Pedogeochemie VÁPNÍK V PŮDĚ. Vápník v půdě HOŘČÍK V PŮDĚ. 12. přednáška. Koloběh a přeměny vápníku v půdě



Podobné dokumenty
Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Pedogeochemie. Hlavní skupiny půdních minerálů. Hlavní skupiny půdních minerálů. Hlavní skupiny půdních minerálů. Jílové minerály v půdě. 2.

SEKUNDÁRNÍ MINERÁLY VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ VZNIK SEKUNDÁRNÍCH MINERÁLŮ

Základy pedologie a ochrana půdy

Analytická chemie předběžné zkoušky

Soli jsou chemické sloučeniny složené z kationtů kovů (nebo amonného kationtu NH4+) a aniontů kyselin.

Chemie životního prostředí III Pedosféra (04) Půdotvorné procesy - huminifikace

Pedogeochemie. Sorpce fosforečnanů FOSFOR V PŮDĚ. 11. přednáška. Formy P v půdě v závislosti na ph. Koloběh P v půdě Přeměny P v půdě.

PRVKY 17. (VII. A) SKUPINY

Soli. Názvosloví, vznik a použití solí, hydrogensoli a hydráty solí, hnojiva, použití solí ve stavebnictví

1. PRVKY kovové nekovové ZLATO (Au) TUHA (GRAFIT) (C)

Zásobenost rostlin minerálními živinami a korekce nedostatku. Stanovení zásobenosti rostlin živinami, hnojení, hnojiva a jejich použití

Soli. Vznik solí. Názvosloví solí

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti


H - -I (hydridy kovů) vlastnosti: plyn - nekov 14x lehčí než vzduch bez barvy, chuti, zápachu se vzduchem tvoří výbušnou směs redukční činidlo

T7TVO05 ODŽELEZOVÁNÍ A ODKYSELOVÁNÍ PODZEMNÍ VODY PROVZDUŠOVÁNÍ A FILTRACÍ

Chemické složení Země

Autor: Rajsik Téma: Názvosloví anorganických sloučenin Ročník: 1. NÁZVOSLOVÍ Anorganických sloučenin

Úprava podzemních vod

HYDROXIDY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Stavba Země. pro poznání stavby Země se používá výzkum šíření = seizmických vln Země má tři hlavní části kůra,, jádro

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Pedologie. Půda je přírodní bohatství. Zákony na ochranu půdního fondu

MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ

Ukázky z pracovních listů B

Základy pedologie a ochrana půdy

BIOKATALYZÁTORY I. ENZYMY

13/10/2015 NÁPLŇ PŘEDNÁŠKY ÚVOD DO HYDROBIOLOGIE KYSLÍK KYSLÍK KYSLÍK KYSLÍK. Chemismus vody. Obsah a koloběh základních látek ve vodě

Chemické metody stabilizace kalů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY DŮLNÍ VODY. Jaké je nejnižší ph zjištěné v přírodních vodách?

MOŽNOSTI POUŽITÍ ODKYSELOVACÍCH HMOT PŘI ÚPRAVĚ VODY

Bezpečnostní pokyny pro nakládání s vybranými nebezpečnými chemickými látkami na pracovištích PřF UP Olomouc. Látky vysoce toxické

GEMATEST spol. s r.o. Laboratoře pro geotechniku a ekologii

PATENTOVÝ SPIS CM N O. (Věstník č: 06/2004) C 02 F 1/52. CO tn LO LO CO CO. (11) Číslo dokumentu:

Zpráva o provozu spalovny environmentální profil za rok 2003

Ochrana půdy. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Elektrochemické zdroje elektrické energie

Potenciometrie. Obr.1 Schema základního uspořádání elektrochemické cely pro potenciometrická měření

1. ÚVOD, VODA. Úvod. terminologie potrava poživatiny potraviny pochutiny lahůdky nápoje

PATENTOVÝ SPÍŠ. ts3 O B 01 J 20/28 G 21 F 9/12 1Í5 O. materiálu, např. půdy s popelovým. (11) Člalo dokumentu: ČESKÁ REPUBLIKA

ORGANICKÁ CHEMIE Laboratorní práce č. 7

Výživa a hnojení kukuřice Prof. Ing. Rostislav Richter, DrSc.

