Окилительно-восстановительные системы и окислительно-восстановительное состояние почв

В почвах обычно присутствует не одна, а несколько окислительно-восстановительных систем.

Например, наиболее часто в почвах встречаются следующие системы: О₂ – О^-2; Fe⁺³ – Fe⁺²; Mn⁺⁴ – Mn⁺³ – Mn⁺²; NO₃^- - NO₂^-; H₂ – H⁺; SO₄^-2 – S^-2; CO₂ – CH₄. Минеральные окислительно-восстановительные ситемы.

Еh (ОВП) – характеризует обычно ту систему, формы которой в почвах преобладают. И эта преобладающая система, носит название потенциалопределяющей системы. Чаще всего в почвах потенциалопределяющей системой является кислород. Он очень хороший окислитель. Кислород молекулярный из атмосферы проникает в почвенный воздух и почвенный раствор. Практически все химические реакции в почвах протекают в растворах (в водной среде). Иногда сама вода может выступать в качестве окислителя или восстановителя. 2Н₂О - 4е^- ↔ О₂↑ + 4Н⁺ (окисление воды). Распаду воды способствует бактериальная микрофлора, а также высокодисперсные глинистые минералы и окислы (обладающие большой удельной поверхностью) – выступают как катализаторы. В автоморфных почвах окислительно-восстановительные реакции минеральных и органических веществ протекают при участии воды. Например, реакция окисления магнетита до гематита: 2Fe₃O₄ + H₂O ↔ 3Fe₂O₃ +2H⁺ +2e^-

 Хорошими окислителями являются Fe⁺³, Mn⁺⁴, S⁺⁶, но их, как правило, меньше в почвах, чем кислорода. Восстановителями в почвах чаще всего являются продукты жизнедеятельности микроорганизмов – а также продукты анаэробного распада органического вещества. Значительно реже Fe⁺², Mn⁺².

Верхний предел Еh в почвах при достаточном доступе кислорода +600+700 мв. – нижний предел +100-100мв. при накоплении восстановленных форм соединений, в том числе Н⁺.

Для разных типов почв, а так же для разных генетических горизонтов характерны определенные пределы ОВП. При этом надо отметить, что почва обладает окислительно-восстановительной буферностью, т.е. обладает способностью противостоять изменению ОВП при воздействии на нее различных факторов. Разные по генезису почвы имеют разные величины буферности. Буферность почв по отношению к ОВП зависит: 1. от содержания гумуса и его качественного состава, 2. от содержания несиликатного железа (от степени гидратации железистых окислов), 3. от содержания других соединений, способных окисляться или восстанавливаться.

Сравним две разных по генезису почвы, каштановую и дерно-подзолистую. При одинаковой влажности ОВП в подзолистой почве изменяется быстрее, чем в каштановой. Каштановые почвы более устойчивы к изменению окислительно-восстановительного потенциала и быстрее восстанавливают ОВП до его первоначального значения. Дерново-подзолистые почвы менее гумусированы, с фульватным типом гумуса, содержат много несиликатного железа – обладают низкой буферностью.

Понятие окислительно-восстановительная емкость – отвечает максимальному количеству восстановителя или окислителя, которое может быть связано с почвой. Эта величина обычно устанавливается экспериментально. На почву воздействуют определенным окислителем или восстановителем (например, KMnO₄) и измеряется количество в почве компонентов устойчивых к окислителям или восстановителям. Емкость выражается в мг/экв. На 100 г почвы. Дерново-подзолистая почва имеет окислительно-восстановительную емкость – 52 мг/экв, чернозем – 466 мг/экв.

По окислительно-восстановительному состоянию почвы подразделяются на две группы: 1. с преобладанием окислительных условий, 2. с преобладанием восстановительных условий. В первую группу входят большинство автоморфных почв. Вторая группа это в основном гидроморфные почвы. В этих почвах наблюдается резкая смена окислительно-восстановительных условий по профилю, величина ОВП резко снижается в глеевых горизонтах (+100-100 мв.). Для болотных почв характерны стабильные низкие показатели -200мв.

ОВП почв очень динамичен, и зависит не от одного какого-то фактора, а от нескольких: режима влажности, степени аэрации, от интенсивности микробиологической деятельности.

Не всегда избыточное увлажнение влечет за собой уменьшение ОВП. В случаях когда почвенный раствор обогащен кислородом ( при ливневых дождях и промывном типе водного режима) ОВП сохраняется высоким.

Влияние температуры косвенно, через интенсивность микробиологической деятельности. Например, при повышении температуры в гумусовом горизонте усиливается микробиологическая деятельность – идет интенсивное поглощение кислорода при этом понижается ОВП.

Разделение почв на две группы по преобладанию окислительных или восстановительных процессов недостаточно для решения прикладных и генетических задач.

На основе экспериментальных данных Каурычев предлагает более детальную группировку почв по окислительно-восстановительным режимам.

1. почвы с абсолютным господством окислительных режимов. 2. почвы с господством окислительных режимов. 3. почвы с контрастным окислительно-восстановительным режимом. 4. почвы с господством восстановительных условий по всему профилю.

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Школа естественных наук

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: