Właściwości sorpcyjne gleby

Sorbent - substancja, która gromadzi na swojej powierzchni (adsorbent) albo pochłania całą objętością (absorbent) inną substancję.

O zjawiskach sorpcyjnych zachodzących w glebach decydują silnie zdyspergowane (rozproszone) cząstki koloidalne (utwór koloidalny - niejednorodna mieszanina), tworzące tzw. KOMPLEKS SORPCYJNY gleby.

Koloidy glebowe dzielimy na:

• organiczne (np. próchnica koloidalna, białka glebowe, kwasy humusowe),

• mineralne (np. minerały ilaste, krzemionka koloidalna, wodorotlenki glinu i żelaza montmorylonit, kaolinit, illit, wermikulit, chloryt) oraz krystaliczne lub amorficzne tlenki Fe i Al)

• organiczno- mineralne(gł. związki kwasów próchnicznych z mineralnymi koloidami glebowymi).

Stanowią najdrobniejszą fazę stałą gleby.

Pojedyncza cząstka koloidalna = micela.

Wyróżnimy dwa rodzaje sorpcji:

- sorpcja powierzchniowa zwana adsorpcją polegająca na zbieraniu (zagęszczeniu) się substancji pochłanianej na powierzchni ciała stałego(gleby).
- sorpcja wgłębna zwana absorpcją polegająca na pochłanianiu substancji przez całą objętość ciała stałego - tym razem nazywanego absorbentem.

Wyróżniamy różne rodzaje sorpcji:

Sorpcja mechaniczna

P

olega na zatrzymywaniu cząstek zawiesin w mniejszych od nich przestworach glebowych; dzięki temu przesączająca się przez glebę woda jest oczyszczana nawet z takich drobnych zawiesin jak bakterie i dostaje się do warstw głębszych w stanie zdatnym do picia; może wpływać na powstawanie w glebie warstw słabo przepuszczalnych. Im gleba ma więcej frakcji drobniejszych, tym silniej sorbuje mechanicznie.
Sorpcja fizyczna

jest to zdolność do zatrzymywania na swej powierzchni gazów, par, zawiesin i mikroorganizmów z roztworów glebowych dzięki napięciu powierzchniowemu, i dzięki działaniu sił van der Walsa (typowych dla wiązań międzycząsteczkowych ); sorpcja ta chroni składniki łatwo rozpuszczalne i łatwo przyswajalne od wypłukania w głąb; zwiększa właściwości chłonne gleby a w pewnych przypadkach ułatwia usuwanie szkodliwych substancji (chlorki);

Sorpcja chemiczna

powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków (soli) wskutek reakcji chemicznych; takie strącone sole jeśli nie podlegają procesom wymywania, są magazynowane w glebie; to powstawanie w glebach nierozpuszczalnych związków soli, np. fosforanu wapnia i glinu. Wytrącane, nierozpuszczalne sole nie są wymywane z gleby, ale stają się mniej dostępne dla roślin; Zachodzi w glebach kwaśnych oraz zasadowych. Przedstawiona jest na przykładzie jonów fosforanowych.

Ca(H₂PO₄)₂ + Ca(HCO₃)₂ -> 2CaHPO₄ + 2H₂CO₃ (zw. rozpuszczalny w H₂O)
2CaHPO₄ + Ca(HCO₃)₂ -> Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂CO₃ (zw. nierozpuszczalny)

Sorpcja biologiczna - to proces pobierania i zatrzymywania składników chemicznych z roztworu glebowego i powietrza przez drobnoustroje glebowe i korzenie roślin; sorbentami są żywe organizmy, które pobierają i zatrzymują jony w swych organizmach na okres ich życia; po obumarciu organizmy te ulegają rozkładowi, uwalniając pobrane składniki, które stają się przyswajalne dla roślin. Zbyt intensywna sorpcja może doprowadzić do okresowego niedoboru pewnych składników w glebach. Sorpcja ta ma duże znaczenie w przypadku azotu, gdyż wiązany przez mikroorganizmy azot saletrzany nie podlega wymyciu z gleby. Saletrzana (azotanowa) forma azotu nie podlega w glebie innym sorpcjom, stąd tak łatwo może być wymywana;