Minerální výživa na extrémních půdách. Půdy silně kyselé, alkalické, zasolené a s vysokou koncentrací těžkých kovů

Elektrická dvojvrstva

Krevní plazma organické a anorganické součásti, význam minerálů a bílkovin krevní plazmy. Somatologie Mgr. Naděžda Procházková

Náplň přednášky: Vliv hnojení na druhové složení travních porostů. 2. Minerální teorie výživy rostlin. 1. Historie hnojení

Základy analýzy potravin Přednáška 1

Vlastnosti vody a její vliv na provoz parních elektrických zvlhčovačů

Martin Hynouš gsm:

Korozní odolnost titanu a jeho slitin

Oxidy. Názvosloví oxidů Některé významné oxidy

Hydrochemie Oxid uhličitý a jeho iontové formy, ph, NK

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

Vyučující po spuštění prezentace může provádět výklad a zároveň vytvářet zápis. Výklad je doprovázen cvičeními k osvojení probírané tématiky.

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský. Národní referenční laboratoř. Bulletin Ročník XII, číslo 3/2008

SurTec 650 C chromital TCP

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Modul 02 - Přírodovědné předměty

(Logo AMI Agrolinz melanine International)

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Názvy slou enin. íslovkové p edpony

Nanokompozity na bázi polymer/jíl

* Kyselina fosforečná a kyselina fosforitá * Kyselina dusičná a kyselina dusitá * Jiné kyseliny Odpady z výroby,

Sloučeniny dusíku. N elementární N anorganicky vázaný. N organicky vázaný. resp. N-NH 3 dusitanový dusík N-NO. amoniakální dusík N-NH 4+

Těžké minerály v provenienčních studiích. Proč zrovna těžké minerály?

Seminář Racionální výživa a hnojení olejnin a okopanin a inovace ve výživě a hnojení, Dotační politika v zemědělství

R ů z n é. Metodika výběru ploch pro plošnou chemickou melioraci lesních půd. Ing. Vít ŠRÁMEK, Ph.D. Úvod

Součástí cvičení je krátký test.

PANTRA TURBO AUTOMAT 1. IDENTIFIKACE LÁTKY NEBO P ÍPRAVKU A VÝROBCE A DOVOZCE

FYZIOLOGIE ROSTLIN Laboratorní práce č. 1

Kyslík. Kyslík. Rybářství 3. Kyslík. Kyslík. Koloběh kyslíku Chemismus vodního prostředí. Výskyty jednotlivých prvků a jejich koloběhy

Hydrochemie anorganické látky ve vodách: Ca, Mg, Al, Fe, Mn, těžké kovy

materiál č. šablony/č. sady/č. materiálu: Autor:

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

TEORETICKÁ ČÁST (OH) +II

Soli. ph roztoků solí - hydrolýza

Abiotické faktory působící na vegetaci

Environmentální geomorfologie

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk

2. CHEMICKÉ ROVNICE Obecné zásady

Výstupy - kompetence Téma - Učivo Průřezová témata,přesahy - pracuje bezpečně s vybranými dostupnými a běžně používanými Úvod do chemie

DUM VY_52_INOVACE_12CH01

VI. skupina PS, ns 2 np4 Kyslík, síra, selen, tellur, polonium

ODPADNÍ VODY ODPADNÍ VODY. další typy znečištění. Ukazatele znečištění odpadních vod. přehled znečišťujících látek v odpadních vodách

Základy pedologie a ochrana půdy

Disperzní soustavy a jejich vlastnosti

HYDROSFÉRA 0,6% 2,14% 97,2%

Cíle průzkumu textilu

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Chemie - 2. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ

Vitaminy a jejich ztráty při zpracování

Kvalitativní analýza - prvková. - organické

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

Perspektivní postupy úpravy vody po roce 2000

UHLÍK vlastnosti, modifikace, použití

Transkript:

