називається буферною  дією (буферною реакцією).

У наслідок буферності ґрунт володіє щодо стійкою реакцією ґрунтового розчину. Буферна дія характерна твердій фазі ґрунту і залежить від її хімічного, колоїдного і механічного складу.

Найбільш вивчена фізико-хімічна  буферність ґрунтів як здатність  протистояти зміні її реакції (рН).

Найбільш низькою буферністью  володіють піщані ґрунти, найбільш високою — глинисті.

Високобуферны ґрунти можна удобрювати підвищеними дозами кислих і лужних добрив без ризику різкого зсуву  реакції.

На малобуферних ґрунтах не можна  вносити високі дози таких добрив без їх нейтралізації.

Буферна властивість грунту значною мірою обумовлена змістом у ґрунті колоїдів, гумусу і кальцієвих солей. Існують і інші форми буферності ґрунтів, наприклад, здатність протистояти зміні сольового складу і концентрації солей у ґрунтовому розчині, що важливо враховувати при зрошенні мінералізованими водами, коли в перші роки за рахунок поглинальної здатності ґрунтів, обмінних і інших реакцій концентрація і склад солей у ґрунтовому розчині підтримується на прийнятному для рослин рівні.

Те ж може відноситися і до здатності ґрунтів протистояти  впливу забруднення різними речовинами, меліоративним впливам, спрямованим  на зміну режиму ґрунтоутворення.

Варто мати на увазі, що буферна властивість  грунту має свої межі протистояння впливам, які можна вимірювати через  кількість речовини, які впливають, інтенсивність процесу (режим) і  час впливу.

На практиці вкрай припустимий  захід впливу виражається через  гранично припустимі концентрації токсичних  речовин при використанні ядохімікатів, забрудненні ґрунтів важкими  металами, нафтопродуктами й іншими речовинами, а також норми зрошення і норми осушення, глибину обробки  і т.д. Перевищення припустимих  норм веде до деградації ґрунтів.

Буферність ґрунтів зумовлена в основному складом увібраних основ та властивостями ґрунтового вбирного комплексу. Ця властивість проявляється в процесі вбирання і витіснення іонів, переходу сполук в іонні або молекулярні форми, утворення важкорозчинних сполук і випадання їх в осад.

При дії на ґрунт кислотою відбувається обмін між увібраними катіонами і іонами водню, в ґрунтовому розчині утворюється нейтральна сіль. Отже, підкислення ґрунту не відбувається.

 

[ГВК]Са2+ + 2НС1 = [ГВК]2Н+ + СаС12.

 

При дії на ґрунт лугом  відбувається обмін увібраних іонів  водню на катіон лугу, в результаті чого він нейтралізується. Лужна  буферність властива кислим ґрунтам.

 

[ГВК]2Н+ + Са(ОН)2 = [ГВК] Сз2+ + Н2О.

 

Таким чином, ГВК є регулятором концентрації ґрунтового розчину.

Величина (діапазон) буферності залежить від вмісту в ґрунті тонкодисперсних часток. Глинисті ґрунти мають високу буферність, піщані — майже не мають її. Явище буферності має велике значення при хімічній меліорації ґрунтів та застосуванні мінеральних добрив.

Розділ 2. Фактори, що впливають на буферність ґрунтів

1. Кислотність грунтів

 

Від складу і концентрації речовин, розчинених в ґрунтовому розчині, залежить його активна реакція. Реакція  ґрунтового розчину зумовлюється наявністю  і співвідношенням в ньому  водневих (Н+) і гідроксильних (ОН~) іонів. Величину активної реакції виражають  в одиницях рН — десятичний логарифм концентрації Н+-іонів з від'ємним знаком. Отже, рН=—1§[Н+].

Вода в звичайних умовах в незначній кількості дисоціює, тобто розпадається на іони Н+ і ОН~. Концентрація їх незначна. Добуток  концентрацій [Н+] • [ОН~ ] = 10-14. В ідеально чистій воді концентрація цих іонів  однакова: [Н+] = [ОН~] =10~7.

Збільшення концентрації іонів Н+ (доливання кислоти) зумовлює кислу реакцію розчину [Н+]>10-7. Збільшення концентрації основ підвищує концентрацію іонів ОН~. Розчин набуває лужної реакції [ОН-]>10-7.

В нейтральних розчинах, в яких [Н+] = [ОН~] = 10~7, величина рН = 7, в кислих— менше 7, в лужних — більше 7. рН ґрунтових розчинів коливається в межах від 3 до 9.

Залежно від стану іонів  Н+ розрізняють актуальну і потенціальну кислотність.

Актуальна кислотність зумовлена  наявністю в ґрунтовому розчині  вільних іонів Н+. її величину (рН) визначають у водних витяжках.

Потенціальна кислотність  зумовлена наявністю в ГВК  увібраних іонів Н+ і А13+, які  знаходяться в твердій фазі ґрунту. Іони алюмінію підкислюють ґрунтовий  розчин внаслідок гідролізу солей  алюмінію.

 

АІСІз + ЗН2О -> А1 (ОН) з + ЗНС1.

 

За способом визначення потенціальної  кислотності виділяють обмінну  і гідролітичну кислотності.

Обмінна кислотність —  концентрація іонів водню, витіснених з дифузного шару колоїдної міцели катіонами нейтральних солей. Для  визначення обмінної кислотності використовують 1,0н. розчин КС1 (рН близько 6,0).

Гідролітична кислотність. Іони водню утримуються колоїдною  часткою дуже міцно і при обміні з катіонами нейтральної солі повністю не витісняються. Якщо діяти  на ґрунт гідролітичне лужною сіллю (солі з сильною основою і слабким  кислотним залишком), то відбудеться  майже повне витіснення увібраних  іонів водню. Для визначення гідролітичної  кислотності використовують ЇМ розчин СН3СООМа (рН близько 8,2).

Меліорація кислих ґрунтів. Кисла реакція ґрунтів несприятлива для більшості культурних рослин і корисних мікроорганізмів. Вона негативно  впливає на процес формування родючості  ґрунтів. Кислі ґрунти мають погані фізичні властивості. Через відсутність  основ органічна речовина в цих  ґрунтах не закріплюється, вони бідні  на поживні елементи, не містять  хлоридів, сульфатів, карбонатів, їх ґрунтова маса погано оструктурена. Отже, ступінь  кислотності ґрунтів є важливим показником під час оцінки генетичної і виробничої якості ґрунту.

За величиною рН ґрунти поділяють на сім агровиробничих груп.

Дозу вапна розраховують за гідролітичною кислотністю орного горизонту. Внесена доза вапна має  повністю нейтралізувати увібрані Н+ і  А13+. Якщо 20-сантиметровий шар ґрунту має щільність 1,3 г/см3, його маса на площі 1 га становитиме 2600 т. Встановлено, що для нейтралізації 1 г-екв гідролітичної кислотності на 100 г ґрунту на 1 га слід вносити 1,3 т СаСО3. Проте в ґрунт вносять не повну дозу вапна, а певну її частину залежно від біологічних особливостей культурних рослин.

Крім наведеного методу дозу вапна на 1 га ґрунту можна розрахувати, користуючись формулою

 

а-10-100-3 000 000 Х ~  1 000 000 000 ,       

 

де а — повна гідролітична кислотність, ммоль.

Доведено, що між рН сольової витяжки і гідролітичною кислотністю ґрунту певного механічного складу існує чітка кореляційна залежність. Враховуючи це, розроблені спеціальні таблиці, що дають змогу визначити дозу за рН сольової витяжки.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Лужність грунтів

 

Лужна реакція ґрунтових  розчинів може бути зумовлена різними  сполуками: карбонатами, гідрокарбонатзми, хло-ридзми і сульфатами лужних і лужноземельних металів, гуматами натрію, силікатами та іншими сполуками. Основну роль при цьому відіграють гідролітичне лужні солі слабких кислот, а саме: карбонати натрію і калію, гідрокарбонати натрію і калію, карбонати кальцію і магнію. Основні аніони, які зумовлють лужну реакцію, є:

 

52-; РО3-; Н38іО-; Н2ВО-; А1(Н2О)2(ОН)-; ПРО; Н5-; НСО-.

 

Розрізняють актузльну (активну) і потенціальну лужність.

 

Актуальна лужність зумовлена  наявністю в ґрунтовому розчині  гідролітично лужних солей, під час дисоціації яких утворюється значна кількість гідроксильних іонів. Лужність ґрунту визначають титруванням водної витяжки в присутності різних індикаторів і виражзють в мілігрзм-еквівзлентзх на 100 г ґрунту.

Потенціальна лужність проявляється у ґрунтах, які містять увібраний  натрій. При дії нз ґрунт вугільною кислотою увібраний ГВК натрій заміщується іонами Н+. В ґрунтовому розчині утворюється сода, яка підвищує лужну реакцію:

 

[ГВК] 2^+ + Н2СО3 =** [ГВК]2Н+ + N33.003.

Висока лужність несприятлива для росту і розвитку більшості  сільськогосподарських рослин. Лужні  ґрунти мають низьку родючість, несприятливі фізичні властивості і хімічний склад. Вони, як правило, тверді, зцементовані, безструктурні, у вологому стані в'язкі, липкі, водонепроникні.Меліорація лужних ґрунтів проводиться внесенням гіпсу (гіпсування) та інших солей (кальцієва селітра сульфзт заліза, піритні недогарки). При цьому відбувається заміщення обмінного натрію на кальцій,

[ГВК] 2ІМа+ + Са8О4 = [ГВК] Са2+ + №28О4.

Сульфат натрію, який при  цьому утворюється, потрібно вимити прісною водою в нижні горизонти. При внесенні гіпсу також відбувається нейтралізація соди, яка є найшкідливішою сполукою в засолених ґрунтах.

 

N32003 + Са8О4 = СаСО3 + N32804.

 

Содові солончаки доцільно меліорувати сірчаною кислотою (кислування).

(- Н28О4 = N32804 + Н2О + СО2)

3. Повітря грунту

 

Ґрунтове повітря —  це суміш газів і летких органічних сполук, які заповнюють пори ґрунту. Основними джерелами надходження  повітря в ґрунт є приземний  шар атмосфери і гази, які утворюються  в ґрунті. Воно потрібне для дихання  коренів рослин, аеробних мікроорганізмів, тваринних організмів.

Ґрунтове повітря перебуває  в ґрунті у трьох станах: вільному,, адсорбованому і розчинному.

Вільне повітря заповнює капілярні і некапілярні пори, легко переміщується в ґрунті і обмінюється з атмосферою. Його газовий склад значно відрізняється  від складу атмосферного повітря. Лише вміст азоту залишається близьким до його вмісту в атмосфері.

Вміст СО2 в ґрунтовому повітрі  може бути в десятки і сотні  разів більший, ніж в атмосфері, а вміст О2 знижується від 20,9 до 10 % і нижче.

Адсорбція газів поверхнею  твердої фази ґрунту залежить від  будови їх молекул. Найбільше адсорбується аміак, найменше азот.

Розчинність газів у воді залежить від їх концентрації в ґрунтовому повітрі і температури. Найкраще розчиняються у воді аміак, сірководень, вуглекислий газ, найменше — азот. При пониженні температури розчинність  газів збільшується.

Велике значення в ґрунтових  процесах має кисень. У ґрунт з  атмосфери він надходить дифузно. Витрачається на дихання коренів, мікроорганізмів. Оптимальні умови для дихання створюються при вмісті О2 в ґрунтовому повітрі близько 20 %. В разі нестачі кисню в ґрунті розвиваються анаеробні процеси, які негативно впливають на родючість ґрунту.

Високий вміст вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі зумовлюється біологічними процесами. За високої  концентрації СО2 (>2 — 3 %) спостерігається  пригнічений розвиток рослин.

Дифузію СО2 з ґрунту в  приземний шар атмосфери прийнято називати диханням ґрунту. Інтенсивність  дихання ґрунту залежить від характеру  рослинності, системи обробітку, гідротермічних умов тощо. Воно наростає з півночі  на південь. Тундрові ґрунти протягом року виділяють в атмосферу 0,3 т/га, підзолисті — від 3,5 до ЗО, сірі лісові — від 20 до 60 і чорноземи —  від 40 до 70 т/га СО2. Підвищення концентрації СО2 в приземному шарі атмосфери  підвищує інтенсивність фотосинтезу.