Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Наиболее часто такие почвы встречаются среди дерново-подзолистых, развитых на покровных суглинках, и реже на морене.Переувлажнение верхних горизонтов таких почв обусловлено застаиванием поверхностных вод по микрозападинам в связи с низкойводопроницаемостью подпахотных и нижележащих горизонтов. Регулирование ОВ-режима почв таких участков связано с устранениеммикронеровностей пахотных угодий; практикуется применение капитальных планировок поверхности пашни, применяется также текущаяпланировка полей при их обработке специальными плугами.Основными приемами регулирования ОВ-режима тяжелых поч&является комплекс мелиоративных мероприятий, направленных наустранение явлений сезонного переувлажнения верхних горизонтов.Первостепенное значение приобретает создание мощного пахотного»горизонта, рыхление подпахотных горизонтов, сопровождаемые внесением органических и минеральных удобрений, известкованием.Методы определения окислительных потенциалови изучения ОВ-режимовСреди методов изучения окислительно-восстановительных процессов в почвах наибольшее значение имеют следующие.1.
Прямое определение окислительных потенциалов потенциометрическим методом.2. Химические и физико-химические методы определения содержания в почвах окисленных и восстановленных форм различных элементов и соединений. Эти методы позволяют найти абсолютные содержания окислителей и восстановителей в почве, изучить их миграцию и оценить глубину трансформации почвенной массы.3. Лабораторные эксперименты по изучению механизмов ОВ-реак340ций и моделированию восстановительных процессов при оглеении илиорошении почв.Прямые методы определения окислительного потенциала почвыоснованы на измерении электродвижущей силы (ЭДС) цепи, составленной из погруженных в почву индикаторного электрода и электродасравнения (рис.
70). Индикаторный электрод изготавливают из инертного металла, обычно это платина. В качестве электрода сравненияиспользуют каломельный или хлор-серебряный электроды.Потенциал индикаторного электрода, погруженного в ОВ-систему, считается равным окислительному потенциалу Eh данной системы.Потенциал электрода сравнения ЕСр не зависит от силы тока, протекающего в измерительной цепи иостается постоянным.
Тогда ЭДС == ЕЙ—ЕсР, если Ел>ЕСр, и ЭДС =К потенциометру= ЕСр—Ей, если Ей<Егр.Соответственно для нахождения Ел используют две формулы:Е й =Е С р+ЭДС и Е„ = ЕсР—ЭДС;выбор одной из этих формул зависит от относительных величин двухсравниваемых потенциалов; если визмеряемой цепииндикаторныйэлектрод имеетположительныйзнак, то Е>г>Еср, если отрицательный, то Е/г<ЕСр. Знак электродаузнают по положению переключателя на шкале потенциометра.Для измерения ЭДС пригодны потенциометры с высоким входным сопротивлением или такиесхемы, в которых измерение осуществляется в момент, когда силатока в цепи элемента равна нулю(эторавноценноразомкнутойцепи).Электроды для измерения О В П.yff/штДля измерения окислительных потенциаловпригодныразличныеэлектронорбратимые,химическиинертные электроды.
Эти электроды должны обладать высокой электропроводностью и малой «химической» емкостью, с тем чтобы даже небольшое количество полученРис. 70. Установка индикаторногоных или отданных им электроплатинового (А) и каломельногоэлектрода сравнения (Б) в почвунов вызывалоадекватное изменениепотенциала.Одно изглавных требований к электродам — химическая инертность; материал электрода должен быть устойчив в обычных почвенных средах, аповерхность электрода не должна загрязняться за счет адсорбции илимеханического закрепления органических и неорганических почвенных'компонентов.
В качестве материалов для индикаторных ,ОВ-электродовиспытывали платину, палладий, иридий, золото, графит, карбиды ибориды металлов. М. М. Шульц и А. А. Белюстин с соавторами разработали специальные электронообратимые стекла. ПредпочтениеV341обычно отдается платине. Платиновые электроды для измерения ОВПпочвы изготавливаются в различных вариантах. Это могут быть проволочные электроды, пластинчатые электроды с гладкой поверхностьюили так называемые платинированные электроды, изготовленные в видестеклянных трубок, поверхность которых покрыта тонкой блестящейпленкой металлической платины.Правильные представления о величинах окислительных потенциалов почвы как естественно-исторического тела можно получитьтолько в результате прямых измерений, выполняемых непосредственно в природной обстановке.
Иногда окислительно-восстановительныепотенциалы измеряют в лабораторных условиях в свежесобранныхобразцах почв, но предпочтительнее проводить непосредственные полевые измерения, поскольку даже в таких образцах нарушается сложившееся окислительно-восстановительное состояние.В лабораторных условиях обычно наблюдают за динамикой ОВПв модельных опытах или устанавливают зависимость ОВП от химического состава, сложения и аэрации.В полевых условиях исследования выполняют в двух вариантах:или проводят измерения ОВП единовременно (разовые измерения),или наблюдают за динамикой ОВП.
Разовые измерения чаще всегопроводят при площадных обследованиях или изучении достаточнопротяженных почвенно-геохимических профилей. Наблюдения за динамикой удобнее вести на опытных площадках, где можно установитьстационарные электроды.Описаны устройства, позволяющие быстро измерять и непрерывноконтролировать потенциалы одновременно в большом числе объектовили горизонтов: таковы системы, в которых 40—50 платиновых электродов соединяются с потенциометром специальным сложным переключателем. Подключение электродов через переключатель с часовым механизмом к автоматическому регистрирующему потенциометру позволяет записывать динамику ЕЙ с заданным интервалом времени.Характер проявления восстановительных процессов в почвенномпрофиле можно выявить с помощью метода опрыскивания, предложенного Е.
А. Дмитриевым. Сущность метода проста. Свежезачищенную стенку разреза опрыскивают из пульверизатора 10%-ным раствором Кз[Ре(СЫ)б]. Скопления подвижных соединений закисного железаи их пространственное распределение обнаруживаются по проявлениюярких зеленых или сине-зеленых пятен. Этот метод не дает возможности оценить величины потенциалов, но зато позволяет наглядно выявить неоднородность развития ОВ-процессов и сделать качественноезаключение о том, насколько глубоко затронуты восстановительнымитрансформациями соединения железа (или интенсивность их аккумуляции).
Чтобы выявить подвижные соединения окисного железа, способные окислять иодид-ион до свободного иода, стенку разреза опрыскивают раствором, содержащим KI и крахмал. Для этого готовят 10%ный раствор KI, 5%-ный раствор растворимого крахмала и смешиваютих в отношении 10: 1. После опрыскивания на тех участках поверхности почвы, где произошло окисление иодид-иона, появляются темныепятна. Аналогичные приемы могут быть разработаны и для другихгрупп соединений, встречающихся в почвах.ГЛАВА17МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И ХИМИЧЕСКОЕЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВОсобое место в химии почв занимают соединения тех элементов,,которые присутствуют в микроколичествах, но играют важную физиологическую роль.
Это так называемые микроэлементы. Микроколичества элементов и соединений могут играть и положительную, и отрицательную роль. Многие вещества в малых концентрациях необходимыдля нормального развития организмов, но в повышенных количествахоказывают на них токсичное действие. Такое двойственное влияниехимического состава среды на живые организмы можно наблюдатьна примере любых веществ, но оно особенно контрастно проявляетсяна примере микроэлементов.К числу микро- и ультрамикроэлементов относятся все элементы5-, 6- и 7-го периодов системы Д.
И. Менделеева, большая часть элементов 4-го периода и некоторые элементы 2-го периода.Недостаточное или избыточное содержание этих элементов в почвах обусловлено двумя группами причин: биогеохимическими особенностями почв и ландшафтов, с одной стороны, и влиянием техногенных потоков вещества — с другой.Те районы, в которых концентрация химических соединений поприродным причинам оказывается выше или ниже оптимального дляразличных организмов уровня, были названы А.
П. Виноградовым биогеохимическими провинциями. Многие биогеохимические провинциибыли выявлены, и карта-схема их расположения на территории СССРбыла составлена В. В. Ковальским.Формирование биогеохимических провинций с пониженным содержанием отдельных элементов связано с особенностями почвообразующих пород или с интенсивным проявлением элювиального процесса.Провинции с повышенным содержанием элементов формируютсяв районах с преобладанием аккумулятивных ландшафтов, а такжевблизи рудных месторождений.Повышенные концентрации в почвах элементов техногенного происхождения обусловлены выбросами промышленных (металлургических и энергетических) предприятий, бытовыми отходами, влияниемтранспорта, а также накоплением в почвах и водах остаточных количеств и компонентов минеральных удобрений.
Формирующиеся в результате этих воздействий техногенные геохимические аномалии подразделяются, по А. И. Перельману, на 3 типа:1) глобальные аномалии, охватывающие весь земной шар;2) региональные, охватывающие части материка, страны, области;3) локальные, радиусом до нескольких десятков километров исвязанные с определенным эпицентром, конкретным источником загрязнения.Почвы существенно различаются по податливости к химическомузагрязнению. Аккумуляция поступающих в почву химических соединений зависит от таких свойств почвы, как механический состав, содержание гумуса, карбонатность, рН, емкость поглощения и непосредственно связана с водным режимом.Основы теории устойчивости почв к химическому загрязнениюи принципы соответствующей классификации были разработаныМ.
А. Глазовской. Все техногенные вещества, являющиеся химическими загрязняющими веществами, М. А. Глазовская объединяет в343две группы. Первая группа — педохимически активные вещества, способные повлиять на кислотно-основные пли окислительно-восстановительные условия в почвах. К ним относятся минеральные кислоты, щелочи, карбонаты, сероводород, метан. Вторая группа — биохимическиактивные техногенные вещества, действующие непосредственно на живые организмы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