Sorpcja wymienna (fizykochemiczna) - polega na wymianie jonów pomiędzy kompleksem sorpcyjnym a roztworem glebowym. W przypadku kiedy rośnie stężenie jonów w roztworze glebowym zaczynają być one sorbowane przez kompleks sorpcyjny aż do momentu osiągnięcia stanu równowagi . W przypadku ubytków jonów kompleks sorpcyjny dążąc do osiągnięcia stanu równowagi (ładunku układu ) oddaje jony do roztworu. Przesunięcia stanu równowagi stężenia jonów występują w okresach intensywnego wykorzystania substancji odżywczych w okresie wzrostu roślin. Sorpcja ta jest najważniejszą w procesie nawożenia gleb i odżywiania roślin, gdyż wprowadzane z nawozami składniki pokarmowe są w glebie zatrzymywane. Dzięki tej sorpcji stężenie roztworu glebowego po nawożeniu nie ulega dużym zmianom. Nawozy, czyli sole są wiązane w glebowym kompleksie sorpcyjnym i ich wymywanie przez wodę glebową jest ograniczone. Ze względu na tak ważną funkcję, jaką spełnia sorpcja wymienna, konieczne jest dbanie o utrzymanie wysokich zdolności sorpcyjnych gleb. Zdolność sorpcyjna gleb zależy od ilości iłu koloidalnego w glebie, na co rolnik nie ma wpływu. W dużym jednak stopniu pojemność sorpcyjna zależy od zawartości próchnicy glebowej, czyli od systematycznego dostarczania substancji organicznej, szczególnie na glebach lżejszych, w których następuje jej szybki rozkład.

Sorpcji wymiennej podlegają kationy, aniony. Najczęściej spotykanymi kationami w glebach są: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+ - kationy o charakterze zasadowym oraz H+, Al3+ - kationy o charakterze kwasowym.

Występowanie sorpcji na powierzchni koloidów jest konsekwencją obecności ładunku elektrycznego na ich powierzchni. Są to głównie ładunki „ujemne” umożliwiające sorpcję kationów. Ujemnie naładowane koloidy przyciągają kationy, czyli jony z ładunkiem dodatnim: Na, K, Ca, Mg, NH4, H+. Ładunki dodatnie występują w Polskich glebach (na koloidach)w bardzo małych ilościach, dlatego sorpcja anionów jest znikoma. W Polsce przeważa ilość koloidów o ładunku ujemnym dlatego sorpcja kationów jest większa a szczególnie H+.(w pl jest mało części zasadowych w glebie np.Ca).

Każdy kation w zależności od średnicy jonu, może być z różną siłą przyciągany, to znaczy wiązany z koloidami glebowymi. Jeżeli kation wiązany jest słabą siłą, to ulega łatwo wymianie, natomiast wiązany dużymi siłami, trudno ulega wymianie. Za pomocą koloidów glebowych mogą być wiązane również aniony, ale ich sorpcja jest znacznie mniejsza. Dzięki posiadaniu ładunku elektrycznego ( + lub - ) oraz dużej powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej, kompleks sorpcyjny zbudowany z koloidów jest zdolny do sorbowania jonów i całych cząsteczek.

Dzięki sorpcyjnym właściwościom gleb jest możliwa regulacja w nich odczynu oraz magazynowanie dostarczanych w nawozach składników pokarmowych roślin. Właściwości te przyczyniają się również do neutralizacji szkodliwych dla organizmów żywych substancji, które dostają się do gleby.

Czynniki wpływające na sorpcję wymienną:

1. budowa sorbenta

2. odczyn gleby

3. rodzaj kationu

4. rodzaj towarzyszącego anionu

5. stężenie kationu w roztworze

6. temperatura

1. Budowa sorbenta

Koloidy (sorbenty) to Minerały ilaste są uwodnionymi glinokrzemianami Al, Mg i Fe, należącymi do krzemianów warstwowych, o budowie pakietowej. Stanowią ilościowo ważny składnik skał osadowych, jak również występują w dużych ilościach w glebach, gdzie dominują jako frakcja ilasta (części mniejsze od 0,002 mm). Różne odległości pakietów w strukturze minerału powodują sorpcje międzypakietową jonów. Zwiększa to ogólną pojemność sorpcyjną danego materiału Np. powierzchnia 1g iłu koloidalnego jest ok. 1000 razy większa w porównaniu z powierzchnią 1g piasku.

Poszczególne koloidy (sorbenty) obdarzone są różną wielkością ładunku. Rodzaj sorbenta, wielkość powierzchni sorpcyjnej i wielkość ładunku decyduje o ilości wiązanych jonów oraz o energii wiązania poszczególnych jonów (kolejności wiązania). Poniżej zestawiono przykładowe pojemności sorpcyjne wybranych koloidów:

1 -Próchnica 150-300 cmol(+)/kg- najbardziej pożądana o największej powierzchni właściwej dlatego o największej pojemność, zdolności sorpcyjnej,

2-Wermikulit 100-200 cmol(+)/kg- charakteryzuje się największymi spośród minerałów ilastych zdolnościami wymiennego sorbowania kationów.

3-Montmorylonit 80-120 cmol(+)/kg- tu z łatwością wnikają drobiny wody, powodując rozciągnięcie i zwiększenie objętości kryształu. Minerał charakteryzuje dużą nasiąkliwością, zdolnością pęcznienia oraz znacznymi zdolnościami sorbowania kationów. Minerały te w dużym stopniu mają wpływ na zdolności sorpcyjne gleby i jej zasobność w składniki pokarmowe roślin (dlatego są cenne. )

4-Illit 20-50 cmol(+)/kg- Minerały illitu są nierozciągliwe i charakteryzują się niewielkimi zdolnościami sorpcji wymiennej kationów, jednak trzykrotnie większymi od kaolinitu.

5-Kaolinit 3-15 cmol(+)/kg- charakteryzuje go mała odległość między pakietami skutkiem tego jest bardzo mała nasiąkliwość , mała plastyczność i niewielkie zdolność wymiennego sorbowania kationów.

(-Chloryt 10-40 cmol(+)/kg

-Tlenki Fe I Al 4 cmol(+)/kg

-Alofan 100 cmol(+)/kg)

(Dlatego w GLEBACH minerały ilaste decydują o właściwościach chemicznych i fizycznych tych utworów, a co za tym idzie - o ich żyzności. W dużym stopniu pojemność sorpcyjna zależy od zawartości próchnicy glebowej(ponieważ ma największa powierzchnie własciwą i pojemność sorpcyjną), czyli zależy od systematycznego dostarczania substancji organicznej, szczególnie na glebach lżejszych, w których następuje jej szybki rozkład))

2. Odczyn

Im mniejszy odczyn tym gorsze warunki sorpcyjne ponieważ utwory o pH niskim, niższym niż 5 charakteryzują się małą ilością kompleksów sorpcyjnych więcej jest nierozpuszczalnych związków(związków trwałych) mała chłonność, (chodzi tu o strukturę glebową )udział części spławialnych ilitu montoryllonit itp. jest bardzo mały.

Im większe pH tym zwiększa się pojemność wymienna jonów zasadowych oraz mniej jest związanego wodoru, im mniejsze pH tym zwiększa się ilość wymienna jonów o charakterze kwasowym- H + i Al3+? Które powodują tworzenie się nierozpuszczalnych związków jak Al(OH)3. Zatem Im większe pH gleby tym pojemność sorpcyjna jest większa i odwrotnie im mniejsze ph gleby gleba bardziej kwaśna- tym pojemność sorpcyjna mniejsza.

W zależności od budowy koloidu różna jest ilość ładunków zależnych od pH . Np. próchnica jest bardziej wrażliwa na zmiany pH. niż inne koloidy glebowe.

Wapnowanie wykonane przed wysianiem nawozu, wpływa na wzrost pH i zwiększa pojemność sorpcyjną gleby.

3. Rodzaj kationu

Siła adsorpcji poszczególnych kationów rośnie w miarę zwiększania się ich wartościowości a jeżeli kationy maja tą samą wartościowości to rośnie w miarę wzrostu masy atomowej kationu. Dlatego najmniej energii potrzeba do zaabsorbowania kationów o największej wartościowości i one są najczęściej sorbowane a zarazem są trudno usuwalne(mała energia wejścia , duża energia wyjścia). Kationy zostały uszeregowane pod względem energio wejścia do KS

Li+ < Na+ < NH4+ = K + < Mg2+ < Ca2+ < Al3+ < Fe3+ <H+

Wyjątek stanowi H+!- ma niską wartościowość i małą masę i jest silnie uwodniony a silnie uwodnione są trudno sorbowane bo maja dużą średnice i słabe pole elektryczne mimo tego jest najsilniej sorbowany a tym samym najtrudniej usuwalny z KS.

Trzeba też przypomnieć że energia wiązania może się zmienić w zależności od właściwości chemicznych i strukturalnych poszczególnych kompleksów sorpcyjnych.

Uogólniając:

-Ładunek elektryczny zależy od wartościowości kationu,(bardziej wartościowe =wiekszy ładunek elektryczny)

-jony o małej średnicy w stanie dehydratacji wykazują większą gęstość ładunku na jednostkę objętości i silnie się uwadniają, co zwiększa ich promień w stanie hydratacji (szczególnie jonu jednowartościowe np. wodoru),

-wzrost promienia w stanie hydratacji zwiększa odległość między jądrem i naładowaną

powierzchnią koloidów, Koncentracja jonów maleje wprost proporcjonalnie do wzrostu odległości od powierzchni cząsteczki koloidalnej, aż do osiągnięcia stanu równowagi jonowej z roztworem.( a jony H+ w hydratacji mają duży promień w związku z tym przyczyniają się do „ niwpuszczania” innych jonów np. zasadowych do kompleksu sorpcyjnego)? . Jony słabo uwodnione (z prawej) mają mniejszą średnicę i są łatwiej sorbowane niż silnie uwodnione jony jednowartościowe (z lewej).?(może wodór jest taki cwany bo jest mały i szybko wejdzie do kompleksu bo ma mniejsza średnice i jest łatwiej sorbowany a potem się uwodni i nie pozwala wejść innym ? ale szybciej wejdzie gdy jest uwodniony bo ma większa mase?:)

-wzrost odległości od powierzchni koloidów zmniejsza siły oddziaływania i wiązania,

-najmniejszą energię wejścia do kompleksu sorpcyjnego wykazuje H+, następnie jony trójwartościowe, dwuwartościowe, a najmniejszą jony jednowartościowe. Przy jednakowej wartościowości łatwiej sorbowane są kationy o większej masie (mają mniejszą energie wejścia)

-Kationy łatwo sorbowane (o małej energii wejścia) są trudniej usuwalne z kompleksu sorpcyjnego (wykazują dużą energie wyjścia).

4. Rodzaju towarzyszącego anionu - ma wpływ na wielkość wymiany kationu. Sorpcja niektórych kationów wielowartościowych może zależeć od rodzaju towarzyszących anionów. Kationy te zachowują się jak jednowartościowe, przy czym nadmiar ładunku jest neutralizowany przez towarzyszące aniony, takie jak: OH-, Cl- i NO3 -. W ten sposób są sorbowane kationy: CuCl+, ZnCl+, FeOH2+, Fe(OH)2 i Al(OH2)2+.

5. Stężenie jonów w roztworze glebowym

Duże stężenie jonów w roztworze glebowym zwiększa ich sorpcję, w ten sposób jony o dużej energii wejścia (słabo sorbowane) mogą również przenikać do kompleksu sorpcyjnego (np. Na+)

Parametrami charakteryzującymi kompleks są :
- Pojemność sorpcyjna (T) - czyli całkowita ilość (max)kationów wymiennych o charakterze kwasowym i zasadowym, jaką jest w stanie zaabsorbować określona ilość gleby. Jest więc sumą kwasowości hydrolitycznej i sumy zasad wymiennych ( T= Hh + S)(mmol(+)* 100gdo -1) suma zasad wymiennych obejmuje jony zasadowe tzn. kationy metali (Ca2+, Mg2+,K+,Na+ i NH4+ związane z kompleksem sorpcyjnym. Można je oznaczyć po wyparciu ich z kompleksu rozcieńczonym kwasem np.9,1 M HCL. (Metodą Kappena.)

- Stopień wysycenia zasadami (V)- ( V= S/T*100) czyli udział kationów zasadowych w całej pojemności, który informuje nas o odporność na degradacje gleby. Natomiast procentowy udział H+ mówi nam o stopniu zdegradowania gleby.(H+%=100 - V)

Pojemność sorpcyjną gleby, wyrażaną w jednostkach elektrochemicznych, wyznacza sumaryczna ilość wszystkich wymiennie sorbowanych jonów.

1 cmol(+)/ kg gleby = 1 mmol(+)/100 g gleby = 1 me/100 g gleby

mval/kg = [(mmol/100g) x 10]  wartościowość pierwiastka

1 me wyraża sorpcję jednego ładunku „+„ jonu tj. 1 miligramorównoważnika (mgR).

MILIRÓWNOWAŻNIK - oznacza ilość substancji zastępującej lub wiążej 1 mg wodoru (jeden „+”). dla Mg+2 (masa atomowa 24), który elektrochemicznie jest równoważny dwóm jonom H+, ilość która może zastąpić 1 mg H wynosi 24/2 = 12.

Przykłady wartości pojemności sorpcyjnej (T) gleb :

Bielica: 50 mM/kg

Gleba brunatna: 120 mM/kg

Rędzina: 240mM/kg

A największą ma mada rzeczna

ZNACZENIE SORPCJI W GLEBIE

• wpływa na strukturę gleby

• wpływa na odżywianie roślin- gleba magazynuje wiele cennych substancji niezbędnych do życia roślin

• chroni kationy przed wymywaniem- składniki wprowadzone do gleby, między innymi w postaci nawozów - zarówno naturalnych jak i sztucznych, nie są wymywane przez wodę opadowa i mogą być stopniowo pobierane przez rośliny.

• w dużym stopniu wpływa na żyzność gleby

• powoduje magazynowanie wszystkich zanieczyszczeń dostających się do gleby z opadami i spływami

• na skutek nadmiernej kumulacji szkodliwych związków, powoduje obumieranie roślinności

Na właściwości sorpcyjne gleb wpływają m.in. pH oraz porowatość gleb.

Sorpcją nazywamy zdolność zatrzymywania przez glebę cząstek stałych, par, cieczy, a przede wszystkim jonów. Zasadniczą rolę w intensywności tych procesów odgrywa wielkość powierzchni, na jakiej stykają się obie fazy. Powierzchnia rośnie wraz z rozdrobieniem tworzywa glebowego.

Kompleks sorpcyjny - najbardziej rozdrobniona, o największej powierzchni właściwej część stałej fazy gleby wykazująca zdolność do sorpcji. Jest to przede wszystkim faza gleby składają­ca się z cząstek o wymiarach koloidalnych. Kompleks sorpcyjny składa się z substancji organicznych (głównie próchnicy), nieorganicznych (głównie mine­rałów ilastych) oraz z połączeń organiczno-mineralnych.

Przyczyny i mechanizmy sorpcji glebowej są złożone, w związku z czym wyróżnia się kilka jej rodzajów.

Rodzaje sorpcji.

Sorpcja mechaniczna polega na zatrzymywaniu stosunkowo dużych części z zawiesin, które nie przenikają przez tworzywo glebowe o drobnych porach.

Sorpcja fizyczna polega na zatrzymywaniu i zagęszczaniu molekuł, głównie na granicy między fazą gazową, płynną a stałą. Zdolność ta wynika z istnienia niewysyconych sił wiązań międzycząsteczkowych u cząstek, które ograniczają ciało i znajdują się na jego krawędziach lub tworzą powierzchnię cieczy. Sorpcji fizycznej podlegają tylko cząstki związków niedysocjujących. Ten rodzaj sorpcji obejmuje również zjawiska zatrzymywania i zagęszczania molekuł wody i par oraz gazów w porach glebowych.

Sorpcja chemiczna polega na wytrącaniu z roztworów glebowych związków w postaci nierozpuszczalnych soli. Z roztworów glebowych ubywa w takim przypadku określonego rodzaju jonów. Z punktu widzenia rolnictwa bardzo istotne jest zagadnienie sorpcji chemicznej jonów fosforanowych, które wchodząc w reakcje z kationami wapnia, żelaza i glinu tworzą w różnym stopniu nierozpuszczalne fosforany. Zjawisko to z jednej strony niekorzystne (zmniejsza ruchliwość i przyswajalność jonu H2PO4) ma również swoje dodatnie strony, chroniąc fosforany przed wymywaniem z gleby.

Sorpcja biologiczna jest przez niektórych gleboznawców uważana za najistotniejszą. Polega na pobieraniu przez mikroorganizmy glebowe składników odżywczych, co zapobiega stratom np. przez wymycie. Po obumarciu mikroorganizmów i ich mineralizacji zasorbowane biologicznie składniki powracają i uwolnione do gleby i mogą być stopniowo pobierane przez rośliny. Ten rodzaj sorpcji jest szczególnie istotny w glebach lżejszych o słabym kompleksie sorpcyjnym oraz w przypadku sorpcji azotu, który nie jest zatrzymywany w innych procesach sorpcyjnych. Stąd doniosła rola tego zjawiska.

