Đo độ chua của đất

Đất được gọi là chua nếu giá trị pH của pha dung dịch lỏng 1 mmol m-3. Đất nhiệt đới ẩm là ví dụ điển hình nhất về đất chua, cũng như đất rừng ở vùng ôn đới. Các hiện tượng kết hợp để tạo ra một nồng độ proton trong dung dịch đất và làm cho nó bị chua rất phức tạp và có tương quan với nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đo độ chua của đất Chương 11 ĐỘ CHUA CỦA ĐẤT11.1 Vòng tuần hoàn của proton Đất được gọi là chua nếu giá trị pH của pha dung dịch lỏng < 7,0. Điều kiện này gặp ởrất nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là đất được hình thành dưới điều kiện rửa trôi mạnh bởinước ngọt luôn chứa proton tự do với nồng độ > 1 mmol m-3. Đất nhiệt đới ẩm là ví dụ điểnhình nhất về đất chua, cũng như đất rừng ở vùng ôn đới. Các hiện tượng kết hợp để tạo ra một nồng độ proton trong dung dịch đất và làm chonó bị chua rất phức tạp và có tương quan với nhau. Điều này được thể hiện dưới dạng biểu đồtrong hình 11.1. Trong đó, các quá trình di chuyển trong phạm vi ngoài đồng có liên quan làmưa, tuyết, sương mù… (wetfall); dạng các hạt vô cơ và hữu cơ thể rắn lắng đọng tự nhiên haynhân tạo (dryfall) và sự di chuyển ngang của dung dịch đất dưới lớp đất mặt ở vùng đồi dốc(interflow). Dryfall Wetfall CO2(khÝ) Chất H+ (níc) Hydroxy polyme hữu cơ dung dịch đất HÊp thô sinh Phong ho¸ häc vµ gi¶i Các quá trình kho¸ng vËt phãng Interflow Hình 11.1 Các yếu tố vật lý, hoá học và sinh học ảnh hưởng tới giá trị pH của dung dịch đấtMỗi quá trình tự nhiên này có thể mang proton và các chất tan khác vào dung dịch đất xungquanh từ nguồn bên ngoài. Sự tồn tại của chúng và sự tồn tại của các quá trình xuất protontương ứng (ví dụ sự bay hơi, xói mòn do gió) nhấn mạnh rằng dung dịch đất là hệ thống nướctự nhiên mở, vì thế, với đầu vào là con người và tự nhiên và đầu ra có thể trội hơn nguyên nhânnội tại của thành phần hoá học của nó. Các chất thải công nghiệp (ví dụ các khí oxit lưu huỳnhvà nitơ) tạo nên mưa axit; các phân chứa đạm tạo điều kiện làm cho đất chua là các ví dụ phổbiến về đầu vào do con người. Các quá trình hoá học quan trọng có ảnh hưởng đến pH của dung dịch đất là sự phân lycủa axit carbonic (H2CO3*), các phản ứng axit-bazơ của mùn đất và các polyme hydroxynhôm và các phản ứng phong hoá khoáng vật. Sự hình thành axit cacbonic và phản ứng phân ly của nó trong dung dịch đất được thảoluận ở phần 1.4 và 2.5. Quan hệ toán học cơ bản về pH đất được thể hiện ở bài 7 chương 4:PCO2/(H+)(HCO ) = 107.8 (T = 298,15K)Công thức 11.1 cho thấy áp suất của CO2(g) (trong khí quyển) và hoạt độ của ion bicarbonatcho biết pH của dung dịch đất. Tính toán được dễ dàng bằng cách viết công thức ở dạnglogarit:pH -log(H+) = 7,8 + log(HCO ) - log PCO2 (11.2)Giá trị pH của dung dịch tinh khiết của H2CO , mà (H+) = (HCO ), có thể tính được bằngbiểu thức này một khi PCO2 đã xác định. Với không khí của khí quyển, PCO2 = 10-3,52 atmvà pH = 5,7; với không khí trong đất ở tầng B hay gần rễ cây, PCO2 = 10-2 atm và pH = 4,9.Do vậy giá trị pH gần 5,0 có thể được mong đợi trong dung dịch đất nếu sự phân ly axitcarbonic là phản ứng hoá học chi phối độ chua của đất.Các phản ứng axit - bazơ của mùn đất được bàn luận ở phần 3.3. Với đất trong đó có vòngtuần hoàn hoạt động của chất hữu cơ (ví dụ đất rừng, đất than bùn và đất đầm lầy, và Mollisolssử dụng mục đích nông nghiệp), các phản ứng này làm ảnh hưởng căn bản đến pH dung dịchđất. Các ví dụ được đưa ra ở công thức 3.3, 3.4 và 3.6. Các phản ứng trao đổi proton này cóthể được mô tả định lượng với hằng số trao đổi có điều kiện, nhưng mối quan hệ của chúng tớiđộ chua của đất được hiểu đầy đủ hơn trong giới hạn về khái niệm dung lượng trung hoà axitvà chất dẫn xuất của nó về pH, cường độ đệm, H.Dung lượng trung hoà axit (ANC) là số mole proton trên đơn vị thể tích hay khối lượng cần đểthay đổi giá trị pH của một hệ thống chất lỏng thành pH mà tại đó tổng điện tích từ ion khôngphản ứng với OH- hay H+ bằng không. Các ion sau được lấy như quy ước thành ion khôngnhận proton hay thuỷ phân trong vùng pH bình thường của dung dịch đất chua, 3,5-7,0 (hình6.1). Vấn đề còn lại bây giờ là khả năng hình thành phức chất, ANC của một dung dịch đấtđược biểu thị ở dạng nồng độ ion tự do:ANC = [Na+] + [K+] + 2[Ca2+] + 2[Mg2+] - [Cl-] - 2[SO ] - [NO3-] (11.3)với tất cả nồng độ có đơn vị mol/l. ANC biến mất khi đạt cân bằng điện tích trong dung dịchđất chỉ với ion ở vế phải công thức 11.3. Với sự có mặt của CO2(g) hoà tan, cân bằng điện tíchtổng quát trong dung dịch đất sẽ đòi hỏi cả proton với cation và OH-, HCO và CO vớianion:[Na+] + [K+] + 2[Ca2+] + 2[Mg2+] + [H+] - [Cl-] - 2[SO ] - [NO3-] - [OH-] - [HCO ] -2[CO ]=0 (11.4)Nó tiếp theo từ công thức 11.3 và 11.4, trong trường hợp này, ANC có thể ...