Модуль 1. Изучение состава, свойств и строения минеральных и органических компонентов почв

Раздел I. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И СОСТАВ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОЧВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ, ПУТИ ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ (12 часов)

Тема 1. Предмет, методы и задачи химии почв как специализированного раздела почвоведения. Краткая история развития учения о химии почв (1 час).

Химия почв как раздел науки о Земле (Почвоведения). Задачи ее в изучении свойств и процессов, происходящих в почвах. История развития дисциплины – Химия почв. Три основных направления в истории развития: изучение почвенного гумуса, изучение поглотительной способности почв, разработка минерального питания растений.

Тема 2. Строение, свойства и состав минеральных почвенных компонентов. Пути трансформации (внутрипочвенного выветривания) их (5часов).

Первичные породообразующие минералы (скелет почвы), внутрипочвенное выветривание этих минералов (гидратация, гидролиз, окислительно-восстановительные реакции). Синтез вторичных глинистых минералов, основные группы глинистых минералов их строение и свойства. Роль вторичных минералов (минералов – простых солей оксидов и гидрооксидов, глинистых минералов) в процессах почвообразования.

Тема 3. Строение, состав и свойства органической части почв. Гумификация (синтез гумусовых кислот) (6 часов).

Номенклатурная схема подразделения гумусовых веществ почвы по Д.С.Орлову. Органическое вещество почв и процессы его трансформации. Гумус почв, соединения неспецифической и специфической природы. Гипотезы гумификации. Органно-минеральные соединения.

Раздел I I. ЭЛЕМЕНТНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ (6часов)

Тема1. Педоморфные элементы (4часа).

Кремний и его соединения в почвах. Алюминий, формы нахождения и его соединения в почвах. Железо, содержание, образование минеральных и органно-минеральных соединений, формы нахождения в почвах с разными окислительно-восстановительными условиями. Элементы щелочных и щелочноземельных металлов их роль в процессах почвообразования и плодородия почв. Марганец, разнообразие соединений и форм. Элементы биогены, фосфор, сера и азот их биологический круговорот.

Тема2. Микроэлементы. Загрязнение почв тяжелыми металлами. Радионуклеидами (2часа).

Микроэлементы необходимые для нормальной жизнедеятельности растений: медь, цинк, молибден, кобальт, соединения в почвах и роль в биохимических процессах. Микроэлементы (тяжелые металлы) токсичные для живых организмов: свинец, кадмий, ртуть. Загрязнение почв этими элементами. Радиоактивность почв.

Модуль 2. Межфазные взаимодействия (твердая-жидкая фазы)

Раздел I. ИОННООБМЕННАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ (6часов)

Тема1. Поглощение катионов и анионов почвой (3часа)

Понятие почвенного поглощающего комплекса по Гедройцу. Виды поглотительной способности. Физико-химическая поглотительная способность, поглощение катионов и анионов. Почвенная кислотность и щелочность. Буферность почв.

Тема2. Почвенные растворы (3часа)

Концентрация и активность ионов солей в почвенных растворах. Потенциалы элементов питания и потенциальная буферная способность почв. Окислительно-восстановительные реакции и процессы в почвах.

 

II. Структура и содержание практической части курса

 

Лабораторные работы «Показатели и методы оценки группового (фракционного) состава соединений химических элементов в почвах» (48 часов)

Занятие 1. Определение железа несиликатных соединений по методу Мера-Джексона  (9 часов)

Занятие 2. Определение железа «аморфных» (оксалатнорастворимых) соединений по Тамму (6часов)

Занятие 3. Определение показателей группового состава соединений железа (3часа).

Занятие 4. Определение обменного алюминия по Зонну и Гахамани (6часов).

Занятие 5. Определение «экстрагируемого» алюминия (6 часов).

Занятие 6. Определение несиликатных соединений алюминия по Дюшафуру-Сушье (9 часов).