Sorpcja wymienna polega na wymianie jonów pomiędzy kompleksem sorpcyjnym i roztworem glebowym. Stan równowagi sorpcyjnej jest bardzo labilny, co ma ogromne znaczenie w żywieniu roślin i procesach glebotwórczych. W przypadku kiedy rośnie stężenie jonów w roztworze glebowym zaczynają być one sorbowane przez kompleks sorpcyjny do momentu osiągnięcia stanu równowagi. W przypadku ubytku jonów z roztworu glebowego kompleks sorpcyjny dążąc do osiągnięcia nowego stanu równowagi oddaje jony do roztworu. Takie przesunięcia stanu równowagi występują zarówno w okresach nawożenia, jak i intensywnego wykorzystywania substancji odżywczych z roz­tworu glebowego przez rośliny w okresie ich wzrostu.
Sorpcji wymiennej podlegają wszystkie kationy, aniony natomiast w naszych warunkach nie są sorbowane wymiennie lub sorbowane tylko w niewielkiej ilości. Wynika to z ujemnego ładunku przeważającej ilości cząstek koloidalnych występujących w naszych glebach. Kationy nie są sorbowane przez gleby jednakowo. Jedne z nich są sorbowane łatwiej, a uwalniane trudniej, z innymi dzieje się odwrotnie. W związku z tym uszeregowano je w zależności od tak zwanej „energii wejścia" do kompleksu sorpcyjnego:

<
< =
< Mg2+ < Ca2+ < Al3+ < Fe3+ < H + .

Zdolność wyjścia kationów z kompleksu sorpcyjnego gleby jest odwrotnością szeregu wejścia. W naszych warunkach klimatycznych głównymi kationami występującymi w kompleksie sorpcyjnym przeważającej ilości gleb są kationy: wodoru, wapnia, glinu oraz w mniejszych ilościach: magnezu, potasu, sodu i inne.

Pojemność sorpcyjna gleby to maksymalna ilość jonów, jakie gleba może zabsorbować. Zależy ona głównie od ilości i jakości komponentów, z których jest zbudowany kompleks sorpcyjny gleby. Pojecie pojemności sorpcyjnej wiąże się z sorpcją wymienną. W naszych glebach w praktyce jest to pojemność w odniesieniu do kationów. Jednostką pojemności sorpcyjnej jest 1 mmol/100 g gleby.) Większą pojemność sorpcyjną wykazują gleby, które mają więcej cząstek koloidalnych. Gleby o większej pojemności sorpcyjnej mogą być bez obawy nadmiernych strat nawożone większymi dawkami nawozów, z których pobierany jest kation. Gleby o mniejszej pojemności nawozi się częściej i mniejszymi dawkami.

Kompleks sorpcyjny gleby jest, wysycony kationami o różnym charakterze. Częściowo są to kationy wodoru, częściowo zasadowe. Na tej podstawie całkowitą pojemność sorpcyjną T można przedstawić jako sumę:

T =H + S

Gdzie,

H - całkowita ilość kationów wodoru w mmol/100 g gleby, zawarta w kompleksie sorpcyjnym,

S - całkowita ilość kationów zasadowych w mmol/100 g gleby, zawarta w kompleksie sorpcyjnym.

Oznaczenie kationów zasadowych i wodoru wykonuje się różnymi metodami. Zasadą jest wypieranie z kompleksu sorpcyjnego kationów za pomocą roztworów róznych soli i kwasów. W wyniku reakcji następuje wymiana pomiędzy jonami kompleksu sorpcyjnego i roztworu: Warunkiem skuteczności tych metod jest zastosowanie roztworu wypierającego o dostatecznym stężeniu i właściwym pH, w celu uzyskania prawie całkowitej wymiany jonów w kompleksie sorpcyjnym gleby.
W przesączu oznacza się ilościowo wszystkie kationy, z wyjątkiem użytych do wypierania. Sumując przeliczoną na mmole kationu jednowartościowego ilość poszczególnych kationów znajduje się pojemność sorpcyjną gleby (metoda np. Mehlicha). Inną drogą jest oznaczenie ubytku jonów z roztworu wypierającego. Znając stężenie roztworu przed reakcją i oznaczając je po reakcji wymiany, z różnicy wylicza się pojemność sorpcyjną gleby. W drugiej metodzie nie otrzymuje się jednak informacji na temat stosunku, w jakim poszczególne kationy występowały w glebowym kompleksie sorpcyjnym. Przykładem tych metod jest metoda Kappena, która składa się z dwóch oddzielnych oznaczeń. W jednym oznacza się kwasowość hydrolityczną, którą przyjmuje się jako H we wzorze T=H+S, w drugim sumę kationów w zasadowych S.

---