29.03.2008r.
GLEBOZNAWSTWO I REKULTYWACJA
Temat: Pojemność sorpcyjna gleby
Sprawozdanie Nr 3
UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA
KIERUNEK INŻYNIERIA ŚRODOWISKA --> [Author:p]
Wykonał:
Krajewski Kamil grupa 15 b
Wesołowski Janusz grupa 15 b
Bydłosz Maciej grupa 15 b
1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Sorpcja to wspólna grupa zjawisk polegających na pochłanianiu substancji cieczy lub gazu przez ciało stałe zwane sorbentem. Istnieją dwa rodzaje sorpcji; sorpcja powierzchniowa tzw. adsorpcja polegająca na zagęszczaniu się substancji pochłanianej na powierzchni ciała stałego, oraz sorpcja wgłębna, tzw. absorpcja, która polega na pochłanianiu substancji przez cala objętość ciała stałego - tym razem nazywanego absorbentem.
Dzięki właściwością sorpcyjnym gleba magazynuje wiele cennych substancji niezbędnych do życia roślin. 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.
Dzięki sorpcyjnym właściwościom jest możliwa “regulacja w nich odczynu oraz magazynowanie dostarczanych w nawozach składników pokarmowych roślin. Sorpcja zależy od zawartości w niej cząstek koloidalnych, ilastych oraz próchnicy. Im cząstki koloidalne mają mniejszą średnicę, tym kompleks sorpcyjny ma silniejsze właściwości wchłaniania.
W gleboznawstwie praktycznym utrzymuje się podział sorpcji na 5 rodzajów:
sorpcja mechaniczna - polega 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;
sorpcja fizyczna - jest to zdolność do zatrzymywania na swej powierzchni gazów, par, zawiesin i mikroorganizmów z roztworów glebowych dzięki napięciu powierzchniowemu; 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 wymienna - polega na wiązaniu przez koloidy glebowe jonów (głównie kationów) z roztworu glebowego z jednoczesnym wydzielaniem do roztworu równoważnych ilości innych jonów;
sorpcja chemiczna - to powstawanie w glebie nierozpuszczalnych związków (soli) wskutek reakcji chemicznych; takie strącone sole jeśli nie podlegają procesom wymywania, są magazynowane w glebie;
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.
2. Przebieg doświadczenia.
Naważamy 40 g gleby do butelki. Dolewamy 100cm3 1N octanu sodu. Następnie zatykamy korkiem i umieszczamy na mieszadle. Po wyjęciu bierzemy lejek i sączek papierowy i przesączamy glebę do naczynia. Następnie 50 cm3 tego przesączu przelewamy do naczynia i dolewamy 3 krople fenoloftaleiny i miareczkujemy NaOH 0,1 molowym do pojawienia się różowego koloru.
Do butelki odważyć 20g gleby. Zalewamy 100cm3 0,1 m roztworu kwasu solnego. Butelkę zamknąć korkiem i umieścić na mieszadle mechanicznym. 50 cm3 klarownego przesączu odmierzyć pipetą do kolby stożkowej o pojemności 200 cm3 , dodać kilka kropel wskaźnika TASHIRO(10 kropel) i miareczkować 0,1 m roztworu NaOH aż pojawi się zielona barwa roztworu.
3. Podsumowanie i wnioski
Po dodaniu 3 kropel fenoloftaleiny dodaliśmy 2,5 cm3 NaOH - pojawił się różowy kolor.
Natomiast w drugim przypadku dodaliśmy 39 dm3 NaOH - zielona barwa roztworu.
Po przeprowadzeniu doświadczenia uzyskane wyniki wykorzystaliśmy do obliczenia kwasowości hydrolitycznej oraz pojemności sorpcyjnej.
Kwasowość hydrolityczną (Hh) obliczamy następująco:
Hh = x cm3 ∙ m ∙ 100 ∙ 1,5 mmol(+) kg-1 gleby
gdzie:
x - ilość cm3 NaOH zużytego do zobojętnienia 50 cm3 przesączu,
m - stężenie molowe NaOH,
100 - współczynnik przeliczeniowy na 1 kg gleby (25 cm3 przesączu odpowiada 10 g gleby)
1,5 - współczynnik empiryczny.
Wychodząc z powyższego założenia kwasowość hydrolityczna
Hh = 2,5 ∙ 0,1 ∙ 100 ∙ 1,5 =37,5 mmol(+) kg-1 gleby
Wielkość kwasowości hydrolitycznej stanowi w warunkach polskich podstawę do obliczenia dawki wapna (najtańszej substancji odkwaszającej), która winna zneutralizować ujawnioną kwasowość.
Suma zasad wymiennych:
S=(V*NHCL-V1*NNaOH)*10=(100cm3*0,1mol-39cm3*0,1)*10=61[cmol/kg gleby]
Kwasowość hydrolityczna:
Hh=2.5cm3*5*1,5=18,75[cmol/kg gleby]
Pojemność sorpcyjną gleby obliczamy ze wzoru:
T = S + H[cmolc.kg-1]
gdzie:
S - suma zasad wymiennych. Jest to suma wszystkich kationów zasorbowanych wymiennie,
bez kationów H+, Fe2+, Mn2+ i Al3+, wyraŜona w cmol ładunku na kilogram gleby,
H - zasorbowane kationy wodorowe oraz kationy Fe2+, Mn2+ i Al3+ w cmol ładunku na
kilogram gleby.
T=18,75[cmol/kg gleby]+ 61[cmol/kg gleby]=79,75[cmol/kg gleby]