27. Буферная способность почв

- эта способность почв поддерживать хим. состояние на неизменном уровне при воздействии на нее потоков хим-х в-в природного и антропогенного характера.

Различают буф.сп-ть к кислотам, щелочам, окислительно-восстановительную и к определенным катионам, анионам хим-м. в-вам.

Важнейшим показателем хим-го состояния почв является состав и св-ва почвенного р-ра, мерой буф-ти может служить величина внешнего воздействия на почву, которая ведет к изменению показателя или св-ва почвенного р-ра на единицу. Например, кол-во кислоты, которое необходимо добавить к почве, чтобы изменить pH на единицу.

Внесенное хим-е в-во в почву не поступает в почвенный р-р, а удаляется из него в рез-те взаимодействия с тв.фазами почв, т.к. существует стационарное состояние между хим-ми элементами в почвенном р-ре и в тв.фазах почв.

Чем богаче почва орган.в-вами и тонкодисперсными фракциями, чем выше емкость катионного объема, тем более устойчива почва к хим-му воздействию.

Черноземные почвы обладают большой буферностью и они более устойчивы к загрязнению, чем песчаные почвы.

Кислотно-основная буф-ть почв- способность почв противодействовать изменению pH при добавлении к ней кислоты или щелочи. Она обусловлена наличием в почвах буф.систем, содержащих слабую кислоту и ее соль или слабое основание и ее соль.

CH₃COOH---H₂O---CH₃COONa

NH₄OH-----H₂O-----NH₄Cl

pH=pKa+ lg( [CH₃COO^-] / [CH₃COOH] )

pH= pKo+lg( [NH₄⁺] / [NH₄OH] )

pKa pKo-константы диссоциации кислоты или основания. Буф.способность этих систем связана с тем, что при добавлении к первой системе сильной кислоты, а ко второй - сильного основания образуются слабо диссоциирующая уксусная кислота и основание NH₄OH. Максимальная буф-ть р-ра появляется, когда pH=pK. Буф-ть почвы связана с присутствием в р-ре тв.фаз, способных вступать в р-цию нейтрализации с поступающими в почву кислотами и основаниями.

Буф-ть почв с кислотным выпадением при pH>6,2 связано с растворением карбонатов.

При pH 4.2-4.6 буф-ть обусловлена обменными р-циями и вытеснением из почвенно-поглащающих комплексов обменных катионов.

При pH<4.2 устойчивость к кислотам связана с растворением соединений Fe, Al. Изменение буф-ти почв способствует растворению алюмосиликатов. В широком диапазоне pH имеет нейтрализующее действие на кислоты оказывают органические в-ва почв. Поэтому наибольшей буф-тью к кислотным выпадениям обладают почвы хорошо гидросульфированные, карбонатные, богатые тонкодисперсными материалами.

28. Кислотность почв

Кислотность почв проявляется в разных формах и вызывается различными соединениями. Различают актуальную и потенциальную кислотность почв.

Актуальная кислотность – кислотность почвенного раствора или водной выдержки. Хаар-ся либо активностью ионов водорода (степень кислотности), либо содержанием кислотных компонентов (количество кислотности). Степень кислотности определяется потенциометрически со стеклянным электродом непосредственно в почве или в почвенном растворе или в водной вытяжке. Величине pH водных вытяжек не совпадает со значением pH почвенного раствора из-за разбавления почвенного раствора, поэтому в кач-ве показателя степени кислотности используют отношение активности ионов «H» и тех ионов которые обладают в ППК и наиболее сильно влияют на реакции диссоциации и обмене катионов «H». Кислотность почвенного раствора обусловлена растворенными в растворе хим. в-вами – это органические кислоты:

HOOCCH (OH) CH (OH) COOH - винная кислота, HOOCCH - муравиная кислота,

CH₃ CH₂ CH₂ COOH - масляная к-та, C₆H₅CH=CHCOOH - коричная к-та.

Кроме этого в р-ре могут быть уксусная и фульвокисоты. От кол-ва титруемых кислотных элементов зависит кислотно-основная буферность кислотного раствора. Актуальная кислотность почв (pH <7) под действием кислотных дождей снижается на 1,2 еденицы. Избыточная кислотность токсична для многих растений. Прямое действие кислотности ведет к повреждению корневой системы растений, нарушению обмена веществ между растением и средой. Уменьшение pH вызывает увеличение подвижности и снижению активности ферментов и ухудшение свойств протоплазных растений. Потенциальная кислотность почв связана с твердыми фазами почв, проявляется в растворе взаимодействия почвы с растворами солей и оснований. Она подразделяется на обменную и гидролитическую, влияет на уровень актуальной кислотности. Обменную кислотность определяют путем вытеснения ионов H⁺ AL³⁺ из ППК нейтральным раствором соли. Обычно используют однонормальный раствор K CL.

ППК(Н⁺)+ KCL=ППК (K⁺)+ HCL

_{ППК (AL3+)+3 KCL=ППК (K+) + ALCL}3

HCL+NAOH=NACL+H2O ALCL3+3NAOH=3NACL+AL(OH)3

Степень кислотности оценивается по величине pH солевой вытяжке суспензии. Для этого солевую вытяжку титруют раствором щелочи

Вытесненный из ППК AL³⁺ влияет на кислотность, поскольку в водных растворах он образует AL(OH)₃, ион AL(OH)₂⁺ и гидрокомплексы [AL(H₂O)₆]³⁺ + H₂O = [AL(H₂O)₅ OH]²⁺ +H₃O⁺

Гидролитическую кисл-ть опред. при взаимод. почвы с гидролитической щелочной солью (однонормальный р-р ацетата натрия Na) ППК (H⁺) + CH3COONa = ППК(NA+)+CH3COOH

В общем виде обменную кисл-ть можно выразить след. ур-ми:

ППК (AL³⁺ )+4KCL = ППК(K⁺)₄+ALCL₃+HCL

H⁺

ППК (AL³⁺)+4CH₃COONa + H₂O = ППК(Na⁺)₄+AL(OH)₃+4CH₃COOH

H⁺

Обменная кислотность – гидролитической кислотности почв. Обменную кислотность используют при определении дозы извести для устранения избыточной кислотности почв и для вычисления степени насыщенности почвы основаниями

V= 100( S / EKO)

S – сумма полноценных оснований EKO = S + H емкость катионного объема, которая предусматривает собой сумму S и гидролит кислотности - Нr

Для снижения почвенной кислотности в качестве хим. менефантов применяют разл. материалы сост-ие приимущественно из кальцит и долонита. С хим. точки зрения кальцит явл. лучшим средством для снижения почвенной кислотности.

ППК(H⁺)+CaCO₃ = ППК (Ca²⁺)+H₂O+CO₂

ППК (AL³⁺)+3CaCO₃ +3H₂O=ППК(Ca²⁺)+2AL(OH)₃+3CO₂

Обычно кол-во извести, кот. необх. для доведения реакции почв до нужного уровня, опред. по привычной буферности почв, или рассч-ют по величине pH с учетом гранулометрич. состава почв.

При засолении почв и образ. солондов в целях менеорации применяется гипсование почв. При раст - ии гипса в почвенного растворах поступает Ca²⁴ который заменяет кон. Na⁴ в ППК, результате чего улучшается химические и физические свойства почв.

ППК (Na⁺)₂+CaSO₄ x 2H₂O = ППК (Ca²⁺)+ Na₂SO₄

Образуется в результате реакции Na₂SO₄ удаляется из почвы путем промывок. Дозу гипса рассчитывают по следующему уравнению

D=0,086 (ш – 0,05 E) T p [T/гa] тонна/гектар

Е – емкость натурального обмена

Т – мощность милиорируемой почвы

Р – объемная масса почвы г/см³

0,05 – коеффициент плотности, поскольку считается допустимым остаточное количество Na⁺ в почве состовляющее 5% от Е. Такое количество Na не оказывает отрицательное влияние на свойства почв.