plik


Chemia [rodowiska Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Zagadnienia Charakterystyka geoekosystemw. Rola atmosfery w bilansie cieplnym Ziemi. Reakcje zachodzce w atmosferze - obieg podstawowych pierwiastkw, kwa[ne deszcze, smog, substancje niszczce warstw ozonow. Rola wody w przyrodzie. Substancje organiczne i nieorganiczne w wodach naturalnych. Budowa, rola i wBa[ciwo[ci litosfery. Substancje chemiczne w [rodowisku  systematyka, mikro- i makroelementy. Podstawowe zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne w [rodowisku. Kr|enie pierwiastkw chemicznych w [rodowisku - cykl wgla, azotu, siarki i fosforu. Zanieczyszczenie [rodowiska chemikaliami  samooczyszczanie i usuwanie zanieczyszczeD metodami chemicznymi. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Substancje chemiczne w [rodowisku  systematyka, mikro- i makroelementy. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Zrodowisko ldowe Zrodowisko ldowe obejmuje skBadniki staBe (skaBy, osady i gleby), ciekBe (rzeki, jeziora i wod gruntowa) oraz nale|ce do przyrody |ywej (ro[liny i zwierzta). Gleba - zewntrzna powBoka litosfery, skBadajca si z fazy staBej, gazowej i ciekBej. Gleba rozwija si pod wpBywem czynnikw i procesw naturalnych (wietrzenie fizyczne, chemiczne i biologiczne), uwarunkowanych klimatem, stosunkami wodnymi, materi organiczn, oraz coraz cz[ciej dziaBalno[ci czBowieka. Procesy glebotwrcze to zachodzce rwnocze[nie i wzajemnie uwarunkowane przemiany substancji mineralnych w organiczne i organicznych w mineralne, odbywajce si pod wpBywem promieniowania sBonecznego w wierzchniej (napowietrzonej i uwodnionej) warstwie litosfery przy udziale biosfery. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Znaczenie gleby Podstawowy zasb rolnictwa i le[nictwa, Zbiornik mineraBw i miejsce skBadowania odpadw staBych, PodBo|e i filtr dla zbierania i przemieszczania si wody, GBwny czynnik okre[lajcy skBad atmosfery, a zatem i klimat Ziemi - poprzez wspomaganie wzrostu ro[lin, Kreuje estetyczny wygld zielonej Ziemi. Du|e znaczenie ma utrzymywanie spjno[ci tego elementu [rodowiska. Charakterystyka fizyczna i chemiczna gleb s [ci[le ze sob powizane. Gleba jest nie tylko podBo|em do produkcji |ywno[ci, wBkien i paliw, ale rwnie| jest wa|nym czynnikiem [rodowiskowym. Gleba oddziaBuje ze zwizkami chemicznymi wytworzonymi w niej lub dodanymi do gleby w sposb zale|ny zarwno od ich wBa[ciwo[ci fizycznych, jak i chemicznych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Profile glebowe Gleba nie stanowi monolitycznej masy o staBym skBadzie - wykazuje du| zmienno[ przestrzenn, w kierunku poziomym (r|ne formacje terenu, bogactwo barw gleby, sposoby u|ytkowania terenu) i pionowym (wraz z gBboko[ci). Zbudowana jest z szeregu poziomych warstw o zmiennej barwie i/lub uziarnieniu. UkBad tych poziomw tworzy profil glebowy. Ka|da gleba wykazuje swj charakterystyczny profil, skBadajcy si z sekwencji poziomw o specyficznych wBa[ciwo[ciach. Zr|nicowane wBa[ciwo[ci pokrywy glebowej, decyduj o jej |yzno[ci oraz odporno[ci na naturalne i antropogeniczne procesy destrukcyjne. http://en.wikipedia.org/wiki/Soil Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  rozmiar czstek Gleba skBada si z czstek o r|norodnym skBadzie chemicznym i rozmiarze; rozmiar czstek < 2,0 mm; Kategorie wielko[ci czstek w glebie: piasek, pyB oraz iB. IBy i drobny pyB zaliczane s do kategorii koloidw (rozmiar < 10 m); czstki koloidalne maj powierzchni o wysokiej reaktywno[ci chemicznej. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  rozmiar czstek Piasek (20 m  2,0 mm) -  lekki , Batwy w obrbce, wykazuje dobr przesikalno[ (sBab zdolno[ zatrzymywania wody), Batwo ulega napowietrzeniu; najwa|niejsze skBadniki piasku - kwarc i skalenie - wzgldnie obojtne i stanowi ubogie zrdBo skBadnikw pokarmowych; Frakcja iBu (< 2 m) - gleby s  ci|kie , trudne do obrbki, wykazuj sBab przesikalno[ (drena|), trudno ulegaj napowietrzeniu. MateriaBy (mineraBy) ilaste (materiaBy o niezwykBych wBa[ciwo[ciach chemicznych); czstki o rozmiarach czstek iBu (materiaB mo|e stanowi kombinacj mineraBw ilastych, materii organicznej i rozdrobnionych mineraBw pierwotnych oraz uwodnionych tlenkw |elaza i glinu). Wszystkie rozdrobnione materiaBy maj du| powierzchni i bior udziaB w wymianie jonowej oraz/lub w adsorpcji; czstki o rozmiarach materiaBw ilastych s zdolne do zatrzymywania substancji pokarmowych, mog wic by podBo|em dla ro[lin produkcyjnych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  uziarnienie Uziarnienie gleby (skBad granulometryczny) - stan rozdrobnienia mineralnej cz[ci fazy staBej gleby; wyra|any procentowym udziaBem poszczeglnych czstek mineralnych zwanych frakcjami granulometrycznymi; opisuje rzeczywist gleb za pomoc udziaBw skBadnikw o zr|nicowanym rozmiarze czstek. Gleby rolne (w [rodkowym obszarze wykresu)  maj korzystne wBa[ciwo[ci fizyczne gleb l|ejszych, s Batwe w obrbce, charakteryzuj si umiarkowan zdolno[ci zachowania wilgoci i reaktywno[ci chemiczn zwizan z udziaBem materiaBw o rozmiarze czstek iBu. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  gsto[ i porowato[ Gsto[ gleby wBa[ciwa (gsto[ fazy staBej): = Ms / Vs Ms - masa prbki suchej Vs - objto[ prbki suchej Warto[ zale|y od skBadu mineralnego i zawarto[ci prchnicy: - gleby mineralne 2,65  2,80 g/cm3 - gleby organiczne 1,40  2,00 g/cm3 Porowato[ gleby: Po = Vp / V *100% Vp  objto[ przestrzeni wolnych w glebie zajtych przez wod i powietrze V  caBkowita objto[ gleby Warto[ci porowato[ci: - gleby piaskowe 35 - 50%, - gleby o drobnym uziarnieniu (gliniaste i lessy ) 40 - 50%, - iBy i gleby wysoko prchnicze 50  60% - gleby organiczne (torfy) 80  90%. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  struktura Struktura gleby - przestrzenny ukBad czstek glebowych wystpujcych w formie agregatw; opisuje, jak pojedyncze czstki glebowe ulegaj agregacji, tworzc wiksze jednostki (agregaty). Kluczow rol w rozwijaniu i utrzymywaniu struktury gleby odgrywa materia organiczna; mo|e dziaBa jako czynnik Bczcy. Typ struktury glebowej zale|y te| od innych substancji chemicznych oraz charakteru materiaBu macierzystego. Struktura gleby jest charakterystyczna dla danego terenu. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci fizyczne gleb  przepuszczalno[ Przepuszczalno[ gleby (przesikliwo[, przewodnictwo hydrauliczne) - miara jej zdolno[ci przewodzenia strumienia wody. Przepuszczalno[ jest funkcj: - uziarnienia gleby - w przypadku gleb z minimalnie rozwinit struktur lub bez niej; - struktury gleby - zwBaszcza w przypadku materiaBw ilastych; gleby o dobrze rozwinitej strukturze s lepiej przepuszczalne ni| gleby jej pozbawione - gBwn drog transportu wody mo|e stanowi objto[ wolnych przestrzeni okre[lona przez granice strukturalne (a nie pory gleby); woda przenika przez szczeliny (wysychanie lub utworzone przez d|d|ownice i korzenie ro[lin); - gBboko[ci gleby - przesikliwo[ gleby zmniejsza si wraz z gBboko[ci; grunty twarde s warstwami nieprzesikliwymi (orsztyn lub warstwy bdce wynikiem stosowania ci|kiego sprztu lub przechodzenia zwierzt). Gleby o maBej przesikliwo[ci mog sta si terenem podmokBym (mo|e powsta [rodowisko redukujce); przesikliwo[ oddziaBuje na transport zwizkw chemicznych przez gleb. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  skBad Gleba to trjfazowy ukBad, w skBad ktrego wchodzi 45% zwizkw mineralnych, 5% zwizkw organicznych, 25% wody i 25% gazw. SkBad chemiczny gleby jest okre[lony przez charakter materiaBw wyj[ciowych (skaB macierzystych i mineraBw skaBotwrczych), z ktrych powstaBa, oraz przez procesy, ktrym ulegaBa. Ro[liny rosnc pobieraj z gleby potrzebne im skBadniki i przeksztaBcaj je do produktw, ktre znamy jako |ywno[. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  makro- i mikroelementy Podstawowym warunkiem prawidBowego wzrostu ro[lin jest obecno[ w glebie pierwiastkw od|ywczych (tzw. skBadnikw troficznych). Makroelementy Mikroelementy (pierwiastki gBwne) (pierwiastki poboczne) Pierwiastek % Pierwiastek mg kg-1 Si 30 - 45 Zn 10 - 250 Zakresy st|eD gBwnych i Al 2.4 - 7.4 Cu 5 - 15 pobocznych pierwiastkw Fe 1.2 - 4.3 Ni 20 - 30 mineralnego skBadnika gleb. Ti 0.3 - 0.7 Mn ok. 400 Cu 0,01 - 3.9 Co 1 - 20 Mg 0.01 - 1.6 Cr 10 - 50 K 0,2 - 2,5 Pb 1 - 50 Na [lady -1,5 As 1 - 20 Makroelementy - pierwiastki chemiczne, ktrych zawarto[ w danym [rodowisku jest stosunkowo du|a; brak powoduje spowolnienie wzrostu ro[lin i zmniejszenie plonw; potrzebne do budowania aminokwasw i protein. Mikroelementy - pierwiastki chemiczne wystpujce w bardzo maBych ilo[ciach; niezbdne do prawidBowego funkcjonowania organizmw. Graniczna zawarto[ oddzielajc makro- od mikroelementw - 0,1% masy. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  dostpno[ skBadnikw Dostpno[ zawartych w glebie skBadnikw pokarmowych, pobieranych przez korzenie ro[lin, zale|y od: struktury gleby (skBad chemiczny, granulometryczny, odczyn, pojemno[ sorpcyjna, kategoria), ilo[ci skBadnika w glebie (zasobno[ gleby w skBadniki pokarmowe), rodzaju zwizku chemicznego, w jakim zwizany jest skBadnik (organiczny, mineralny), miejsca wystpowania skBadnika w glebie (faza staBa, gazowa, roztwr glebowy  faza ciekBa gleby), procesw wietrzenia, mineralizacji, immobilizacji (wBczenie w glebow substancj organiczn), sorpcji, reakcji hydrolizy, utleniania i redukcji, kompleksowania. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  formy wystpowania skBadnikw Substancje pokarmowe zgromadzone w glebie mog wystpowa w fazie staBej i w roztworze glebowym - s w r|nym stopniu dostpne dla ro[lin. Formy wystpowania skBadnikw pokarmowych w glebie: - forma aktywna  jony i zwizki kompleksowe (chelaty) w roztworze glebowym, Batwo dostpne dla korzeni ro[lin; - forma ruchoma  czstki wymiennie zaadsorbowane przez kompleks sorpcyjny gleby (faza staBa); - forma zapasowa  zwizki wchodzce w skBad mineraBw glebowych oraz czstki i jony niewymiennie zwizane z kompleksem glebowym; niedostpne dla ro[lin. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  wymiana skBadnikw Pomidzy tymi formami ustala si stan rwnowagi dynamicznej  zachodzi midzy nimi staBa wymiana skBadnikw. Substancje pokarmowe przemieszczaj si w roztworze glebowym pod dziaBaniem siBy grawitacji lub siB kapilarnych i s pobierane przez korzenie ro[lin na zasadzie dyfuzji. Formy aktywna i ruchoma osigaj stan rwnowagi dziki procesom: sorpcji wymiennej midzy roztworem i warstw dyfuzyjn miceli kompleksu glebowego; utleniania i redukcji (pierwiastki  pokarmowe zmieniaj stopieD utlenienia i mog przechodzi w formy przyswajalne przez ro[liny). Istotn rol odgrywaj rwnie| reakcje strcania i hydrolizy oraz tworzenia zwizkw kompleksowych (pier[cieniowe chelaty dobrze rozpuszczalne i przyswajalne przez ro[liny), (atom centralny - metal (Cu, Fe, Co, Zn, Mn), ligandy - zwizki organiczne lub ich grupy funkcyjne (aminowa, karboksylowa, karbonylowa, eterowa). Chelatowanie metali zapobiega niekorzystnym zmianom stopni utlenienia i powstawaniu nierozpuszczalnych soli. Midzy formami zapasow i ruchom stan rwnowagi ustala si powoli (procesy wietrzenia, mineralizacji i immobilizacji przebiegaj wolno). Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - azot MakroskBadniki (pierwiastki niezbdne ro[linom w wikszych ilo[ciach) - azot, fosfor, potas, wapD, magnez i siarka. Azot GBwne zrdBo - szcztki obumarBych organizmw i zwizki organiczne powstajce w wyniku procesw naturalnych; pochodzenia antropogenicznego; niektre bakterie glebowe asymiluj N2 z atmosfery. UdziaB azotu w caBej masie glebowej warstwy ornej: 0,04  0,3%, dla gleb organicznych do 3,5%; 1,0 - 5,0 % to azot wystpujcy w postaci poBczeD mineralnych (NH4+, NO3-, NO2-), reszta to zwizki organiczne. Formy azotu: - forma aktywna - azot azotanowy (V), NO3- i cz[ azotu amonowego, NH4+; - forma ruchoma - zaadsorbowane wymiennie jony amonowe, Batwo rozkBadajce si pod wpBywem bakterii szcztki organiczne i ulegajce przemianom zwizki prchnicze; - forma zapasowa - jony NH4+ zaadsorbowane niewymiennie oraz niepodlegajca przemianom frakcja prchnicy. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - fosfor Fosfor - pierwiastek niezbdny do prawidBowego funkcjonowania wszystkich organizmw; fosforany bior udziaB w wielu procesach metabolicznych (fotosynteza, przemiany tBuszczw, zwizkw azotu, w procesach oddechowych, przemianach energetycznych). GBwne zrdBo - zwizki nieorganiczne  mineraBy (fosforany wapnia, |elaza, glinu i magnezu) lub organiczne (fityniany wapnia, magnezu, |elaza, fosfolipidy, kwasy nukleinowe). Formy fosforu: - forma aktywna - jony fosforanowe (H2PO4-, HPO42-, PO43-); najBatwiej pobierany H2PO4- wystpuje w glebach lekko kwa[nych i obojtnych (pH 5-7); - forma ruchoma - fosforany zaadsorbowane wymiennie na substancji organicznej i skBadnikach mineralnych gleby (uwodnione tlenki |elaza i glinu, mineraBy ilaste) oraz bezpostaciowe (rozpuszczalne) fosforany wapnia, glinu i |elaza; - forma zapasowa  trudno rozpuszczalne zwizki krystaliczne, przeksztaBcone ze [wie|o strconych bezpostaciowych fosforanw (proces starzenia si fosforu). Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - potas Potas - niezbdny w procesach metabolicznych (synteza biaBek prostych z aminokwasw, synteza i przemiany wglowodanw, w procesie asymilacji CO2), aktywizuje reakcje redukcji azotanw do amoniaku, odgrywa znaczc rol w gospodarce wodnej ro[lin; nie jest pierwiastkiem budulcowym ani od|ywczym, peBni funkcje katalityczne; wystpuje w postaci jonu wolnego lub sBabo zwizanego z elementami strukturalnymi komrki (nie tworzy zwizkw chemicznych). GBwne zrdBo - skaBy macierzyste (krzemiany, skalenie, mika), niewielkie ilo[ci przedostaj si z wd, atmosfery i nawozw mineralnych; w zwizku z tym, ze potas w ro[linach nie wchodzi w skBad zwizkw chemicznych, biomasa zawiera go bardzo maBo. Formy potasu: - forma aktywna - jony potasowe, K+; - forma ruchoma - cze[ jonw sorbuje si wymiennie na powierzchni kompleksu sorpcyjnego gleby; - forma zapasowa - pozostaBe jony wbudowuj si trwale w sie strukturaln materiaBw ilastych, zajmujc przestrzenie midzypakietowe illitu, wermikulitu. Gdy st|enie jonw potasowych w roztworze glebowym jest du|e, ro[lina mo|e pobiera go wicej, ni| potrzebuje (luksusowe od|ywianie). Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - wapD WapD - odgrywa wa|n rol w procesach |yciowych ro[lin (usztywnienie bBony komrkowej (pektynian) i stabilizacja bBon w organellach komrek; bierze udziaB w procesach podziaBu komrek, w przemianach wglowodanw i jest odpowiedzialny za gospodark wodn ro[liny); ma du|y wpByw na wBa[ciwo[ci gleby (odczyn, struktur, stosunki wodno-powietrzne). WapD wystpuje w ro[linach w formie jonu Ca2+ lub poBczeD organicznych (pektyniany, szczawiany, fityniany) i nieorganicznych (fosforany, wglany). GBwne zrdBo - mineraBy (kalcyt CaCO3, dolomit CaMg(CO3)2); Pod wpBywem kwa[nych czynnikw trudno rozpuszczalny wglan wapnia przechodzi w dobrze rozpuszczalny wodorowglan, ktry hydrolizuje z utworzeniem jonu wapniowego. Formy wapnia: - forma aktywna - jony wapnia, Ca2+; - forma ruchoma - cze[ jonw adsorbowana na powierzchni koloidw glebowych mineralnych i organicznych (humiany wapnia); - forma zapasowa - wapD zawarty w nierozpuszczalnych wglanach i mineraBach. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - magnez Magnez - skBadnik chlorofilu; udziaB w procesach przekazywania energii, uczestniczy w procesach fizjologicznych ro[lin. GBwne zrdBo - mineraBy (dolomit CaMg(CO3)2, magnezyt MgCO3, karnalit KCl MgCl2 6H2O); mineraBy te podlegaj procesom wietrzenia i hydrolizy, w wyniku ktrych powstaje jon magnezowy Mg2+. Formy magnezu: - forma aktywna - jony magnezu, Mg2+; - forma ruchoma - jony zaadsorbowane wymiennie przez kompleks sorpcyjny gleby; - forma zapasowa - magnez zawarty w nierozpuszczalnych mineraBach. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MakroskBadniki - siarka Siarka - w wyniku metabolicznej redukcji siarczanw w ro[linach powstaj niezbdne ro[linie zwizki organiczne (aminokwasy, tioalkohole, tioetery, tioglikozydy, biaBka, biotyna (witamina H); niezredukowane siarczany stanowi rezerw siarki; ro[liny mog pobiera gazowy ditlenek siarki z atmosfery przez szparki oddechowe znajdujce si na li[ciach. UdziaB siarki w glebach mineralnych: 0,005  0,08%, dla gleb organicznych do 0,4%; ponad 90% - siarka organiczna wchodzca w skBad zwizkw organicznych, kilka procent to poBczenia nieorganiczne (siarczany (VI), siarczki, politioniany). Formy siarki: - forma aktywna - jony siarczanowe (VI); - forma ruchoma - proste zwizki organiczne (aminokwasy siarkowe) oraz siarczany (VI) zaadsorbowane przez mineraBy ilaste lub zokludowane przez cz[ organiczn gleby; - forma zapasowa - wolno rozkBadajca si materia organiczna i trudno rozpuszczalne mineraBy. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MikroskBadniki - |elazo MikroskBadniki (zapotrzebowanie ro[lin na te pierwiastki pod wzgldem ilo[ciowym nie jest du|e, lecz s one niezbdne do ich prawidBowego rozwoju) - |elazo, mangan, miedz, molibden, cynk i bor. {elazo - stopnie utlenienia: +2 i +3; tworzy zwizki kompleksowe (chelatowe) nieorganiczne i organiczne. Ro[liny pobieraj |elazo w formie jonw lub chelatw. GBwne zrdBa - mineraBy, tlenki, wodorotlenki, wglany, fosforany, siarczki, siarczany; mo|e by zwizane z cz[ci organiczn gleby oraz z koloidami mineralnymi. Przyswajalno[ |elaza przez ro[liny zale|y od pH, napowietrzenia i wilgotno[ci gleby: wysokie pH i wysoka zawarto[ tlenu - utlenienie Fe(II) i wytrcenie nierozpuszczalnych zwizkw Fe(III); niskie pH, du|e uwilgotnienie oraz tworzenie kompleksow zapobiegaj nadmiernemu wytrcaniu (zmniejszeniu dostpno[ci) |elaza. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MikroskBadniki  mangan, cynk Mangan - stopnie utlenienia: od +2 do +7; tworzy zwizki kompleksowe (chelatowe) nieorganiczne i organiczne. Ro[liny pobieraj mangan w formie jonu Mn2+ lub jego poBczeD chelatowych z roztworu glebowego lub z kompleksu sorpcyjnego gleby; GBwne zrdBa - tlenki MnO i MnO2, krzemiany i wglany; tworzy poBczenia z organicznymi ligandami lub jest adsorbowany przez uwodnione tlenki |elaza. Przy niskim pH gleb lub maBej ilo[ci tlenu, nierozpuszczalny ditlenek manganu, Mn(IV) przechodzi w mobilny jon Mn(II), Mn2+: MnO2 + 4 H3O+ + 2e ! Mn2+ + 2 H2O Gdy wzrastaj pH i poziom napowietrzenia gleby, zachodzi reakcja odwrotna, nastpuj wytrcenie MnO2 (unieruchomienie manganu). Cynk - ro[liny pobieraj go w formie jonu Zn2+ lub jego poBczeD kompleksowych. GBwne zrdBa - mineraBy (krzemiany); zaadsorbowany przez kompleks sorpcyjny, zokludowany w tlenkach |elaza lub rozpuszczalne zwizki kompleksowe z maBoczsteczkowymi kwasami organicznymi. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW MikroskBadniki  miedz, molibden, bor Miedz  pobierana przez ro[liny w formie Cu2+ lub poBczeD chelatowych; miedz (Cu(II)) wbudowana jest w struktury mineraBw, tworzy kompleksy z substancjami organicznymi, adsorbowana jest przez koloidy glebowe oraz uwodnione tlenki glinu i |elaza; jest bardziej ruchliwa przy niskim pH gleby, gdy wzrasta pH, miedz jest silniej adsorbowana i wytrcaj si nierozpuszczalne zwizki. Molibden - pobierany przez ro[liny w formie MoO42-; mineraBy lub zaadsorbowany przez kompleks sorpcyjny gleby i uwodnione tlenki |elaza; molibden wystpujcy w zwizkach chemicznych na ni|szych stopniach utlenienia (III, IV, V) staje si dostpny dla ro[lin dopiero po utlenieniu do Mo(VI); przyswajanie molibdenu utrudnia obecno[ jonw siarczanowych, a uBatwia  jonw fosforanowych. Bor  pobierany przez ro[liny w formie H2BO3 lub w postaci kwasu ortoborowego H3BO3; mineraBy (glinokrzemiany); uwolniony w wyniku procesw wietrzenia mo|e by adsorbowany przez mineraBy ilaste i uwodnione tlenki glinu i |elaza; jest wizany przez substancje organiczne (dostpny dla ro[lin po mineralizacji). Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Nawozy mineralne (sztuczne) i organiczne (naturalne) U|ytkowanie gleby powoduje jej jaBowienie przez ubytek skBadnikw pokarmowych koniecznych do wzrostu ro[lin. Niedobory mikro- i makroelementw spowodowane s: - upraw ro[lin (skBadniki mineralne pobierane przez ro[liny w procesie wzrostu), - ulatnianiem si niektrych skBadnikw do atmosfery (amoniaku, tlenkw azotu), - wymywaniem ich z gleby do wd gruntowych i powierzchniowych, - trwaBym zwizaniem przez kompleks glebowy. UzupeBnia si je stosujc nawozy organiczne (naturalne) i mineralne (sztuczne). Nawozy przyczyniaj si do prawidBowego wzrostu ro[lin, zwikszaj odporno[ upraw na choroby, szkodniki i niekorzystne zmiany pogodowe (nadmiar lub niedobr opadw, zbyt niska lub za wysoka temperatura). Dziki temu uzyskuje si wiksze plony, poprawia si ich warto[ od|ywcz i walory smakowe. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Nawozy mineralne (sztuczne) Nawozy mineralne to pojedyncze zwizki otrzymywane w drodze reakcji chemicznych, przetworzone i uszlachetnione kopaliny, a tak|e niektre odpady przemysBowe. Rodzaje nawozw naturalnych ze wzgldu na rodzaj gBwnego skBadnika od|ywczego: - nawozy azotowe (N) s obecnie produkowane wyBcznie metod przemysBow w reakcji rozpoczynajcej si od przeksztaBcenia azotu atmosferycznego; - nawozy fosforowe (P) otrzymuje si z surowcw naturalnych (fosforytw i apatytw); w niewielkich ilo[ciach stosowana jest tak|e mczka kostna; - nawozy potasowe (K) otrzymuje si z mineraBw zawierajcych chlorek, azotan lub siarczan potasu; wykorzystuje si te| wody jezior i mrz o du|ym zasoleniu; - nawozy wapniowo-magnezowe (wapnowanie) i inne nawozy z dodatkiem mczki dolomitowej oraz nawozy otrzymywane z mineraBw zawierajcych zwizki magnezu (dolomit i nawozy potasowe) (Mg); - nawozy wieloskBadnikowe (NPK) otrzymuje si je przez zmieszanie nawozw pojedynczych lub w wyniku przemian chemicznych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Nawozy organiczne (naturalne) Nawozy organiczne - naturalna biomasa ro[linna i zwierzca powstajca w wyniku rozkBadu organicznych materiaBw odpadowych, pochodzcych z hodowli bydBa lub upraw rolnych (obornik, gnojwka oraz kompost). Biomasa musi zosta rozBo|ona przez mikroorganizmy glebowe do prostych zwizkw mineralnych, gdy| ro[liny uprawne s w stanie pobra je jedynie w formach jonowych (np. azot - NH4+ i NO3-, fosfor - H2PO4- i HPO42-, inne pierwiastki - K+, Na+, Mg2+, Ca2+). Mikroelementy dostarczane s wraz z nawozami NPK, z nawozami organicznymi (najwicej z obornikiem) lub z niektrymi odpadami przemysBowymi dopuszczonymi do u|ycia jako nawz. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  pierwiastki dostpne SkBad chemiczny gleby jest okre[lony przez charakter materiaBw wyj[ciowych (skaB macierzystych i mineraBw skaBotwrczych), z ktrych powstaBa, oraz przez procesy, ktrym ulegaBa. W procesach [rodowiskowych uczestnicz pierwiastki dostpne (chemicznie i biologicznie), ktre przechodz do roztworu glebowego (np. jony lub pierwiastki zajmujce centra jonowymienne na czstkach gleby lub pierwiastki sBabo zaadsorbowane). Pierwiastek dostpny jest cz[ci caBkowitej ilo[ci pierwiastka wystpujcego w glebie, ktra mo|e bra udziaB w wielu reakcjach chemicznych i biologicznych. Materia organiczna - cz[ organiczna gleby jest dokBadnie zmieszana, a w pewnych przypadkach chemicznie zwizana z jej skBadnikami mineralnymi; ilo[ materii organicznej zmniejsza si wraz z gBboko[ci. Wgiel organiczny stanowi 60% materii organicznej gleby. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  materia organiczna Materia organiczna gleby zawiera: materiaB huminowy (MH) oraz materiaB niehuminowy. MateriaB huminowy (MH) pochodzi ze zrdeB ldowych lub ekosystemw wodnych; przede wszystkim pozostaBo[ci ro[lin. Cz[ciowo rozBo|ona i ponownie zsyntezowana materia jest stosunkowo trwaBa i przyczynia si do dobrej struktury gleby oraz jej zdolno[ci wymiany kationw. Frakcja organiczna niehuminowa gleby: - mniejsze czsteczki cukrw - dobrze rozpuszczalne w wodzie, zrdBo po|ywienia dla mikroflory i fauny, ich st|enie w glebie jest niedu|e; - polisacharydy o du|ej masie molowej - stosunkowo trwaBe; przyczyniajc si do tworzenia struktury gleby przez wizanie pojedynczych czstek w wiksze agregaty; - biaBka i aminokwasy - zawsze obecne w glebie, zrdBo po|ywienia dla mikroorganizmw; - lipidy - stosunkowo trwaBe, dBugo pozostaj w [rodowisku glebowym; - ligniny, taniny - odporne na rozkBad, znaczca cz[ materii organicznej. Z czasem cz[ materiaBu niehuminowego zostaje wBczona do frakcji MH. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  CEC MineraBy ilaste oraz materia organiczna maj zdolno[ elektrostatycznego adsorbowania kationw. Jej ilo[ciow miar jest zdolno[ wymienna w stosunku do kationw (CEC - cation exchange capacity). CEC jest rwna sumie Badunkw kationw, ktre zobojtniaj Badunki ujemne znajdujce si w danych warunkach na powierzchni czstek kompleksu sorpcyjnego w okre[lonej masie gleby. CEC decyduje o |yzno[ci gleby. Najwa|niejsze kationy metali ulegajce wymianie (tzw. kationy zasadowe) w kolejno[ci malejcego udziaBu: Ca > Mg > K > Na; w szczeglnych okoliczno[ciach sorpcji w znaczcej ilo[ci ulegaj inne kationy metali. UdziaB jonw oksoniowych: niskie pH - du|a cz[ centrw wymiany kationw mo|e by zajta przez jony oksoniowe, to powoduje ograniczenie dostarczania substancji pokarmowych; pH obojtne i wysokie - wkBad jonw oksoniowych jest do pominicia. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  CEC Miar udziaBu metali (w porwnaniu z jonami oksoniowymi) w centrach aktywnych jest stopieD wysycenia gleby kationami zasadowymi: Du|y stopieD wysycenia jest cech po|dan. Gleby o niewielkiej warto[ci CEC i/lub niewielkim stopniu wysycenia s szczeglnie podatne na zakwaszenie. Gleby o maBej zawarto[ci materii organicznej (piaszczyste), charakteryzuj si maB warto[ci CEC; gleby zasobne w iBy i/lub materi organiczn  du|. O CEC decyduj: charakter i zawarto[ mineraBw ilastych oraz zawarto[ i stopieD rozkBadu materii organicznej. Zdolno[ kationowymienna gleby (lub Badunek powierzchniowy) jest warto[ci staB dla danej gleby - Badunek nie zale|y od [rodowiska, w ktrym gleby wystpuj. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  gleby o zmiennym Badunku Niektre gleby charakteryzuj si zmiennym Badunkiem powierzchniowym. Aadunek powierzchniowy i zdolno[ wymienna gleby zale|ne od pH: - gdy pH otoczenia < od pH0 skBadnika gleby (punkt zerowego Badunku  pH, przy ktrym Badunek powierzchniowy dodatni jest zrwnowa|ony Badunkiem ujemnym), materiaB ulega protonowaniu, wwczas warto[ wypadkowego Badunku powierzchni jest dodatnia; gleba osiga zdolno[ wymienn w stosunku do anionw; - gdy pH otaczajcego [rodowiska > ni| pH0, wypadkowy Badunek powierzchni staje si ujemny; gleba osiga zdolno[ wymienn w stosunku do kationw. - Konsekwencje: czynniki naturalne i antropogeniczne (np. kwa[ny opad atmosferyczny lub nitryfikacja jonw amonowych, ktre dostarczaj kwasw do [rodowiska glebowego) mog zmieni wBa[ciwo[ci wymienne gleby. Aadunek powierzchniowy zale|ny od obecno[ substancji ulegajcych specyficznej adsorpcji (wi| si kowalencyjnie) na powierzchni mineraBw glebowych. Np. fosforany(V) wypierajc czsteczki wody z uwodnionych tlenkw, powoduj wzrost ujemnego Badunku mineraBu i zwikszenie warto[ci CEC i pHo. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW WBa[ciwo[ci chemiczne gleb  pH gleby Gleby bogate w mineraBy wglanowe s zazwyczaj sBabo zasadowe. Gleby kwasowe: - gleby zawierajce du|e ilo[ci materiaBu huminowego; kwasowo[ wynika z obecno[ci kwasw organicznych bdcych produktem metabolizmu |yjcych w niej organizmw, mikrobiologicznego rozkBadu martwej materii organicznej oraz CO2 uwalnianego podczas oddychania; - gleby zawierajce zaadsorbowane |elazo i glin; zakwaszanie w wyniku hydrolizy kationw |elaza(III) i glinu(III); - Bugowanie kationw metali i ich zastpienie jonami oksoniowymi. Wzrost pH gleby: - reakcje redoks, np. Fe(OH)3(s) + 3 H3O+(aq) + e- ! Fe2+(aq) + 6 H2O Zu|ywanie jonw oksoniowych powoduje wzrost warto[ci pH - pH gleb podtopionych jest wy|sze ni| gleb na terenach wy|ynnych. Iwona Flis-Kabulska, WBNS/WMP SNS UKSW Gleba Zbo|e, warzywa i owoce pochodz z ro[lin rosncych w glebie. SkBad chemiczny tego zrdBa pokarmu to przede wszystkim wgiel, wodr, tlen, fosfor, azot, potas, sd i wapD. Ro[liny pobieraj te pierwiastki z gleby, w ktrej rosn i przetwarzaj je na produkty, ktre stanowi nasz pokarm. Ka|da ro[lina wymaga innych skBadnikw od|ywczych, s one dostarczane przez system korzeniowy z gleby. Gleba zdrowa: - ma wBa[ciwo[ci fizyczne takie, ktre umo|liwiaj korzeniom penetrowanie do najmniejszych czstek, - ma wysok zdolno[ jonowymienn umo|liwiajc zastosowanie tych skBadnikw od|ywczych, ktre s potrzebne i - taki skBad chemiczny, jaki jest potrzebny ro[linie do optymalnego wzrostu. SkBadniki od|ywcze w glebie znajduj si w miejscach wymiany materii organicznej i iBw. WapD, magnez, jony amonowe, potas i wiele mikroelementw wystpuj jako kationy w szerokim zakresie pH gleby. Zdolno[ kationowymienna (CEC) gleby jest miar mo|liwo[ci gleby magazynowania skBadnikw pokarmowych i dostarczania ich rosncym ro[linom w miar potrzeby. Obecno[ miejsc wymiany w substancjach organicznych (kwasy fulwowe i huminowe, humus) wi|e si z grupami funkcyjnymi, np. grup karboksylow. SkBadniki organiczne to podstawowy skBadnik zdrowych gleb.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wykłady Mikro Makro
mikro i makro ekonomia zagadnienia do egzaminu
Badania mikro, makro i defektoskopowe
3 Ekonomia Podział na mikro i makro
Mikro Makro Perspektywa
wyklad 9 12 makro heller
tech mikro wyklad
mikro wykład VIII
tech mikro wyklad
makro wyklady
tech mikro wyklad
LAZAR syllabus Makro 1 wyklad Dz AK 2012
WYKŁAD 5 TEKTONIKA PŁYT LITOSFERY
tech mikro wyklad 07 SPI
makro wyklad 3

więcej podobnych podstron