Органикалық заттың құрамы мен қасиеттері

Пән: Геология, Геофизика, Геодезия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Көптеген топырақтардағы органикалық заттың басым бөлігі ағза қалдықтарының биологиялық ыдырауынан пайда болады. Бұл ыдыраудың соңғы өнімдері - гуминді заттар, төмен- және жоғарымолекулалық органикалық қышқылдар, көмірсулар, протеиндер, пептидтер, аминқышқылдар, липидтер, балауыздар, көпоралымды хош иісті көмірсутектер және лигнин қалдықтары. Мұнымен қоса топырақтарда жай органикалық қышқылдардың үлкен жиынтығынан тұратын тамыр жүйесінің заттары болады. Органикалық заттың құрамы мен қасиеттері климаттық жағдайларға, топырақ түріне және агротехникалық әдістерге байланысты болатындығын атап өту қажет.

Топырақтағы біршама тұрақты компоненттер - бұл гуминдік заттар. Олар құрылымы жағынан ұқсас, бірақ химиялық реакциядағы әрекеті бойынша ерекшеленетін фракцияларға жіктеледі: гуминдік қышқылдар, фульвоқышқылдар және көң. Гуминдік заттар иірілген полимерлік тізбек құрылымына ие және металл иондарымен үлкен ұқсастығы бар функционалды топтардың салыстырмалы түрде үлкен санын ( ${СО}_{2}$ , ОН, С=С, СООН, SН, ${СО}_{2}Н$ ) қамтиды. Әр түрлі топтардың өзіндік ерекшеліктеріне байланысты (әсіресе ОН және SН) гуминдік заттар кейбір катиондармен кешендік байланыстар құруға қабілетті. Топырақтың, сондай-ақ кейбір микроэлемент-аниондардың, мысалы В, І және Sе органикалық заттармен байланыс құруы жақсы белгілі. Гуминдік заттар топырақтағы балшықты және қышқылдық бөлшектерде және сулы ортада жеңіл адсорбцияланады, және де олардың бұл қасиеті микроэлемент-катиондарға өте тәуелді [779, 799] .

Гуминдік заттар мен металлдар арасындағы өзара әрекеттесу иондық алмасу, жер бетіндегі сорбция, хелатирлі қалыптасу, ұю және пептизация құбылыстары арқылы сипатталуы мүмкін. Әрбір катион үшін өзіндік позицияның болатындығын дәлелдеу оңай емес екендігін ескеру қажет, өйткені бұл катион түрлі молекулаларда екі немесе одан да көп лигандалармен байланысуы мүмкін. Органикалық заттар мен катиондар арасындағы барлық реакциялар судағы суда еритін және/немесе ерімейтін кешендердің қалыптасуына алып келеді. Шолковитц және Копланд [720] табиғи сулардағы органикалық лигандалы микроэлементтердің кешендік қалыптасуы және хелатирлі қалыптасуына байланысты зерттеулер жүргізген. Осы зерттеулерге сәйкес, құрамында Fe, Co, Ni, Cd, Cu және Mn бар гуминді қышқылдар кешенінің ерігіштік шамасы бейорганикалық кешендер жайында болжанған мәліметтерге тікелей қарама-қайшы болып келеді. Гуминдік қышқылды бұл иондардың кешендік қалыптасуы жоғары рН (3-9, 5) ерігіштікке және төмен рН (1-3) тұндыруға алып келеді.

Органикалық заттар топырақта және суда хелат түрінде болатын, сондай-ақ тұрақтылығы әр түрлі болатын металл иондарын тасымалдау және жинақтау үшін, осы иондардың өсімдік тамырына түсуі үшін маңызды. Металлоорганикалық кешендердің топырақтағы тұрақтылық константасын анықтау мақсатымен иондық алмасушылық тепе-теңдікті қарқынды зерттеу жүргізілген. Тұрақтылық константасының шамасы гуминдік қышқылдардың металдық кешендер құру қабілетін көрсетеді (21-кесте) . Тұрақтылық константасы біршама төмен болып келетін металдардың фульвоқышқылдық кешендері әдетте жақсы ерітіледі және сондықтан да өсімдік тамырлары үшін біршама қол жетімді.

Тұрақтылық константасының ең үлкен мәндерін ${Cu}^{2 +}, \ {Pb}^{2 +}$ және рН 5 шамасындағы гуминді қышқылды ${Cd}^{2 +}$ кешендері үшін Такамацу және Иосида [771] және рН 7 шамасындағы ${Cu}^{2 +}$ , ${Zn}^{2 +}$ , ${Ni}^{2 +}$ және ${Zn}^{2 +}$ кешендері үшін Китагиси және Ямане [395] белгілеген. Андржеевский және Розикиевич [28] гуминді қышқылды ${Mn}^{2 +}$ , ${Co}^{2 +}\$ және ${Ni}^{2 +}$ кешендерінің ішінара ерігіштігін байқаған, ал ${Cu}^{2 +}$ , ${Fe}^{2 +}$ және ${Cr}^{2 +}$ кешендері ерімейді. Сондай-ақ барлық металл иондары арасында гуминді қышқылды ең көп ұстау ${Fe}^{2 +}$ , ${Cu}^{2 +}$ және ${Zn}^{2 +}$ кешендерінде байқалатындығы белгіленген [40] . Дегенмен, ${Fe}^{3 +}$ және ${Al}^{3 +}$ фульво қышқылдармен біршама тұрақты кешендер құрайды, бұл өз кезегінде, алюминий гидроксидінің полиморфизмдік түрленуінің кристалдануымен тығыз байланысты [406] .

Фульвоқышқылды және гуминді қышқылды металл кешендерінің тұрақтылығы көптеген жағдайларда рН 3-тен 7-ге дейінгі өсіммен ұлғаяды (21-кесте) . Мұны ең жақсы түрде Гильдебранд және Блюм жан-жақты зерттеген Pb мысалында көруге болады [319] . ${Fe}^{2 +}$ және ${Fe}^{3 +}$ кешендерін рН 5, 0-ден төмен болатын ерітіндіде байланыстыру өте үлкен болады, және де сәйкесінше бұл иондар басқа металдарға оңай ауыса алмайды. ${Cа}^{2 +}$ үшін тұрақтылық константасының салыстырмалы түрде жоғары мәндері оның ион алмасу үдерістерінде ${Zn}^{2 +}$ және ${Mn}^{2 +}$ -пен бәсекелесе алатындығын болжауға мүмкіндік береді. Алайда, ${Cu}^{2 +}$ , ${Ni}^{2 +}$ , ${Co}^{2 +}$ және ${Pb}^{2 +}$ сияқты ауыр металдардың фульвоқышқылдармен, тіпті басқа да органикалық заттармен тұрақты кешендерді оңай түрде құруы біршама ықтимал.

Степанова [756] жасаған фракцияларға жіктелген топырақтың органикалық қышқылдарын талдау фульвоқышқылдардың ауыр металдармен үлкен ұқсастығы бар екендігін дәлелдейді (22-кесте) . Сондай-ақ фульвоқышқылда гуминдік қышқылмен салыстырғанда Cu, Pb және Ti элементтерінің едәуір үлкен концентрациясы болатындығы баяндалады [537] . Топырақта ауыр металдар органикалық заттарға жиналуға ұмтылады, осы ретте металдың мөлшері неғұрлым аз болған сайын, соғұрлым олардың металлоорганикалық қосылыстағы байланысу энергиясы жоғары болады [908] .

Әдетте қолданылатын кешеннің тұрақтылық константалары еритін кешендер немесе хелаттардың пайда болу реакциясының тепе-теңдік константаларын білдіреді.

Коттени және басқалардың [148] есептеуі бойынша, құрамында 4% көң бар топырақта гуминдік қышқыл 1 га-да 4500 кг Pb, 17929 кг Fe, 1517 кг Zn және 913 кг Mn байланыстыра алады. Сондай-ақ гуминдік қышқылдың металдармен кешендер құру қабілетін Овчаренко және басқалар есептеген [587] . Оған сәйкес (г/кг гуминдік қышқыл) Cu үшін - 3, 3; Zn - 3, 3; Co - 3, 2; Fe - 3, 0; Mn - 2, 6 құрайды.

Табу формалары. Микроэлементтер топырақ қабаттарына әр түрлі жолдармен түседі, соның ішінде: атмосферадан тікелей түсе отырып, сілтісіздендіруде, өсімдіктің жер үстіндегі бөліктерінің ыдырауында, қалдықтарды қолдануда, өзен суынан және жауын-шашыннан алынған пестицидтерді пайдалануда (түпті тереңдету жұмыстарында) .

Топырақтағы микроэлемент-металдарды табу және оқшаулау формалары аналық тегінен немесе олар түсетін топырақтан мұраланған олардың химиялық формаларына байланысты. Атмосфералық шаңнан түсетін микроэлемент-металдар әдетте минералдық формада болады - оксидтер, силикаттар, карбонаттар, сульфаттар және сульфидтер түрінде. Олар көмірді жағудан түсетін болса, шыны тәрізді бөлшектер басым болады. Егер микроэлементтер топыраққа ағын сулармен суландыру кезінде түсетін болса, олардың формалары түсу көзіне және ағынды өңдеу тәсіліне байланысты болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.