Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Почва — тяжелый механический состав
Почвы тяжелого механического состава с высоким содержанием мелкодисперсных частиц ( глинистые и суглинистые) имеют более высокую емкость поглощения, чем легкие песчаные и супесчаные почвы. [1]
На почвах тяжелого механического состава наиболее целесообразны междурядные обработки и уничтожение сорняков в гнездах. [2]
Легче подвергаются дефляции почвы легкого механического состава, сильно распыленные почвы среднего и тяжелого механического состава , почвы с малым содержанием гумуса и большим количеством карбонатов, пересушенные почвы. На возможность и интенсивность проявления дефляции также оказывает влияние характер поверхности почвы. Неровная поверхность уменьшает скорость ветра в приземном слое и, следовательно, снижает интенсивность дефляции. В возникновении дефляции и интенсивности ее проявления очень большую роль играют антропогенные факторы. После распашки некоторых территорий без необходимых предупреждающих мероприятий активность дефляции может возрасти во много раз. [3]
Необменное поглощение катионов в большой степени выражено у сильногумусированных почв и почв тяжелого механического состава . Поскольку на разнородных поверхностях почвы могут протекать самые разнообразные сорб-ционные процессы, необменное поглощение поливалентных катионов может осуществляться и в результате комплексо-образования при взаимодействии с сорбированным ограни-ческим веществом. [4]
Установлено, что эффективность действия этих гербицидов снижается но мере перехода от почв легкого механического состава к почвам тяжелого механического состава . В то же время, чем выше в почве содержание органического вещества ( гумуса), тем хуже действуют оба эти препарата. [5]
Емкость поглощения тесно связана с наличием органических и минеральных коллоидных частиц, в силу чего она всегда выше на почвах тяжелого механического состава и богатых органическим веществом по сравнению с легкими ( песчаными и супесчаными) почвами, особенно при малом содержании органического вещества. [6]
Считается, что большинство культур сильно нуждается в борных удобрениях в том случае, когда в почвах легкого механического состава имеется менее 0 2 мг подвижного бора на 1 кг почвы, а в почвах тяжелого механического состава — 0 3мг на 1 кг почвы. [7]
Валовое содержание калия ( К2О) в почвах относительно высокое. В почвах тяжелого механического состава оно составляет 2 % и более. Значительно меньше калия в легких почвах. [8]
Наименьшая влагоемкость зависит от механического и минералогического состава, содержания гумуса, структурного состояния, пористости и плотности почвы. Наибольшие значения НВ характерны для гумусированных почв тяжелого механического состава , обладающих хорошо выраженной макро — и микроструктурой. [9]
Адсорбция газов сильнее проявляется в почвах тяжелого механического состава , богатых органическим веществом. [10]
Превращение CaCN2 в ( NH COs при благоприятных температурных условиях на рисовом поле длится 3 — 4 дня. Этот процесс намного усиливается на распыленных почвах и почвах тяжелого механического состава . [11]
Таким образом, в тяжелых суглинках подвижного кобальта содержится почти в 5 раз больше, чем в песках. Корма, собранные с песчаных почв, беднее кобальтом, чем корма, заготовленные с почв тяжелого механического состава . [12]
Фумигация почвы применяется для уничтожения почво-обитающих вредителей. При фумигации почвы необходимо учитывать ее высокую поглотительную способность, а также трудную проницаемость для фумигантов, особенно плотных почв тяжелого механического состава и переувлажненных. Кроме того, фумиганты из почвы могут быстро улетучиться в результате испарения. [13]
У частиц более 1 микрона емкость поглощения катионов незначительная, у частиц меньше 1 микрона она резко возрастает. Почвы тяжелого механического состава с высоким содержанием мелкодисперсных частиц ( глинистые и суглинистые) имеют более высокую емкость поглощения, чем легкие песчаные и супесчаные почвы. [14]
Микроорганизмы, разлагая органическое вещество, переводят бор в доступную форму, и он переходит в почвенный раствор, из которого часть его снова поглощается растениями, а часть вымывается из почвы. Небольшое количество бора могут закрепить также глины. Поэтому на почвах тяжелого механического состава , богатых гумусом, значительная часть бора находится в органически связанной форме, непосредственно малодоступной растениям. Поэтому особенно высока потребность растений в боре на легких песчаных и супесчаных почвах, содержащих его ничтожное количество, так как вследствие высокой подвижности при обильных осадках он подвергается вымыванию. На высокогумусных почвах более тяжелого механического состава потребность в борных удобрениях возрастает после засухи, задерживающей разложение органического вещества почвы. [15]
Источник
VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ
Состав поглощающего комплекса почв играет ведущую роль в её способности аккумулировать микроэлементы и образовывать их мобильные формы. С точки зрения экогеохимии, основная функция ППК — участие в реакциях комплексообразования и обмена с элементом-токсикантом. При исследовании ППК почв определяют обменные формы кальция, магния, калия, натрия, а также гидролитическую кислотность и рН.
Одной из интегральных характеристик почвы является буферность. Она отражает способность почв противостоять изменению свойств и состава при взаимовоздействии с химическими веществами природного и антропогенного происхождения. В экологии буферность почв — это способность поддерживать и восстанавливать экологическое равновесие в системе «почва-раствор» при техногенном ее загрязнении. В качестве критерия для количественной эколого-геохимической оценки устойчивости системы «почва-раствор» и ее влияния на образование мобильных форм микроэлементов введен коэффициент буферности (Кб). Он пропорционален сорбционной емкости ППК и обратно пропорционален изменению ∆рН в системе «почва-раствор».
Данные по изучению буферности свидетельствуют о том, что, как правило, чем выше содержание гумусовых кислот в почве, тем выше сорбционная емкость ППК и коэффициент буферности. Черноземы, луговые, торфянистые и глинистые почвы обладают более высокими буферными свойствами, чем дерново-подзолистые песчаные. Это определяет более высокие защитные свойства первых, которые проявляются в нейтрализации кислотных дождей, ограничении образования мобильных форм токсичных элементов и, как следствие, уменьшении их миграции в грунтовые воды и поглощения растениями [ 4]
Наряду с комплексообразованием, процессы сорбции играют важную роль в образовании мобильных форм микроэлементов в почвах. Ионообменные реакции в системе «почва-раствор» отражают изменения свободной энергии (∆G) при переходе ионов из твердой фазы в жидкую. В природной системе возможны метастабильные состояния, характеризующиеся локальными участками термодинамического равновесия, несмотря на то, что вся система находится в неравновесии. Такой подход позволяет использовать методы термодинамики для анализа изменений состава почвенных растворов, для количественной оценки процессов, протекающих в почвах с участием загрязняющих веществ. В этом случае величина DG 0 определяет количество энергии, которое необходимо затратить на депортацию 1 моля техногенного элемента из почвы в раствор.
Сорбционное поглощение металлов зависит от насыщенности коллоидного комплекса почв обменными катионами и содержания гуминовых кислот. Ионы Са 2+ , Mg 2+ , K + и гуминовые кислоты повышают сорбционную емкость ППК, способствуют образованию фиксированных форм металлов, мобилизуют защитные свойства почв. Почвы с высоким содержанием гуминовых кислот, поглощая значительное количество токсичных элементов, снижают их доступность для растений. Увеличение доли фульвокислот в составе почв способствует образованию мобильных форм. Константы обмена систем Ca—Cu, Ca—Pb, Ca—Zn, K—Cr болотно-луговых почв и чернозема выше, чем дерново-подзолистых песчаных. Можно сделать вывод, что константа обмена может выступать в качестве критерия прочности связи техногенных металлов с почвенными коллоидами. Она позволяет дать количественную оценку процессов в системе «почва-раствор» и прогнозировать образование мобильных форм токсичных элементов.
Известно, что поступающие в почву токсичные элементы трансформируются. Они вступают в химические реакции с минеральными и органическими компонентами почвы, образуя различные соединения. Новые химические формы токсичных элементов отличаются по своим физико-химическим свойствам: одни — могут аккумулироваться в виде труднорастворимых соединений, другие — образуют доступный для биоты истинный раствор. Особенно интересно определение мобильных форм микроэлементов, представляющих собой способные к извлечению из почвы химические соединения. Чаще всего эти вещества растворимы в воде, слабых кислотах и буферных растворах.
Анализ литературных данных позволяет сделать вывод, что растворяющая способность экстрагентов зависит от свойств металла, экстракта из почвы, силы кислот и рН раствора. При извлечении токсичных элементов особое значение приобретает комплексообразующая способность экстрагентов и катионов металлов. Способность химических элементов к образованию комплексных соединений определяется строением их атомов. По этому свойству катионы делятся на три группы [1]:1) с электронной конфигураций типа инертного газа, у которых на внешнем электронном слое находится 2 или 8 электронов (Bе, Mg, Ca, Sr, Ba, Al);2) с недостроенным d-подуровнем (V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu);3) на внешнем электронном слое которых находится 18 или 18+2 электронов (Zn, Cd, Hg, Sn, As, Sb, Pb).
Катионы первой группы обладают малой поляризуемостью и деформацией внешних электронных слоев при взаимодействии с лигандами. Катионы этого типа образуют комплексы со значительной долей электровалентной связи.
Таким образом, прочность комплексов, образуемых катионами первой группы, в значительной мере определяется отношением заряда к радиусу (z/r), которое называется ионным потенциалом. Сопоставление значений ионных потенциалов катионов с 2- или 8-электронной оболочкой и констант устойчивости свидетельствует, что с увеличением первых константа устойчивости возрастает. Однако для катионов второй и третьей групп мало приемлемы простые электростатические построения. Устойчивость комплексов, образованных катионами с формой орбиталей d-электронов, связана, главным образом, с их способностью к образованию ковалентных связей или с ковалентной характеристикой.
На поведение токсичных металлов в почвах — их миграцию и аккумуляцию — существенное влияние оказывает органическое вещество. Составной его частью являются гумусовые кислоты, представляющие собой смесь гуминовых, фульво-, оксикарбоновых и других соединений. Наличие их в почве оказывает влияние на процессы сорбции, образование растворимых и нерастворимых комплексных веществ, коагуляцию и экранирование поверхности минеральных частиц пленками гелей. Гуминовые, а также высокомолекулярные азотсодержащие ароматические кислоты состоят из серых и бурых гуминовых, а также гиматомелановых кислот. Первые имеют очень близкие химические свойства и различаются незначительно лишь по степени полимеризации и окисления; гиматомелановые кислоты способны к растворению в бензольно-спиртовых смесях. Фульвокислоты являются продуктом окисления гуминовых кислот: в их составе содержание кислорода выше, чем в гуминовых, а углерода — ниже[ 4].
Отметим функциональные группы, входящие в состав гумусовых кислот: карбоксильные, карбонильные, фенольные, гидроксильные аминные. Наличие функционально-аналитических карбоксильных и гидроксильных групп, диссоциирующих в водной среде, а также присутствие нуклеофильных центров обусловливает реакционную способность гумусовых кислот. Процессы взаимодействия токсичных элементов с гумусовым веществом могут быть следующими: ионный обмен, адсорбция на поверхности, хелатообразование, реакции коагуляции. Основные продукты этих взаимодействий — простые соли: гуматы и фульваты, а также комплексные соединения.
Хелатные соединения микроэлементов с гуминовыми и фульвокислотами в почвах играют важную роль в образовании мобильных форм, в миграции различных элементов и питании растений. Миграционные способности металлов в почвах обусловлены образованием растворимых комплексов с фульво- и оксикарбоновыми кислотами. Практически нерастворимые и неподвижные соединения в почвенном профиле, относящиеся к адсорбированным комплексам, образуются в результате взаимодействия металлов с гуминовыми кислотами[ 6].
Содержание гуминовых кислот в почве зависит от ландшафтно-геохимических и климатических условий, а также от степени перераспределения почвообразующих пород. По мере развития почвообразующего процесса, происходит изменение геохимических условий: повышение рН среды, что способствует увеличению гумуса в почвах, увеличение содержания гуминовых и уменьшение фульвокислот
Структурные фрагменты и состав гуминовых и фульвокислот, выделенных из почв разных ландшафтов, различны. Поэтому и устойчивость гуматов (константы устойчивости комплексов металлов и их молекулярные массы) находится в достаточно широких пределах. Следовательно, для определения форм миграции микроэлементов в разных ландшафтах нерасчетным способом с использованием констант устойчивости необходимо экспериментально определять их в каждом конкретном случае.
Комплексы металлов с фульвокислотой характеризуются достаточно высокой прочностью. В частности, логарифмы констант устойчивости фульватов составляют: Be — 9,4; Sr — 9,8; Cu — 12,1; Ni — 8,4; Zn — 10,1; Cd — 9,2 [14]. Тяжелые металлы существенно различаются по прочности связи с органическим веществом. Её прочность зависит от состава последней, химических свойств элемента, а также от кислотно-основных характеристик среды [ 5 ]
Гумусовые кислоты влияют как на перераспределение химических элементов по латерали почвенного профиля, так и на их вынос за его пределы. Следует отметить двоякое воздействие гумусовых кислот на миграцию тяжелых металлов в почвах. Особенно активны фульвокислоты в почвах, затронутых процессами подзолообразования. Они образуют с тяжелыми металлами комплексы, растворимые в широком диапазоне рН и мигрирующие по профилю почв. С гуминовыми кислотами образуются малоподвижные, слабо растворимые в кислой среде комплексы, что способствует накоплению их в гумусовом горизонте. Тяжелые металлы распределяются в профиле почв неравномерно. Их накопление, проявляющееся как в увеличении валового содержания, так и удельного веса подвижных форм, происходит в приповерхностном слое гумусового горизонта. Некоторое накопление наблюдается в иллювии. Повышение рН среды, наряду с присутствием глинистых минералов и гуминовых кислот, способствует накоплению тяжелых металлов. Их нисходящей миграции препятствуют оксиды железа и марганца. Доля поглощенных ими тяжелых металлов может быть значительной. По способности аккумулироваться в органическом веществе почв токсичные элементы располагаются в следующей убывающей последовательности: Cu — Zn — Pb — Ni — Cr.
Таким образом, взаимодействие микроэлементов в почвах с органическим веществом и минеральными коллоидными частицами, их трансформацию можно описать реакциями ионного обмена, адсорбции на поверхности, хелатообразования, коагуляции и гидролиза.[ 2,3]
Грановская Г.Л., Мазо А.А. Мелешко В.П. Получение особо чистой воды из воды, содержащей значительные количества органических веществ // Проблемы получения особо чистой воды.- Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та. -1971.- С.38-45.
Кульский Л.А., Шевченко М.А.. О природе веществ, обусловливающих цветность воды Днепра//Гидрохимматериалы.-1956.-Т.25.-С. 59-68.
Пономарева В.В., Эттингер А.И. //Докл. АН СССР.- 1958.-Т.138.- № 1. –C.12-14
Aschan О. Soluble humus material of northern fresh water // J.Pract. Chem.- 1988.-N77.-P. 172-226.
Rebhun M., Fuhrer Z., Adin A. Contact flocculation-filration of humicsubstances // Water Res..-1984.- Vol.18.- N 8.- P. 963-970.
Источник