Pedogeochemie 12. přednáška VÁPNÍK V PŮDĚ v půdách v průměru 0,057 (0,0001 32) % vápnité sedimenty > bazické vyvřeliny > kyselé vyvřeliny plagioklasy, pyroxeny kalcit, dolomit, anhydrit, sádrovec fosfáty Ca 2 -výměnný a v roztoku Vlastnosti: hlavní výměnný kation v půdě ústojná a neutralizační schopnost tvorba struktury živina konkurence Al 3 v kyselých půdách Koloběh a přeměny vápníku v půdě Vápník v půdě Zdroje: zvětrávání matečních hornin vápnění, hnojiva (P, N) atmosférické depozice (desetiny až jednotky kg.ha -1.rok -1 ) rostlinné zbytky Přeměny: zvětrávání adsorpce/desorpce pevnější vazba na jílové minerály 2:1 než na minerály 1:1 a organickou hmotu příjem organismy vyluhování, eroze, smyv Bilance Ca v lesní půdě (Hultberg a Ferm, 200) 20. století HOŘČÍK V PŮDĚ v půdách běžně 0,83 (0,005-16) % nejvíce v půdách s vysokým obsahem jílových minerálů 2:1 bazické vyvřeliny > kyselé vyvřeliny > sedimenty olivíny, pyroxeny, amfiboly, slídy jílové minerály (vermikulit, chlorit) karbonáty Mg 2 -výměnný a v roztoku organické sloučeniny - méně 1

Hořčík v půdě Vlastnosti: živina mobilní - snadno se vyluhuje chování a formy podobné jako Ca afinita: k montmorillonitu: Mg>Ca, k vermikulitu: Mg~Ca Faktory chování: sorpce (výměnná) příjem rostlinami aj. organismy (a sklizeň) přítomnost ostatních kationtů (K, NH, Al 3 ) snížení přístupnosti Mg aplikace Ca zvýšení vyluhování Mg vyluhování (zvyšováno acidifikací, výměnou H a Al 3, nitrifikací) přídavky (hnojiva, vápnění, atmosf. depozice aj.) Hořčík v půdě Metody hodnocení přístupnosti Mg v půdě: obsah výměnných forem (Např. NH OAc) podíl z KVK (optimum: Ca ~65 %, Mg ~10 %, K ~5 %) poměr k výměnnému Ca, K obsah Mg v půdním roztoku poměr BC/Al, popř. Bc/Al Bc=CaMgK, BC=BcNa DRASLÍK V PŮDĚ v půdách v průměru 1,83 % primární minerály - živce, slídy halogenidy, sírany jílové minerály (illit; sorpce, fixace) ion K v sorpčním komplexu ion K v půdním roztoku (nejvíce přístupná forma) Zdroje: zvětrávání minerálů rostlinné zbytky hnojiva spady Přeměny draslíku v půdě Zvětrávání Adsorpce a desorpce Fixace - až 1,5-,0 mmol/100g Uvolňování Příjem organismy Rozklad organické hmoty Vymytí, eroze, smyv SODÍK V PŮDĚ v půdách v průměru 1,09 % živce, slídy halogenidy, sírany Rozpustnost solí v solončacích v závislosti na teplotě (Braitsch 1962) Vlastnosti: Na je větší než K vyšší pohyblivost, snazší vyluhování Význam: rozpad půdní struktury alkalické půdy slance (solonce) 2

KŘEMÍK V PŮDĚ v půdách průměrně 33 % (25-) % 2. nejvíce zastoupený prvek (po O) v půdním roztoku 3,5-0 mg.l -1 křemen živce, slídy jílové minerály amorfní kyselina křemičitá Přeměny při půdotvorných procesech: podzolizace lateritizace (desilikace) ŽELEZO V PŮDĚ v půdách průměrně okolo 3,8 (0,7-55) % přeměny na základě oxidačně redukčních podmínek: Fe 2 Fe 3 barevné změny změna mobility (Fe 2 >Fe 3 ) vysoká afinita k tvorbě organických komplexů a chelátů Mobilní formy Fe: malý podíl mobilních forem více v redukčních podmínkách Fe 3, Fe(OH) 2, FeOH 2, Fe 2, Fe(OH) 3-, Fe(OH) 2- běžně 30-550 μg.l -1 (extrém: > 2000 μg.l -1 ) Závislost forem Fe na ph Fe 2 Fe 3 kyselé půdy až toxické koncentrace Fe alkalické půdy nedostatek přístupného Fe Minerály Fe v půdě hematit αfe 2 O 3 aridní, semiaridní a trop. oblasti maghemit γfe 2 O 3 vysoce zvětralé p. trop. oblastí magnetit Fe 3 O vázán na maghemit, zděděný ferihydrit Fe 2 O 3.nH 2 O běžný, ale nestabilní goethit αfeooh nejběžnější Fe minerál v půdě, mírné až tropické pásmo lepidokrokit γfeooh špatně odvodněné půdy (např. rýžová pole) a půdy mírného vlhkého pásma (nízké ph, nízká t, bez Fe 3 ) ilmenit FeTiO 3 zděděný, není běžný pyrit FeS 2, sulfid železnatý FeS, jarosit KFe 3 (SO ) 2 (OH) 6 - zatopené p. s obsahem S Aktivita forem Fe v závislosti na ph Přeměny Fe v půdě Zvětrávání např. hnědnutí Oxidace a redukce: redukce - při oglejení a glejovém procesu chemický či biologický proces oxidace - železité bakterie: Thiobacillus ferroxidans, Leptospirum ferroxidans, Gallionella aj. redukce - Alternaria, Clostridium, Fusarium, Pseudomonas aj. 3

Přeměny Fe v půdě Selektivní extrakce forem Fe z půdy Rozpouštění a srážení Příjem rostlinami a mikroorganismy Uvolnění mineralizací Vymývání např. při illimerizaci a podzolizaci Cílová frakce Celkové volné oxidy Fe Amorfní ( aktivní ) oxidy Fe Organicky vázané Fe Výměnné Fe Přístupné Fe Činidlo Citrát Na dithioničitan Na (Na 2 S 2 O ) nebo Citrát Na - dithioničitan Na NaHCO 3 (ph 7) Oxalát NH kys. šťavelová (ph 3) Na P 2 O 7 (ph 10) MgCl 2 (nebo roztok jiné neutrální soli) DTPA aj. MANGAN V PŮDĚ v půdách průměrně 0,085 (0,01-0,) % v horninách jako Mn 2, zčásti jako Mn 3 oxiduje na Mn - málo rozpustný v půdním roztoku jako hexa-aquo ion Mn(H 2 O) 2 6 Mn 3 je málo stabilní příjem nebo ztráta elektronu oxidy (pyroluzit, vernadit MnO 2 ), hydroxidy uhličitany noduly, konkrece Přeměny Mn v půdě podobné chování jako Fe, při nízkém ph je pohyblivější koncentrace v p. roztoku: 1-100 μm váže jiné kovy Co, Ni, Cu, Zn, Mo oxidy Mn mohou řídit oxidaci As, Cr, V, Se, Hg, Pu Oxidace a redukce: Mn 2 Mn oxidace: Leptothrix, Arthrobacter, Metallogenium, extracelulární enzymy redukce: Geobacter, Shewanella, Desulfovibrio zvýšení mobility snížení KVK, Mn 2 soutěží o sorpční místa Stabilitní diagram Mn HLINÍK V PŮDĚ v půdách průměrně 7,1 (1-30) % silikáty primární i sekundární (jílové minerály) oxidy, hydroxidy (gibbsit) ionty - aluminohexahydroniový kationt [Al(H 2 O) 6 ] 3!!! většina Al vázána v půdních minerálech!!! Al - oktaedr metamorfóza zvětrávání Al - tetraedr

Schéma koloběhu Al v prostředí (Driscoll et al., 1990) Vlastnosti a chování Al v půdě amfoterní; snadná hydrolyzovatelnost a polymerace přítomnost kladných nábojů v hydroxylovaných a hydratovaných polymerech Al(OH) 3 adsorpce aniontů vpůdách povrchové povlaky na jílových minerálech vazba organických kyselin v půdě Reakce: s anionty (fluoridy, sírany, fosforečnany ) s organickou hmotou polymerace AlO Al 12 (OH) 2 (H 2 O) 7 12, tzv. Al 13 Hlavní faktory chování Al v půdě povaha Al půdní reakce organická hmota poutání Al inhibice hydrolýzy sorpční charakteristiky iontová síla půdního roztoku přítomnost ostatních kationtů (Ca 2, Mg 2, P 5 aj.) klimatické vlivy porost Přeměny forem Al v závislosti na ph Al(H 2 O) 6 3 H 2 O Al(OH)(H 2 O) 5 2 H 3 O Al(OH)(H 2 O) 5 2 H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) H 3 O Al(OH) 2 (H 2 O) H 2 O Al(OH) 3 (H 2 O) 30 H 3 O ph (6,2 6,5) Al(OH) 3 (H 2 O) 30 H 2 O Al(OH) (H 2 O) - H 3 O alkalické ph Gibbsit: K = [Al 3 ]. [OH - ] 3 = 1,9. 10-33 Formy Al v závislosti na ph Pufrační schopnost půdy úloha Al 5

