A talaj kémiája

Átírás

1 A talaj kémiája

2 A talaj fogalma felépítése Pedoszféra: litoszféra/atmoszféra/hidroszféra/bioszféra érintkezésénél létező réteg, alkotója a talaj Talaj: A termőreteg, kolloid méretű szilárd részecskék (talajkolloidok) M = csernozjom, E = erdő, Sz = szikes talaj A szint: a talajképződés folyamán kialakult jellegzetes réteg. A humuszos felső szint. A sz : szántóterület talajának az a szintje, ameddig a talajművelő eszközök forgató, lazító hatása érvényesül. A 0: a talajt borító kevéssé bomlott szerves anyaggal jellemezhető A 1 :, mely a humuszos szint jele; A 2 -re, ami erdőtalajok vagy szikesek esetében a kifehéredett vagy kifakult kilúgozási szintet jelöli. B szinteknek nevezzük az A szintek alatt fekvő felhalmozódási szinteket, kivéve a csernozjomokat, melyeknél a B szinten a fokozatosan csökkenő humusztartalommal jellemzett szintet értjük. Ez tovább tagolható B 1, B 2 alszintekre. C szint : a talajképző kőzet C ca szint: a talajképző kőzetben felhalmozódott szénsavas mész D szint: az ágyazati kőzet jele, a talajképző kőzet alatt valamilyen más kőzetféleség található, amely azonban nem alapja a talajképződésnek.

3 klorid szulfid szulfát nitrát foszfát borát karbonát

4 A fontosabb rétegszilikát-csoportok kristályszerkezetének felépítése

5 egy részük a kőzetekből öröklött, például agyagos üledékek, márgák, palák anyagából, más részük az elsődleges ásványok mállása folyamán keletkezett.

6

7

8

9

10 Humuszanyagok humuszanyagok: sárgás-barna színű, a biológiai és kémiai degradációnak ellenálló humusznak tekintjük a szerves maradványok többé-kevésbé átalakult részét. Ezen belül két nagy csoportot: a maradványokból felszabadult, de nem humifikálódott szerves vegyületeket (nem valódi humuszanyagok) és a valódi humuszt lehet megkülönböztetni műveletileg definiált anyagcsoport, növekvő oldhatósággal: humin, huminsav, fulvosav mutagén THM-k (trihalometánok) képződnek a humuszos vizek klórozásakor

11 savas jellegű anyagok; a vegetáció lebomlásával keletkező molekulatöredékekből felépülő szerves térhálók, amelyek aromás gyűrűket, alifás részeket és főleg oxigéntartalmú funkciós csoportokat tartalmaznak; - az amfifil (hidrofil-hidrofób) jellegű, térhálós makromolekulák szerkezete nem ismert

12 5 talajképző tényező: földtani éghajlati domborzati biológiai tényezőt talajok kora +emberi tevékenység A talaj képződése Kőzetek mállása Fizikai mállás = aprózódás rétegnyomás csökkenése hőmérséklet változása fagyjelenségek hatása sókristályok növekedése növényzet gyökereinek nyomása víz, a jégár és a szél koptató hatása felület nő víz- és légjárhatóság Kb. 0,01 mm-es szemcseátmérő alatt: tömege és mozgási energiája nem elegendő ahhoz, hogy az ütközéskor annyi energiát közöljön, amennyi a hasadáshoz szükséges kémiai mállás Kémiai mállás oldási folyamatok szilikátok hidrolízise savas oldatok hatása oxidáció kémiai és ásványtani felépítés megváltozik

13 1. Oldási folyamatok alkáli fémek, valamint az alkáli földfémek sói oldódnak ki a kőzetből: oldhatóságuknak megfelelő sorrendben és arányban A különböző sókból 1 liter 20 C-os vízben oldható mennyiségek MgCl 2 6H 2 O 560 g, NaCl 360 g, CaSO 4 2H 2 O 2,6 g, CaMg(CO 3 ) 2 0,3 g, CaCO 3 0,1 g. CO 2 tf-%-ban 0,03 0,33 1,6 4, mg CaCO 3 /liter víz megváltozik a karbonátok vízben való oldhatósága, ha a víz CO 2 -ot tartalmaz, mert hidrogén-karbonát-képződés következtében nő az oldhatóság Karsztjelenségek!!! A víz szénsavasmész-oldó képessége a vele egyensúlyban levő levegő CO 2 - tartalmától függően az oldat ph-ja 8,3 7,6 7,1 6,9 6,7 6,0

14 2. Szilikátok hidrolízise a víz H + -ionja belép a szilikátba, kiszorítva a K + -iont, ami kálilúgot képez, és így a ph lúgos lesz: KAlSi 3 O 8 + H 2 O KOH + HAlSi 3 O 8 A szilikátrács, melyben a kálium helyén H + van, már nem elég szilárd, és a további hidrolitikus folyamatok hatására elbomlik. A körülményektől függően két irányban játszódhat le: 1. kovasav és alumínium-hidroxid keletkezik: HAlSi 3 O 8 + 4HOH Al(OH) 3 + 3H 2 SiO 3 2. az agyagásványok képződésére lehetőséget adó átmeneti bomlástermék (allofán) jön létre, kovasav kíséretében: 2HAlSi 3 O 8 + 5HOH Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4H 2 SiO 3 A reakciótermékek közt szereplő káliumionok kapcsolódhatnak az agyagásványelőtermékkel is, és ilyenkor illit típusú rács alakul ki. De ha a kálium kioldódik a reakciótermékek közül, akkor a kaolinit képződése lép előtérbe. Aluminoszilikát + víz agyagásvány + kovasav + kation

15 3. Oxidáció Biotit vermikulit átalakulás: K 2 (MgFe(II)) 6 (AlSi 3 O 10 ) 2 (OH) 4 Mg 0,84 (Mg 5,05,Fe(III) 0,9 )(Al 1,26 Si 2,74 O 10 ) 2 (OH) 4

16

17 A talaj kémiai tulajdonságai Talajkolloidok Egységnyi térfogatú anyag fajlagos felületének függése a felaprózódás mértékétől és a részecskék alakjától A részecskék mérete A felület nagysága (cm2/cm3) lamellás fibrilláris korpuszkuláris részecskék esetén Ioneloszlás a kolloidok szolvátrétegében (S = Stern-réteg; D = diffúz réteg) 10 1 cm (0,1 cm) 10 3 cm (0,001 cm) cm cm cm (1 μm) 10 7 cm (1 nm = 10 Å) = 12 m = 6000 m2 Állandó és változó töltések Adszorpciós folyamatok

18 A talaj kémiai tulajdonságai Kémhatás, talajsavanyúság A talajsavanyúság felosztása: vizes szuszpenzió kémhatása alapján az alábbiak szerint csoportosítjuk a talajokat: az évszakonkénti ingadozás a 0,5 1 ph egységet is elérheti erősen savanyú savanyú gyengén savanyú közömbös (semleges) gyengén lúgos lúgos erősen lúgos ph < 4,5 ph = 4,5 5,5 ph = 5,5 6,8 ph = 6,8 7,2 ph = 7,2 8,5 ph = 8,5 9,0 ph > 9,0. savanyú semleges lúgos tartomány

19 Sav/bázis pufferképesség Pufferképesség: az 1 ph-egységváltozást okozó sav, ill. lúg mgeé/100 g- ban vagy mmol/kg-ban kifejezett mennyiségével (a pufferkapacitással), vagy a hasonló módon, de talaj nélkül készített összehasonlító görbe (nullgörbe) és a talaj titrálási görbéje által bezárt terület (cm 2 -ben megadott) nagyságával lehet számszerűen kifejezni

20 Sav/bázis pufferképesség tompítóképesség függ a talaj kolloidtartalmától, a kolloidok minőségétől és a talaj ph-jától