Т. Р. Рыспеков, Б. Д. Балғышева
Қышқыл топырақтарды әктеудің қажеттілік шкаласы
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
treatise140794
Қышқыл топырақтарды әктеудің қажеттілік шкаласы
Әктасты CaCO3 қосу барысында, көмір қышқыл газының артық мөлшерде түзілуі келесі сұлбаға сәйкес топырақпен өзара әрекеттесіп еритін Ca(HCO3)2-ге өтеді: [ТСК2-]2H+ + Ca(HCO3)2 → [ТСК2-]Ca2+ + 2H2O + 2CO2 Өндіріс аймақтарында әк мөлшері топырақ қабатындағы гидролиттік қышқылдығымен есептелінеді.Топырақ тығыздығы 1,3 г/см3, 1га-ғы қабаты 20 см болғанда оның массасы 2600 т құрайды. Әрбір 1 мг-экв гидролиттік қышқылдығы бар 100 г топырақты бейтараптау үшін 1 га-ға 1,3 т CaCO3 қажет. Қышқыл топырақтардың тәжірибесі мен теориясы жақсы әрі ұзақ уақыт бойы зерттеліп келеді және өсімдіктер шаруашылық өндірісінде қолданылады. Біздің республикамыздың топырағының негізгі бөлігі сілтілік реакцияға ие. Әдеби деректерде [3] сілтілік жер негіздерінен болатын сілтілік едәуір аз үлеске ие екендігін жазады, жалпы сілтіліктің негізгі бөлігі сілтілік негіздерден болатын сілтілік үлесіне өтеді. Бұл жұмыстағы сулы суспензияның реакциясы pH 7,1-8,3 аралығында көрсетілген. Қара-күрең карбонатты топырақтың генетикалық горизонт бойынша CO2 (%) мөлшері 1,4-4,4 тереңдігімен артады. Сондықтан экологиялық білім беруде осы көрсеткіштерді қоршаған ортаны зерттеуде қолдану және білу маңызды. Топырақ ерітінділерінің және су сығындыларының сілтілік реакциясы құрамы жағынан түрлі қосылыстармен: сілтілік және сілтілік жер элементтерінің карбонаттарымен және гидрокарбонаттарымен, натрийдің силикаттарымен, алюминаттарымен және гуматтарымен байланысты болуы мүмкін. Сілтілік реакция топырақтың қатты фазасынан топырақ ерітінділеріне және су сығындыларына дейін өтетін және негізгі қасиеттерін көрсете алатын әлсіз қышқыл аниондарынан туындауы мүмкін. Kb константасы неғұрлым жоғары болған сайын, анион негіздерінің рөлі соғұрлым жоғары болады. Осылайша, карбонат - ион гидрокарбонат - ионға қарағанда күштірек негіз болады, себебі үрдістің тепе-теңдік константасы төмендегідей өрнектеледі: Kb = = = 2,14 · 10-4, онда, HCO3- + Н2О ↔ H2CO3 + OH-үдерісінің тепе-теңдік константасы мына теңдеуге тең: Kb = = = = = 2,24 · 10-8, Мұнда дәлелденіп тұрғандай ионы ионына қарағанда әлсіз негіз болып тұр. Топырақ ерітінділерінде және сығындылардың сілтілік реакцияларында басқа да аниондар қатысады: pKb = 1,4 S2- + H2O ↔ HS- + OH- pKa = 12,6 pKb = 2,0 PO43- + H2O ↔ HPO42- + OH- pKa = 12,0 pKb = 4,1 H3SiO4- + H2O ↔ H4SiO4 + OH- pKa = 9,9 pKb = 4,8 H2BO3- + H2O ↔ H3BO3 + OH- pKa = 9,2 Протонды қосуға қабілетті кез-келген зат қышқылмен өзара әрекеттесуі мүмкін болғандықтан, жалпы сілтілікті шартты түрде қабылданған нөлдік деңгейге қатысты протон тапшылығының өлшемі ретінде қарастырылуы мүмкін. Сонымен қатар, протондардың акцепторлары ретінде диссоциациялану константасына Kb тең немесе 10-9,5 (pKb=9,5) –дан асатын негіздер болып саналады. Топырақта жалпы сілтілік әрқашан кешенді болып табылады, ол топырақта кездесетін химиялық қосылыстардың көптеген түрлерімен және ондағы өтетін химиялық реакциялармен ерекшеленеді. Топырақ сілтілігінің белсенді және потенциалды түрлері болады. Белсенді сілтілік топырақ ерітіндісінде гидролиттік сілтілік тұздардың болуымен байланысты, олардың диссоциациясы кезінде гидроксил ионы түзіледі. Табиғи сулар мен топырақ ерітінділерінің белсенді сілтілігін сипаттағанда жалпы сілтілік, қалыпты карбонаттардан сілтілік және гидрокарбонаттардан сілтілік болып бөлінеді. Жалпы сілтілікке гидролиттік сілтілік тұздардың жалпы мөлшерін қоспағанда, аниондар - негіздер әсер ете алады. Қалыпты карбонаттардан сілтілік сіңірілген натрийді құрайтын алмасу реакцияларының нәтижесі болып табылады. Сонымен қатар, ол анаэробты жағдайда және органикалық заттардың қатысында соданың түзілуімен натрийдің сульфатты тұздарын тотықсыздандыратын сульфатты азайтатын бактериялардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде пайда болады. Қалыпты карбонаттардан сілтілік шамасына негізгі қасиеттері айқын байқалатын негіздік аниондардың болуы да әсер етеді: сульфид- және фосфат- иондары, кремний және бор қышқылы аниондары, сонымен қатар кейбір металдардың гидрокешендері, мысалы Al(H2O)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. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|