Занятие 7. Определение аморфных соединений алюминия в вытяжке Тамма (6часов).

Занятие 8. Определение показателей группового состава соединений алюминия (3часа).

 

III. Контроль достижений целей курса

 

Контрольные работы

Тема1. C остав, свойства минеральных компонентов почвы

1. Какие минералы составляют скелет почвы?

2. Почему минералы называют породообразующими?

3. Что лежит в основе образования силикатов?

4. Что такое изоморфные замещения к чему они приводят?

5. Ионный радиус какого элемента близок к ионному радиусу гексагональных пустот?

6. Выветривание силикатов, реакция гидролиза.

7. При каких условиях образуются латеритные коры выветривания?

8. В каких условиях происходит накопление легкорастворимых солей, очередность их аккумуляции.

9. В каких почвах обнаруживаются первые зональные аккумуляции солей?

10. Структурная ячейка гидроаргеллита.

11. Кокой минерал присутствует в бокситовых рудах

12.  В каких почвах образуются аллофаны?

13. Почему каолинит не набухает?

14. Симметрична ли структурная ячейка у монтмориллонита?

15. Чем почвенные хлориты отличаются от первичных хлоритов?

 

Тема2. C остав, свойства органических компонентов почвы

 Органическое вещество почв и почвенный гумус это одно и то же или нет?

1. Группы веществ входящие в состав гумуса.

2. Аминокислоты могут быть компонентом почвенного гумуса или это компонент живой природы, если да, то какие свойства они несут?

3. К какой группе неспецифических соединений относится лигнин?

4. Назовите функциональные группы, входящие в состав гумуса, какие из них наиболее реакционноспособны?

5. Деление гуминовых кислот по элементному составу, что положено в основу этого деления?

6. Какова структура гуминовой кислоты по представлению Комисарова, Логинова и Орлова?

7. Химические свойства гуминовых кислот, способность образовывать соли.

8. Сходства и различия между гуминовыми и фульвокислотами.

9.  Что представляет собой гумин и почему он плохо изучен?

10. Какие соли гуминовых кислот называются псевдорастворимыми и их роль в процессах почвообразования.

11. Какие формы химических связей формируют глино-гумусовые адсорбционные комплексы?

 

Тема3. Элементный химический состав почв

 

1. Понятие педоморфные химические элементы.

2. Понятие тяжелые металлы, какие химические элементы входят в эту группу.

3. Какие факторы влияют на растворимость кремния.

4. Формы нахождения железа в почвах

5. Какие почвенные условия влияют на растворимость марганца.

6. Физиологическая роль молибдена.

7. Радиоактивность почв природная и антропогенная

 

 

Тема4. Показатели и способы оценки катионообменных свойств почвы

1. Назовите виды поглотительной способности почв по Гедройцу.

2. Какие заряды преимущественно несут почвенные коллоиды?

3. Какой фактор влияет на заряд у коллоидов-амфолитоидов?

4. С чем связана способность почв к ионному обмену – катионному и анионному.

5. Стадии обмена катионов по Иванову.

6. Что характеризует величина емкости катионного обмена почв?

7. Какие обменные катионы почвоведы рассматривают в качестве обменных катионов, а какие в качестве обменных оснований?

8. Какие катионы обусловливают обменную кислотность почв?

9. Что определяет щелочность почв?

 

Тема5. Почвенные растворы

1. Что такое почвенные растворы?

2. В каких единицах выражают концентрацию и что такое активность?

3. Уравнение материального баланса

4. Понятие о буферности почв

5. Что такое доминирующая буферная система. Какие системы будут работать при подкислении почв?

6. Окислительно-восстановительный потенциал, уравнение Нерста.

7. Обратимость-необратимость окислительно-восстановительных процессов

 

Вопросы к экзамену:

1.Первичные силикаты почв; структура, состав, изоморфные замещения.

2.Выветривание первичных силикатов; гидратация, гидролиз, окислительно-восстановительные реакции.

3.Минералы – простые соли. Закономерности распределения в почвах.

4.Минералы окислы и гидроокислы кремния и алюминия.

5.Окислы и гидроокислы железа.

6.Алюмосиликаты; группа каолинита – структура, состав, свойства.

7.Алюмосиликаты; группа монтмориллонита – структура, состав, свойства.

8.Алюмосиликаты; гидрослюды, хлориты, вермикулиты, смешаннослойные минералы – структура, состав, свойства.

9.Каталитическая роль глинистых минералов.

10. Химический элементный состав почв.

11. Геохимия кремния.

12. Геохимия алюминия.

13. Геохимия железа.

14. Марганец в почвах с переменным окислительно-восстановительным режимом.

15. Геохимия щелочных и щелочноземельных элементов (калий и натрий, кальций и магний).

16. Соединения серы в почвах.

17. Соединения азота в почвах, круговорот азота.

18. Минеральные соединения углерода, их роль в актуальной кислотности.

19. Экология почв. Тяжелые металлы как загрязнители почв.

20. Экология почв. Радиоактивное загрязнение почв.

21. Микроэлементы (медь, цинк, молибден, кобальт) их роль в жизнедеятельности растений.

22. Органическое вещество неспецифической природы, углеводы.

23. Органическое вещество неспецифической природы, ароматические соединения (лигнин).

24. Органическое вещество почв специфической природы, гуминовые кислоты, строение, состав, свойства.

25. Органическое вещество почв специфической природы, фульвокислоты, гумин – строение, состав, свойства.

26. Гумусное состояние почв.

27. Гумификация растительных остатков по Дюшафуру (биологическая, абиологическая) – на примере лигнина и целлюлозы.

28. Схема процесса гумификации по Кононовой и Александровой.

29. Органо – минеральные соединения в почвах, их роль в процессах почвообразования.

30. Поглотительная способность почв. Электрохимические свойства почвенных коллоидов.

31. Поглотительная способность почв, адсорбционные свойства почвенных коллоидов.

32. Адсорбция физико-химическая, поглощение катионов.

33. Адсорбция физико-химическая, поглощение анионов.

34. Почвенная кислотность, актуальная кислотность.

35. Обменная кислотность почв, гипотезы ее возникновения.

36. Гидролитическая кислотность почв, методы ее устранения.

37. Щелочность почв, методы ее устранения.

38. Почвенные растворы, энергетические характеристики реальных растворов.

39. Буферная способность почв, кислотно-основные буферные системы почв.

40. Буферная способность почв по отношению к загрязняющим веществам.

41. Окислительно-восстановительный потенциал и режимы почв.

 

V. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:                                           

1.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. Изд-во Высшая школа. Москва, 2005, 561 с. http: //www.pochva.com/? content=3& book_id=02!

2. Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе. Изд-во МГУ, 2007, 95 с. http: //www.pochva.com/? content=3& book_id=10!

3. Трофимов С.Я., Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Минеральные компоненты почв. Изд-во МГУ, 2007, 103 с. http: //www.pochva.com/? content=3& book_id=04!

4. Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен. учебное пособие по некоторым главам химии почв. Издательство: Гриф и К, 2009 г. 174. http: //www.pochva.com/? content=3& book_id=04!

5.Ионный обмен и адсорбция в почвах. Учебное пособие. Изд-во МГУ, 2008, 97 с.

                                          

б) дополнительная литература:

1. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л., 1980.

2. Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах. М., 1983.

3. Горбунов Н.И. Поглотительная способность почв и ее природа. М., 1948.

4. Зонн С.В. Железо в почвах. М., 1982.

5. Каурычев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М., 1982.

6.. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М., 1963.

7. Ремезов Н.П. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. М., 1983.

8. Чернов В.А. О природе почвенной кислотности. М., 1947.

 

 

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Школа естественных наук

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Химия почв»

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: