Файл: Кіріспе табии ортаны зерттеу кезінде егжейтегжейлі зерттелген лкен жне р трлі материалмен кездеседі.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.11.2023

Просмотров: 243

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2O)2(OH)4-:

Al(H2O)2(OH)4- + H2O ↔ Al(H2O)3(OH)3- + OH-

Потенциалды сілтілік құрамында сіңірілген натрий бар топырақта байқалады. Топырақ көмір қышқылымен әрекеттескен кезде, топырақ сіңіретін кешендегі сіңірілген натрий сутегімен алмастырылады және ерітіндіні сілтілендіретін сода пайда болады:

[ТСК2-]2Na+ + H2CO3 ↔ [ТСК2-]2H+ + Na2CO3.

Сілтілі топырақты химиялық мелиорациялау үшін гипс, кальций нитраты және басқа заттарды қолданады. Топырақ сілтілігін анықтауды [4] біз қоршаған ортаның химиялық мониторингі сабағында пайдаланамыз.

Жұмыста [5] топырақ ластағыш заттарға қатысты буферлік бола отырып, ландшафтағы заттардың миграция үдерістерін реттейтіні; қышқыл топырақтар сілтілі қосылыстарды, ал карбонатты – қышқыл жауын-шашындарды бейтараптауы мүмкін туралы айтылған. Топырақ бетіне техногенді ағындармен келетін элементтердің маңызды бөлігі топырақтың жоғары горизонтында тұрып қалады. Тұрып қалған элементтердің құрамы мен мөлшерінен басқа қышқылдық-негіздік қасиеттеріне де тәуелді.

Буферлік дегеніміз химиялық немесе антропогендік сипаттағы ағындардың әсерінен топырақтың химиялық күйін өзгеріссіз деңгейде сақтап тұру қабілетін айтады. Топырақтың буферлігі қышқыл агенттерге қарсы және сілтілік агенттерге қарсы деп бөлінеді. Топырақтардың буферлік қасиеттері иондардың сіңірілуі және жылжуымен, қосылыстардың молекулалық немесе иондық формаға ауысу үдерістермен, топырақта түзілетін қосылыстардың бейтараптануы мен тұнбаға түсуімен байланысты.

Топырақтың қышқылмен әрекеттесуі кезінде алмасатын катиондар мен қышқылдың сутек ионы арасында өзара алмасу реакциясы жүреді, нәтижесінде сутек ионы топырақтың қатты фазасымен байланысады, ал ерітіндіде катиондар пайда болады:
[ТСК2-]Ca2+ + HCl = [ТСК2-]3H+ + CaCl2.

Егер топырақта сілті пайда болса, сіңірілетін кешендегі сутек немесе алюминий сілтінің катиондармен алмасып, бейтараптанады:

[ТСК2-]2H+ + Ca(OH)2 = [ТСК2-]Ca2+ + H2O.

Топырақ коллоидтерін басқа, топырақтың қатты фазасында басқа буферлік факторлар – ерітінділермен өзара әрекеттесіп және реакцияның ығысуын әлсірететін негіздік немесе қышқылдық сипаттағы аз еритін жай тұздар болуы мүмкін. Жұмыста [6] топырақ ерітіндісінің қышқылдық-негіздік буферлігі құрамында әлсіз қышқылы және оның тұзы немесе әлсіз негізі және оның тұзы болатын буферлік жүйелердің болуымен байланысты деп айтылған.


CH3COOH−H2O−CH3COONa (1)

NH4OH−H2O−NH4Cl (2)

Бұл жүйелердің буферлік қабілеті біріншісіне күшті қышқыл қосқанда, ал екіншісіне күшті негіз қосқанда әлсіз диссоциацияланатын қышқыл CH3COOH немесе әлсіз диссоциацияланатын негіз NH4OH түзілуімен байланысты, ол H+ және OH- иондарын байланыстырады және реакция ортасы айтарлықтай өзгермейді. Тұз/қышқыл=1 және тұз/негіз =1 қатынастары орындалғанда және pH = pK болғанда ерітіндінің максималды буферлігі пайда болады. Жауын-шашынның яғни «қышқыл тұнбалардың» өсуіне байланысты топырақтың мұндай қасиеттерін зерттеу аса өзекті болып отыр.


Бақылау сұрақтары және тапсырмалар:

  1. Топырақтың белсенді (активті) және потенциалды сілтіліктерінің арасындағы айырмашылықты түсіндіріңіз.

  2. Қалыпты карбонаттардан сілтілік қандай реакциялардың нәтижесінде болады?

  3. Топырақтың потенциалды сілтілігі немен байқалатынын түсіндіріңіз.

  4. Топырақтың буферлігі дегеніміз не?

  5. Топырақ буферлігінің мағынасын түсіндіріңіз.


Пайдаланылған әдебиеттер

1 Муравин Э.А., Ромадина Л.В., Литвинский В.А. Агрохимия – М. Изд. Центр «Академия» 2016

2.Агрохимия (под ред. Минеева В.Г.) - М., 2004

3. Минеев В.Г. История развития агрохимии в России и за рубежом (в 2 томах). – М., 2005

4. Малимбаева А.Ж. Применение удобрений в интенсивном земледелии. Алматы, 2011

5.Почвоведение в 2 частях (Часть 1. Почва и почвообразование)/под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. – М.: Высшая школа, 1988. – 400 б.

6.Глинка Н.Л. Общая химия. Издание тридцатое, исправленное. – М., 2006. – 727 б.

7.Джанпеисов Р. Карбонатные малогумусные черноземы Центрального Казахстана / Тр. Ин-та почвоведения. - Алматы: АН Каз ССР, 1959. - Т. 9. - С. 3-57.

8.Практикум по агрохимии / под редакцией Б.А. Ягодина. – М., 1987. – 512 б.

9.Аммосова Я.М., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Охрана почв от химического загрязнения. – М., 1989. – 95.

10.Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В., Садовникова Л.К., Соколова Т.А. Химическое загрязнение почв и их охрана. – М., 1991. – 303 б.
1.10. Топырақ ерітіндісінің тотығу-тотықсыздану жағдайлары

Республика аумағындағы топырақтың көп мөлшері тотығу жағдайлары басым болатын автоморфты топыраққа жатады. Дегенмен, су тасқынында жұмыс істеу шарттары, күріш егістігін суаруда, сортаң топырақтар өте ерекшеленеді және оларды топырақ түзілудің тотықсыздану жағдайындағы топқа жатқызады.

Топырақтың тотығу-тотықсыздану жүйелері. Топырақта негізі бір емес, бірнеше тотығу-тотықсыздану жүйесі болады (ТТ), бейорганикалық және органикалық, сондай-ақ, топырақта бір уақытта белгілі бір жүйелерді құрайтын әртүрлі қосылыстардың тотыққан және тотықсызданған түрлері болады. Топырақта келесі тотығу-тотықсыздану жүйелері жиі кездеседі:
О2 - О2- ; Fe3+ - Fe2+; Mn4+ - Mn3+ - Mn2+; NO3- - NO2-; H2 – 2H+; SO42- - H2S; CO2
– CH4.
Сондай-ақ топырақта органикалық тотығу-тотықсыздану жүйелері кездеседі.

Топырақтың тотығу-тотықсыздану потенциалы (Еһ) – бұл жеке жүйелердің орташа Еһ мәндері және ол топырақта көп мөлшерде болатын тотыққан және тотықсызданған түрдегі Еһ мәніне жақын болады. Бұл жүйе потенциал анықтаушы жүйелер атауымен аталады.

Топырақтың негізгі тотықтырғышы топырақ ауасындағы және топырақ ерітіндісіндегі молекулалық оттек болып табылады. Атмосферадағы оттек топыраққа ене отырып, топырақ құрамындағы компоненттермен оларды тотықтыра отырып әрекеттеседі. Тотықтырғыштар ретінде, сондай-ақ Fe3+, Mn4+, S6+ әрекет етуі мүмкін, бірақ олар топырақ ерітіндісінде аз кездесетіндіктен, тотығу үдерістеріндегі рөлі де аз болады. Топырақта тотықсыздандырғыш ортаны құру, негізінен, органикалық заттардың анаэробты ыдырау мен микроорганизмдердің тіршілік әрекетінен алынған өнімдердің, сондай-ақ топырақта кездесетін темірдің (II), күкірттің және кейбір басқа металдар қосылыстарының аз мөлшерде (Fe3+, Mn4+, S6+ және т.б.) болуымен байланысты.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларының көп бөлігі биохимиялық табиғатқа ие және топырақта жүретін микробиологиялық үдерістермен өте тығыз байланыста болады.

Микроорганизмдер тіршілік әрекетінде топырақ ауасындағы оттекті сіңіреді және минералды қосылыстарды тотықсызданған түрге ауыстырып, топыраққа тотықсызданған өнімдер мен көміртек диоксидін бөледі. Микробиологиялық үдерістердің қарқындылығы тотығу-тотықсыздану үдерістерінің сипаты мен даму деңгейіне тікелей әсер етеді.

Топырақта көп жағдайда потенциал анықтаушы жүйе топырақ ерітіндісінде ерітілген оттек (ол топырақ ауасындағы оттегімен тепе-теңдікте болады) және топырақты микроорганизмдердің тірщілік әрекетіндегі өнімдер болып табылады.

Сонымен қатар, топырақ ерітіндісіндегі оттек мөлшері топырақтағы Eh-тың ықтимал мәндерінің жоғарғы шегін анықтайды (+ 600 - +700 мВ дейін), ал микробиологиялық белсенділік нәтижесінде тотықсызданған қосылыстардың жинақталуы, сутек қосылыстарын қоса алғанда, төменгі шегін анықтайды (+ 100 ÷ -100 мВ дейін және сирек жағдайларда төмен).

Тотығу-тотықсыздану сыйымдылығы және топырақтың буферлігі. Топырақтың тотығу-тотықсыздану күйін сипаттау үшін тотығу-тотықсыздану сыйымдылығы мен топырақ буферлігі деген ұғымдар қолданылады. Бұл көрсеткіштер топырақта басым тотығу-тотықсыздану жүйелерінің мәселелерін шешу үшін және ылғалдандыру мен аэрацияның түрлі жағдайларында топырақ әрекетінің болжамдық сипаттамаларын құрастыру үшін маңызды. Топырақтың тотығу-тотықсыздану сыйымдылығы топырақпен байланысы болуы мүмкін тотықсыздандырғыштың (тотықтырғыштың) максималды мөлшеріне сәйкес келеді. Топырақ үшін тотыққан компоненттің тотықсызданған формаға, ал тотықсызданғаннан тотыққан түрге толық ауысуы қиын болғандықтан, тотығу-тотықсыздану сыйымдылығын бөлшектік анықтау ұсынылды. Бұл жағдайда топырақ әр түрлі концентрацияда немесе қалыпты тотығу потенциалында тотықтырғыштармен (тотықсыздандырғыштармен) байланысқа түседі. Нәтижесінде тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыш- тардың әрекетіне тұрақтылығы бойынша ерекшеленетін топырақ компоненттерінің сандық құрамын және қатынасын жасауға мүмкіндік береді (11-кесте).


11-кесте

Топырақтағы тотығу-тотықсыздану жүйелерінің KMnO4 және K2Cr2O7 реакцияларындағы бөлшектік құрамы


20°С-тағы реагент

Тотығу-тотықсыздану сыйымдылығы, мг-экв 100 г топырақ

Күлгін түсті шым топы- рақтар

Қара топырақ

KMnO4 1 н

0,5 н

0,1 н

-

52

33

466

316

50

K2Cr2O7 1 н

0,5 н

0,1 н

445

138

23

466

316

66

Тотығу-тотықсыздану буферлігі негізінен топырақтың тотығу-тотықсыздану тепе-теңдігін бұзатын әртүрлі факторлардың әсерінен ТТҮ-ның өзгеруіне қарсы тұру қабілетімен түсіндіріледі. Ылғалдау, аэрация және температураның дәл сол жағдайларында генетикалық қасиеттермен ерекшеленетін топырақтар ТТҮ-нің өзгеруінің, тотықсыздану үдерістері дамуының әр түрлі «сәйкестігіне» ие.

Осылайша, артық ылғалдануы бар шым-күлгіндеу топырақтарда тотықсыздану үдерістері артық ылғалдану жағдайында ТТ-дың өзгеруіне төзімді болып табылатын қара және күрең топырақтарға қарағанда тезірек дамиды және керісінше бастапқы мәніне дейін біртіндеп кептіру арқылы потенциалын тез қалпына келтіреді. Топырақтың әртүрлі ТТ-буферлігі негізінен қарашірік мөлшері мен оның сапалық құрамының айырмашылығына, сондай-ақ темірдің силикатты емес түрлерінің мөлшері мен олардың гидратациялану дәрежесіндегі айырмашылықтармен байланысты.

Шым-күлгіндеу топырақтардың қара шірігінің аз болуы, қара шіріктің фульваттық сипаты, силикатты емес темір қосылыстарының жинақталуы осы топырақтардың артық ылғалдану кезіндегі ТТҮ-нің өзгеруі төмен буферліктің себебі болып табылады. Қара және күрең топырақтар үшін аз қозғалатын қарашіріктің гуматты түрі, темірдің минералды түрлерінің консервативтік сипаты тән. Сондықтан олардың артық ылғалдануы кезінде ТТҮ баяу өзгереді, яғни олар тотықсыздану үдерістерін дамытуда жоғары буферлікке ие.

Топырақ рН-қа Eh-тың тәуелділігі. Ережеге сәйкес, қышқыл ортада тотығу сілтілік жағдайларымен салыстырғанда Еһ жоғары мәндерінде жүреді, яғни топырақта рН мәні жоғары болған сайын, әртүрлі элементтер қосылыстарының тотықсызданған түрлері басқа жағдайларда соншалықты төмен болады. Топырақтың қышқылдануы кері реакцияны - тотығудың ең төменгі дәрежесімен сипатталатын қосылыстардың жинақталуын тудыруы қажет.