Vztah mezi ph půdy a obsahem výměnných a poutaných kationtů Reakce Al s anorganickými anionty Sírany: 2 [ ] 2 Al (H O) OH [ (H O) (OH)SO ] H O 2 5 SO polymerace, vznik vícejaderných komplexů: 2 [ Al(H O) OH] [ Al(H O) ] 2 5 2 SO při velmi kyselé reakci: Al 3 CaSO Al 2 2 OH [(H 2 O) 5 Al Al(H 2 O) SO ] 2 OH AlSO Ca 2 Reakce Al s anorganickými anionty Převládající formy Al v půdním roztoku Fluoridy: zvětrávání fluoritu apod. Podmínky ph ph 5 Al 3 F - AlF 2 Al 3 2 F - AlF 2 Al 3 3 F - AlF 3 0 Fosforečnany: chemosorpce P Al 3 2 OH - H 2 PO - Al(OH) 2 H 2 PO K = 3.10-29 Nepřítomnost síranů a fluoridů Přítomnost síranů (5 mmol.l -1 H 2 SO ) Přítomnost fluoridů Al 3 AlSO Al 3 Al 3 AlF 2 Al(OH) 2 AlSO Al(OH) 2 Dominuje AlF 2 Rozpustnost Al v závislosti na ph a zastoupení forem v přítomnosti F - a SO 2- Zastoupení vodorozpustných forem Al 100μmol C.l -1 1000μmol C.l -1 5μmol F.l -1 100mmol SO 2-.l-1 Driscoll et al. (1990) Driscoll et al. (1990) 6

Stabilitní diagram minerálů Al a Si Stabilitní diagram minerálů Al a Si Interakce Al s organickými látkami jednoduché alifatické kyseliny (citronová, jablečná aj.) fenoly a fenolové kyseliny huminové kyseliny a fulvokyseliny velká schopnost tvořit stabilní komplexy Typy vazeb mezi Al a OH: vazby na funkční skupiny vodíkové můstky pravé komplexy V kyselých půdách je až 75 % nekrystalického Al v organických komplexech! Toxicita forem hliníku v půdě Minerální Alumosilikáty a jiné minerály Iontová podoba: Al 3 [Al(H 2 O) 6 3 ] Al(OH) 2 Al(OH) 2 Al(OH) - [AlO Al 12 (OH) 2 (H 2 O) 12 ] 7... Al 13 Nízkomolekulární komplexy (s F -, SO 2-, aj.) Organické nejvíce toxický toxický toxický toxicita zanedbatelná toxický netoxické netoxické Komplexy s nízkomolekulárními látkami Komplexy s vysokomolekulárními organickými kyselinami Toxicita Al Al 13 >> Al 3 > Al(OH) 2 > Al(OH) 2 > Al(OH) - >> AlSO Důležité faktory: poměr Ca/Al nebo BC/Al v půdním roztoku půdní reakce množství a složení OH v půdě stáří rostliny (mladé orgány jsou citlivější) tolerance rostliny Toxicita Al Hlavní mechanismy toxicity Al: kompetice s Ca 2 a Mg 2 inhibice replikace DNA inhibice syntézy cytokininu změna struktury buněčné membrány nedokonalá funkce kořenů inhibice aktivity enzymatických systémů (kyselé fosfatázy, nitrátreduktázy atd.) změna AE metabolismu na AN vysrážení sloučenin P v kořenech 7

Schéma speciace Al v půdě Speciace Al metodou HPLC/IC (Drábek et al., 2003) 1.2 1 Al 3 Absorbance 0.8 0.6 0. Al(X) 2 Al(X) 2 0.2 0 2 6 8 10 12 Čas (min) Speciace Al v půdě (výluh 0,5M KCl, HPLC; Drábek et al., 2003) 100% 10, mg.kg -1 9,2 mg.kg -1 715,7 mg.kg -1 Speciace Al metodou HPLC porovnání výluhu 0,5M KCl a H 2 O (Novohradské hory) 350 80% 60% 0% 20% koncentrace (mg.kg-1) 300 250 200 150 100 50 0% A B A B A B Orná půda Travní porost Les Al(X) Al(X)2 Al3 0 KCl H2O Al (X)1 5,07 7,11 Al (Y)2 12,98,69 Al 3 333,39,55 8