Лекция 4 Химия окружающей среды

почв принято различать актуальную и потенциальную кислотность и щелочность.
Степень кислотности

и щелочности почвенных растворов, вытяжек и суспензий оценивают величиной рН.

Количественно кислотность и щелочность определяют по содержанию титруемых, соответственно, щелочами (обычно NаOH) или кислотами (НСl) веществ, обладающих кислыми или щелочными свойствами.

а не рН почвенных растворов.
Кислотность почвенных растворов связана с присутствием

в почвах свободных органических (главным образом, гумусовых) и неорганических (преимущественно, угольной) кислот и других органических и минеральных соединений

хлорида калия (обычно 1 N. раствор КCl) - обменная кислотность,

- или растворов гидролитически щелочной соли (обычно 1 N. раствор CH3COONa)-гидролитическая кислотность.
 Величину обменной кислотности оценивают по величине рН солевой вытяжки. Для количественного определения кислотности солевую вытяжку титруют раствором щелочи.
 

катионов почвенно-поглощающего комплекса:
ППК-H+ + KCl = ППК-K+ + HCl
ППК-Al3+ +

3KCl = ППК-3(K+) + AlCl3
В дальнейшем, при титровании солевой вытяжки раствором NaOH в реакцию вступают HCl и AlCl3:

HCl + NaOH = NaCl + H2O
AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3

представить уравнением:
ППК-H+ + CH3COONa = ППК-Na+ + CH3COOH
Уксусная кислота, образующаяся

в этом случае, как известно, значительно слабее, чем НCl, выделяющийся при обработке почв растворами KCl.
Поэтому процесс обмена по реакции протекает более глубоко и величина гидролитической кислотности всегда выше, чем величина обменной кислотности.

почвенном горизонте и представлено, главным образом, органическими соединениями. В среднем

на долю азота приходится около 5 % от массы органического вещества почвы, что составляет обычно 0,02-0,4% от массы пахотного слоя почв.
В почве азот содержится: в твердой фазе почв,
входит в состав гумусовых веществ и растительных остатков и в обменном или фиксированном состоянии связан с ППК ;
присутствует в почвенном воздухе,
в виде неорганических компонентов;
содержится в почвенном растворе.

обнаруживается присутствие амидов, аминосахаров и гетероциклических соединений.
Около 50% органических

соединений азота остаются неидентифицированными.
Все органические соединения азота можно разделить на легко разлагаемую и стабильную фракции. На долю первой приходится обычно менее одной трети всего органического азота почвы.
 

этапе под воздействием бактерий Nitromonas происходит окисление ионов NH4+ до

ионов NО2-. Образующиеся на этой стадии соли азотистой кислоты подвергаются дальнейшему окислению, которое протекает с участием бактерий Nitrobacter. При этом ионы NО2- переходят в NО3-.
В процессе нитрификации в почву поступают ионы водорода:
NH4+ + 2О2 = NО3- + Н2О + 2Н+

под воздействием бактерий Nitromonas происходит окисление ионов NH4+ до ионов

NО2-. Образующиеся на этой стадии соли азотистой кислоты подвергаются дальнейшему окислению, которое протекает с участием бактерий Nitrobacter. При этом ионы NО2- переходят в NО3-.
В процессе нитрификации в почву поступают ионы водорода:
NH4+ + 2О2 = NО3- + Н2О + 2Н+

соединений азота, выделяющихся в атмосферу.

Различают два пути денитрификации: косвенный,

или химический, и прямой, или биологический.

= ROH + N2 + H2O
(NH2)2CO + 2HNO2 =

2N2 + CO2 + H2O
2HNO3 = NO + NO2 + 2H2O + O2
3HNO2 = 2NO + HNO3 + H2O

неспецифическую денитрификации.
В процессе диссимиляторной денитрификации происходит восстановление нитратов до

молекулярного азота в результате переноса электронов с субстрата (донора электронов) на нитраты, при этом высвобождается необходимая для микроорганизмов энергия.
Неспецифическая денитрификация не выполняет энергетических функций. В этом процессе нитраты восстанавливаются преимущественно до нитритов.

Как известно, инертный в тропосфере, гемиоксид азота, достигая стратосферы, разлагается

с образованием оксида азота, нарушающего нулевой цикл озона.
Поэтому увеличение количества образующегося в почве гемиоксида азота, которое связано с ростом использования азотных удобрений, может оказать влияние на озоновый слой планеты.

схемой:






Где - K1,K2,K3,K4 - константы скоростей соответствующих реакций нитрификации

и денитрификации, Г - сумма газов N2O, NO, NO2, N2.

Трансформация соединений азота в почве

среднем составляет около1000 кг*га-1. Главный источник его поступления - почвообразующие

породы, некоторая незначительная часть поступает с атмосферными осадками. Ежегодно с урожаем сельскохозяйственных растений выносится от 10 до 40 кг*га-1 фосфора.

в минеральные. (в результате деятельности микроорганизмов)
Иммобилизация – превращение неорганических соединений

фосфора в органические формы в процессе развития живых организмов.
Мобилизация – увеличение подвижности соединений фосфора, связанное с превращением труднорастворимых соединений в более растворимые, или переход их в почвенный раствор.
Фиксация фосфора – переход растворимых фосфорных соединений в менее растворимые за счет образования прочных связей с минеральными компонентами почвы.

органических фосфорсодержащих веществ;
иммобилизации;
фиксации и мобилизации его неорганических компонентов.


Минерализация -

процесс превращения органических соединений фосфора в минеральные.
Этот процесс протекает в почве в результате деятельности микроорганизмов.

процессе развития живых организмов. При этом фосфор переходит, например, в

молекулы фосфолипидов или нуклеиновых кислот микробных клеток и становится не доступным для других организмов.

Фиксация фосфора - переход растворимых фосфорных соединений в менее растворимое состояние, за счет образования прочных связей с минеральными компонентами почвы. Фиксация протекает в результате образования трудно растворимых минералов и в процессе хемосорбции фосфат - ионов из почвенного раствора.

растворимых соединений в более растворимые или переход их в почвенный

раствор. Для большинства почв главный путь мобилизации связан с переходом соединений кальция из трикальцийфосфата в ди- или монокальцийфосфат:
Ca3(PO4)2 → CaHPO4 → Ca(HPO4)2

числе 87% белкового питания, человек получает за счет использования почвы

в земледелии и животноводстве)
Регулятор количества и химического состава грунтовых и речных вод

Влияние на состав и динамику приземных слоев атмосферы

Главная и уникальная среда обитания жизни на Земле

уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия

Деградация почв происходит вследствие различных

причин природного и антропогенного характера

техногенное загрязнение
засоление
заболачивание
подтопление

хозяйства
перевыпас скота
несовершенное и неправильное сельское хозяйство
переэксплуатация почв

овощей, различные породы животных. Отказ от монокультур.
Использование местных биологических ресурсов
Минеральные

удобрения и пестициды использовать в минимальных количествах
Использование альтернативной энергии

Устойчивое с/х производство