3:54 ص
الكيمياء العضوية -
كتب الزراعة
محاضرات في كيمياء التربة
تركز كيمياء التربة تقليديًا على التفاعلات الكيميائية في التربة التي تؤثر على نمو النبات وتغذية النبات. ومع ذلك ، في بداية السبعينيات وبالتأكيد في التسعينيات ، ازدادت المخاوف بشأن المعادن (المكسرات) والمغذيات (خاصة النيتروجين والفوسفور) والملوثات العضوية في التربة وتأثيرها على جودة المياه وصحة النبات والحيوان والإنسان. نشير الآن إلى المجال على أنه كيمياء التربة البيئية ، وهو عبارة عن دراسة التفاعلات / العمليات الكيميائية بين التربة والمغذيات النباتية المهمة بيئيًا ، والنويدات المشعة ، والمعادن (اللويد) ، والمواد الكيميائية العضوية .
تعتبر المعرفة بكيمياء التربة البيئية أمرًا أساسيًا في التنبؤ بمصير الملوثات في البيئات السطحية وتحت السطحية. من الضروري فهم كيمياء وعلم المعادن لمكونات التربة العضوية وغير العضوية لفهم مجموعة التفاعلات الكيميائية التي قد تتعرض لها الملوثات في بيئة التربة. تؤثر هذه التفاعلات ، التي قد تشمل عمليات التوازن والحركية مثل الذوبان ، والترسيب ، والبلمرة ، والامتصاص / الامتصاص ، واختزال الأكسدة ، على قابلية الذوبان ، والتنقل ، والانتواع (الشكل) ، والسمية ، والتوافر البيولوجي للملوثات في التربة والمياه السطحية والمياه الجوفية. إن المعرفة بكيمياء التربة البيئية مفيدة أيضًا في اتخاذ قرارات سليمة وفعالة من حيث التكلفة حول معالجة التربة الملوثة
التربة عبارة عن تجمعات معقدة من المواد الصلبة والسوائل والغازات. على سبيل المثال ، في تربة طينية نموذجية مثالية لنمو النبات ، يمثل المكون الصلب في الأفق السطحي حوالي 50٪ من الحجم (حوالي 45٪ مادة معدنية و 5٪ مادة عضوية) ، وتتألف الغازات (الهواء) من حوالي 20-30 ٪ ، ويشكل الماء عادة النسبة المتبقية 20-30 ٪. بالطبع ، يمكن أن يتغير توزيع الغازات والماء في مكون مساحة المسام بسرعة اعتمادًا على الظروف الجوية ومجموعة من العوامل الأخرى .
تمثل المكونات غير العضوية للتربة أكثر من 90٪ من المكونات الصلبة. تؤثر خصائصها مثل الحجم ومساحة السطح وسلوك الشحنة بشكل كبير على العديد من عمليات التوازن والتفاعلات الحركية الهامة والعمليات في التربة. تشتمل المكونات غير العضوية للتربة على معادن أولية وثانوية (محددة أدناه) ، والتي تتراوح في الحجم (قطر الجسيم) من الغرويات بحجم الطين (<2 ميكرومتر أو 0.002 مم) إلى الحصى (> 2 مم) والصخور. يسرد الجدول 1 المعادن الأساسية والثانوية الموجودة في التربة. يمكن تعريف المعدن بأنه مركب طبيعي غير عضوي له خصائص فيزيائية وكيميائية وبلورية محددة. المعدن الأساسي هو المعدن الذي لم يتغير كيميائيًا منذ ترسبه وتبلوره من الحمم البركانية المنصهرة. تشمل أمثلة المعادن الأولية الشائعة في التربة الكوارتز والفلسبار. تشمل المعادن الأولية الأخرى الموجودة في التربة بكميات أقل البيروكسين والميكا والأمفيبولات والزيتون. تحدث المعادن الأولية بشكل أساسي في الرمل (قطر الجسيم 2-0.05 مم) والطمي (قطر الجسيم 0.05-0.002 مم) في أجزاء التربة ولكن يمكن العثور عليها في كسور صغيرة الحجم من الطين. المعدن الثانوي هو المعدن الناتج عن التجوية للمعدن الأساسي ؛ إما عن طريق تغيير في البنية أو من ترسيب منتجات التجوية (انحلال) معدن أولي. المعادن الثانوية الشائعة في التربة هي معادن سيليكات الألمنيوم مثل الكاولينيت والمونتموريلونيت ، وأكاسيد مثل جيبسايت ، والجيوثايت ، والبيرنسيت ، والمواد غير المتبلورة مثل إيموجولايت والألوفان ، ومعادن الكبريت والكربونات. توجد المعادن الثانوية بشكل أساسي في جزء الطين من التربة ولكن يمكن أيضًا أن توجد في جزء الطمي
على غرار المكونات غير العضوية للتربة ، تلعب المادة العضوية في التربة (SOM) دورًا مهمًا في التأثير على كيمياء التربة. على عكس سيليكات الصفائح وأكاسيد المعادن ، لا يوجد هيكل فريد لـ SOM. ومع ذلك ، فإن دوره في التأثير على كل تفاعلات وعملية التربة تقريبًا كبير. تتراوح محتويات SOM من 0.5٪ إلى 5٪ على أساس الوزن في الأفق السطحي للتربة المعدنية إلى 100٪ في التربة العضوية (Histosols). يحسن بنية التربة ، والقدرة على الاحتفاظ بالمياه ، والتهوية ، والتجمع. إنه مصدر مهم للمغذيات الكبيرة مثل N و P و S والمغذيات الدقيقة مثل B و Mo. كما أنه يحتوي على كميات كبيرة من C الذي يوفر مصدرًا للطاقة للنباتات الكبيرة والنباتات الدقيقة في التربة. تبلغ نسبة C / N في التربة حوالي 10-12: 1 .
يحتوي SOM على سطح عالي الجودة (يصل إلى 800-900 م 2 جم -1) وقدرة تبادل الكاتيونات (CEC) التي تتراوح من 150 إلى 300 سم مول كجم − 1. وبالتالي ، فإن غالبية CEC للتربة السطحية تُعزى ، في الواقع ، إلى SOM. بسبب السطح النوعي العالي و CEC لـ SOM ، فهو مادة ماصة مهمة للمغذيات النباتية الكبيرة والمغذيات الدقيقة ، كاتيونات المعادن الثقيلة ، والمواد العضوية مثل مبيدات الآفات .
سوم هو مكون التربة متغير الشحن. نظرًا لأن نقطة الشحنة الصفرية (PZC) ، المُعرَّفة على أنها الرقم الهيدروجيني الذي لا يحتوي عنده الجسيم الغرواني على شحنة صافية ، منخفضة ، حوالي 3 ، يتم شحن SOM سالبًا عند قيم pH أكبر من 3. كلما زاد الرقم الهيدروجيني ، زادت درجة تزداد الشحنة السالبة بسبب بروتون أو تفكك H + من المجموعات الوظيفية. المجموعات الوظيفية الحمضية الرئيسية هي الكربوكسيل (pKa <5) ، الكينونات التي قد تنفصل بسهولة مثل مجموعات الكربوكسيل ولديها منخفضة مثل pKa ، مجموعات OH الفينولية ، و enols. نظرًا لأن مجموعات الكربوكسيل والفينول يمكن أن تنفصل عن الأس الهيدروجيني الشائعة في العديد من أنواع التربة ، فهي من المساهمين الرئيسيين في الشحنة السلبية للتربة. تشير التقديرات إلى أن ما يصل إلى 55 ٪ من CEC من SOM يرجع إلى مجموعات الكربوكسيل (Broadbent and Bradfield ، 1952) في حين أن حوالي 30 ٪ من CEC لـ SOM حتى الرقم الهيدروجيني 7 يرجع إلى المجموعات quinonic ، الفينولية ، و enolic ....
------------------
---------------------------
ليست هناك تعليقات: