Щелочность и кислотность почв

По формам проявления кислотных и щелочных свойств почв принято различать актуальную и потенциальную кислотность и щелочность.

Актуальные кислотность и щелочность характеризуются концентрацией ионов водорода и гидроксила в почвенном растворе.

Степень кислотности и щелочности почвенных растворов, вытяжек и суспензий оценивают величиной рН. Количественно кислотность и щелочность определяют по содержанию титруемых, соответственно, щелочами (обычно NaOH) или кислотами (НС1) веществ, обладающих кислыми или щелочными свойствами.

На практике чаще измеряют рН водной вытяжки или водной суспензии, а не рН почвенных растворов. Кислотность почвенных растворов связана с присутствием в почвах свободных органических (главным образом гумусовых) и неорганических (преимущественно угольной) кислот и других органических и минеральных соединений, способных оказывать влияние на кислотно-основное равновесие в почвенных растворах. Среди таких органических ком­понентов почв следует назвать соединения, содержащие фенольные ОН-группы, а среди минеральных компонентов – соединения, содержащие катионы А1³⁺ и Fe³⁺, кислотные свойства которых соизмеримы с кислотными свойствами таких кислот, как угольная и уксусная.

В водных растворах, как известно, произведение констант основности и кислотности соответствующих кислотно-основных пар равно ионному произведению воды. Ионное произведение чистой воды меняется при атмосферном давлении от 0,1139 • 10^–14 (0°С) до 9,614 • 10^–14 (60°С), а около 25°С имеет значение 1,008 • 10^–14. Поэтому для почвенных растворов обычно принимают:

К_аК_b=10^–14 или рК_а + рК_b= 14, (10)

где К_аи К_b – константы кислотности и основности соответственно;

рК_аи рК_b – отрицательные логарифмы соответствующих констант.

Для наиболее характерных сопряженных кислотно-основных пар, встречающихся в почве, кислотность и основность характеризуются следующими значениями рК_а и рК_b(по Л. А. Воробьевой):

рКb	Реакция	pKa
0,2	S2– + H2O HS– + OH–	13,8
1,6	РО + Н2О HPO + OH–	12,4
3,7	Cо +Н2О HCO + OH–	10,3
4,6	H3SiO +Н2О H4SiO4 + OH–	9,4
4,9	H2BO + Н2O Н2ВО3 + ОН–	9,1
6,8	НРО +Н2O Н2РО + ОН–	7,2
7,0	HCO + Н2О Н2СО3 + ОН–	7,0
7,6	HS– + H2O Н2S + ОН–	6,4

Сравнение значений констант основности соответствующих кислотно-основных пар показывает, что наиболее сильными основными свойствами в почвах обладают ионы S^2–, PO и СО .

Определенного вклада в щелочность следует ожидать и от ионов H₃SiO и Н₂ВО . Однако в реальных условиях, поскольку вклад в формирование щелочности зависит не только от константы основности, нои от концентрации соответствующих ионов, в большинстве случаевщелочность определяется присутствиемкарбонат-ионов. Рассмотренное ранее при анализекарбонатного равновесия в природных водах уравнение позволяет связать активность ионов водорода в растворе с равновесным значением парциального давления СО₂ над ним и произведением растворимости карбоната кальция, характеризующим твердую фазу карбонатной системы:

, (11)

где а_Н+ – активность ионов водорода в растворе;

Рсо₂ – парциальное давление СО₂;

К₁и К₂– константы диссоциации угольной ки­слоты по первой и второй ступеням соответственно;

К_Г(СО2) – константа Генри для диоксида углерода;

g_Са²⁺ и g_hco – коэффициенты активности соответствующих ионов;

ПР_СаСО3– произведение растворимости карбоната кальция.

В случае, когда почвенные воды находятся в равновесии с атмосферным воздухом и кальцитом, рН раствора составит около 8,3. Присутствие магнезита MgCO₃ может увеличить рН до 10,0 -11,0. В случае отсутствия карбонатов кальция и магния в почве и увеличения концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе рН раствора снижается и при содержании СО₂, равном 5 -10 % (об.), может упасть примерно до 4.

Потенциальные кислотность и щелочность почв проявляются в результате различных воздействий на почву. В настоящее время понятие потенциальной кислотности почв разработано значительно более подробно, чем понятие потенциальной щелочности, сведений о которой недостаточно.

Потенциальную кислотностьпочв принято определять при воздействии на почву растворов хлорида калия (обычно 1 н. раствор КС1) – обменная кислотность – или растворов гидролитически щелочной соли (обычно 1 н. раствор CH₃COONa) – гидролитическая кислотность.

Обменную кислотность оценивают по величине рН солевой вытяжки. Для количественного определения кислотности солевую вытяжку титруют раствором щелочи.

В случае обработки почвы раствором КСl возможны следующие реакции обмена катионов почвенно-поглощающего комплекса:

ППК-Н⁺ + КСl ® ППК-К⁺ + НСl; (12)

ППК-А1³⁺ + 3КСl ® ППК-К + А1Сl₃.(13)

В дальнейшем, при титровании солевой вытяжки раствором NaOH, в реакцию вступают НС1 и А1С1₃:

HCl + NaOH ® NaCl + Н₂О; (14)

AlCl₃ + 3NaOH ® 3NaCl + А1(ОН)₃. (15)

Ионы А1³⁺, выделенные из почвенно-поглощающего комплекса в раствор, оказывают влияние на степень кислотности, поскольку в водных фазах образуются ионы A1(OH) и А1(ОН)²⁺.

Процесс ионного обмена, протекающий при обработке почвы раствором CH₃COONa, можно представить уравнением:

ППК-Н⁺+ CH₃COONa ® ППK-Na⁺ +CH₃COOH. (16)

Уксусная кислота, образующаяся в этом случае, как известно, значительно слабее, чем соляная, выделяющаяся при обработке почв растворами КСl. Поэтому процесс обмена по реакции (16) протекает более глубоко, чем по реакции (12), и величина гидро­литической кислотности всегда выше, чем величина обменной ки­слотности. Значения рН водной вытяжки после обработки почвы 1 н. раствором CH₃COONa обычно находятся в интервале 6,2 - 7,5 в отличие от рН 3,0 - 6,5, характерного для случая обработки почв раствором КС1. Интервал рН 6,2-5-7,5 соответствует области минимальной растворимости А1(ОН)₃, поэтому, хотя А1³⁺ и оказывает влияние на величину гидролитической кислотности и участвует в обмене катионов, в водной вытяжке, полученной при обработке почв раствором CH₃COONa, соединений алюминия практически нет.

Изучение природы потенциальной кислотности почв, как отмечал в своих работах Д. С. Орлов, имеет не только важное теоретическое или познавательное значение, но от решения этого вопроса зависит и правильный выбор приемов борьбы с почвенной кислотностью.

Как показали экспериментальные исследования, для почв характерен самопроизвольный переход от насыщения катионами Н⁺ к насыщению А1³⁺. Так, любые почвы тем или иным способом можно насытить катионами Н⁺ и перевести их в состояние, когда в составе обменных катионов будут преобладать катионы водорода, однако со временем в такой почве в составе обменных катионов появятся катионы А1³⁺, количество которых постепенно будет увеличиваться.

Д. С. Орлов объясняет этот процесс на примере трансформации кристаллической решетки каолинита следующим образом: на сколе кристалла каолинита образуются избыточные отрицательные заряды, удерживающие обменные катионы. При обработке таких кристаллов растворами кислот происходит обмен катионов металлов на ионы Н⁺. Однако, поскольку катионы Н⁺ имеют значительно меньшие размеры, чем катионы металлов, они способны мигрировать во внутренние слои решетки. В дальнейшем они способны вступать во взаимодействие с ОН-группами и образовывать молекулы воды или новые ОН-группы, соединяясь с атомами кислорода. В результате таких преобразований ион А1³⁺, занимавший центральное место в алюмогидроксильном октаэдре, превращается в ион A1(OH) (или А1(ОН)²⁺) и становится способным к ионному обмену с катионом другого металла. Часть кристаллической решетки алюмосиликата при этом разрушается. Такие циклы превращений «почва-Ме ® почва-Н⁺ ® почва-А1³⁺® почва-Ме» могут повторяться из года в год, вызывая разрушение алюмосиликатной составляющей почв.

Примеры решения задач

Пример 17. Для почвы с буферной емкостью

БЕ = 22 ммоль Н⁺/(кг • рН)

рассчитайте буферную емкость в кг Н⁺/(га- рН), полагая, что масса 1 га почвы равна 2500 т. Если почва первоначально имела pH₁ 5,0, определите рН почвы после поступления ионов Н⁺ из атмосферы и продуцирования их в почве в количестве до 3,5 кг Н+/(га • год) в течение 10 лет (рН₂) и последующего внесения 3,2 т/га порошка известняка, нейтрализующая способность которого составляет 80% таковой СаСО₃ (рН₃).

Решение. Решение задачи сводится к пересчету с учетом изменения размерности буферной емкости (БЕ):

БЕ = К•БЕ*;

БЕ* = 22 • 10^{–3 ,}

где М_почв – масса почвенного слоя на 1га, кг;

М_н – молярная масса атомов водорода, г/моль;

БЕ* = 22 ^· 10^{–3 ·} 2500 ^· 10^{3 ·} 10^–3 = 55 [кгН⁺/(га ^· рН)].

Определение рН почвы основывается на уравнении баланса с учетом продуцирования и поступления ионов водорода из различных источников.

Количество поступивших в почву ионов водорода (М_н+) в соответствии с условием задачи должно быть равно:

М_Н+ = БЕ ^· (pH₁ – рН₂).

Отсюда можно получить значение рН₂:

рН ₂=

рН₂ =

На этой стадии внесение 3,2 т СаСО₃ на 1 га почвы приводит к повышению рН почвы до рН₃:

m_CaCOзW = БЕ ^· К(рН₃ – рН₂)

где К – коэффициент, учитывающий величину заряда иона кальция, а также пересчет буферной емкости по водороду на карбонат кальция;

W –учитывает реальную нейтрализующую способность карбоната кальция – 80%.

Отсюда получаем:

рН₃ =

Ответ: БЕ = 55 кг Н⁺/(га ^· рН); рН₂ = 4,4; рН₃ = 5,3.

Пример 18. Потребность в извести почвы с рН 5,2, предназначенной для производства сельскохозяйственных культур, равна 8 т СаСО₃/га. Рассчитайте, сколько времени должно было бы пройти после внесения этого количества извести до его следующего внесения, если предположить, что фермер позволил рН снизиться до 6,0. Примите, что после внесения в почву карбоната кальция значение рН должно достичь 6,7. Известно, что ежегодное поступление ионов водорода в почву составляет: в результате дыхания – 4,4, нитрификации – 2,0, поглощения питательных веществ – 0,7 и атмосферных поступлений – 1,3 кг Н⁺/(га ^· год).

Решение. В основе решения задачи лежит представление о существовании диапазона концентраций ионов водорода (рН), оптимальных для развития сельскохозяйственных растений. Примем для решаемой задачи оптимальную величину рН, равную 6,7. Тогда потребность

СаСО₃ = БЕ ^· DрН,

где БЕ – буферная емкость;

DрН – изменение рН.

БЕ = [т СaCO₃/(pH ^· га)]

В соответствии с условием задачи определим необходимое количество СаСО₃ для доведения рН почвы до 6:

потребность СаСО₃ (рН 6) = 5,3 ^· (6 – 5,2) = 4,2 (т СаСО₃/га).

Таким образом, оставшаяся часть СаСО₃ [m_ост = 8 – 4,2 = 3,8 (т)] идет на взаимодействие с поступающими из различных источников ионами водорода по уравнению:

СаСО₃ + 2Н⁺ ® Са²⁺ + Н₂О + СО₂­

Количество молей СаСО₃ и Н⁺ составит:

= 38(кмоль),

где М_СаСОз – молярная масса карбоната кальция, равная 100 кг/кмоль.

Сумма всех поступлений ионов водорода в почву n_H+ равна:

= 8,4 [кмольН⁺/(га ^· год)].

Поскольку реагенты вступают в реакцию в стехиометрическом соотношении СаСО₃:Н⁺ = 1:2, с учетом материального баланса искомое выражение для определения времени можно записать следующим образом:

,

где t– времядо следующего внесения в почву СаСО₃;

= 9 (лет).

Ответ: до следующего внесения извести в почву должно пройти 9 лет.

Соединения азота в почве

Основное количество соединений азота сосредоточено в верхнем почвенном горизонте и представлено главным образом органическими соединениями. В среднем на долю азота приходится около 5% от массы органического вещества почвы, что составляет обычно 0,02-0,4% от массы пахотного слоя почв. Помимо органических соединений (гумусовые вещества и растительные остатки), азот в почве присутствует в виде неорганических компонентов в почвенном воздухе, почвенном растворе и в обменном или фиксированном состоянии входит в состав твердой фазы почв.

Среди органических соединений азота от 20 до 50% составляют аминокислоты, присутствуют также амиды, аминосахара и гетероциклические соединения. Около 50% органических соединений азота остаются неидентифицированными. Все органические соединения азота можно разделить на легко разлагаемую и стабильную фракции. На долю первой приходится обычно менее одной трети всего органического азота почвы.

Органические соединения азота, содержащиеся в почве, являются основным резервом для питания растений. В результате процессов химической и, преимущественно, биохимической трансформации этих соединений происходит образование доступных для растений веществ, протекает так называемый процесс мобилизации азота. Даже бедные почвы, например дерново-подзолистые, содержат в пахотном слое до 4 г/гаазота. Этого количества при его полной мобилизации было бы достаточно для созревания урожая в течение 50-60 лет. Однако такая мобилизация азота привела бы к полному разрушению гумусовых веществ, и почвы утратили бы все свои агрономически ценные свойства.

Соединения азота всегда содержатся в поступающих в почву растительных остатках и мобилизуются в процессе их разложения. Особенно интенсивно этот процесс протекает на ранних стадиях распада растительных остатков, когда соотношение массы углерода и азота в них ниже 20. В дальнейшем скорость поступления соединений азота определяется скоростью разложения органического вещества почвы. Обычно в полевых условиях в результате процессов разложения в почву ежегодно переходит от 1 до 3% азота, содержащегося в органическом веществепочв.

В почвенном воздухе соединения азота представлены молекулярным азотом, аммиаком, гемиоксидом, оксидом и диоксидом азота.

При газовом обмене с атмосферным воздухом часть почвенного азота теряется. Так, по данным Б. Н. Макарова, например на дерново-подзолистых и суглинистых почвах, в среднем за период с мая по август на полях без внесения азотных удобрений теряется только в виде NO₂ до 0,2 т азота на каждом гектаре. Внесение азотных удобрений увеличивает количество соединений азота, поступа­ющих в атмосферу, что особенно заметно в первый год. В целом, если принять во внимание данные о возможном переходе 27% азота из удобрений в газовую фазу и считать доли молекулярного азота и N₂O в газовой фазе одинаковыми, при внесении 90 кг азота на гектар почв в атмосферу может выделиться 12 кг N₂, 19 кг N₂O и 0,8 кг NO₂.

Экспериментальные измерения состава приземного воздуха, проведенные Б. Н. Макаровым, показали, что в зависимости от гидротермических условий содержание диоксида азота в призем­ном слое колеблется от 0 до 8 ^· 10^–7 %(об.) и в среднем составляет 4 ^· 10^–7 %(об.), доля аммиака изменяется от 0 до 9 ^· 10^–6 %(об.).

Главными источниками образования газообразных соединений азота в почве являются протекающие при участии микроорганизмов процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации.

Аммонификация – это процесс разложения органических веществ, протекающий с участием специфических аммонифицирующих микроорганизмов. В результате этого процесса в почвенном воздухе появляется газообразный аммиак, а в почвенном растворе – ионы аммония.

Ионы аммония вступают во взаимодействие с почвеннопоглощающим комплексом, причем часть ионов NH в результате такого взаимодействия может потерять подвижность. Обычно в почвах содержание связанного с ППК обменного аммония на порядок выше, чем свободного. Поэтому концентрация ионов NH в почвенном растворе невелика.

Процесс фиксации ионов аммония можно рассмотреть на примере связывания ионов аммония минералом иллитом. Расположенные на внешней поверхности кристалла и его сколах ионы NH могут легко вступать в реакции замещения и являются обменными катионами. Ионы аммония и калия способны проникать и в области межпакетных промежутков. В этом случае они теряют способность к обмену и превращаются в катионы, фиксированные твердой фазой почв. Способность минералов фиксировать ионы NH определяется их строением, степенью выветривания и степенью насыщения решетки катионами К⁺ и меняется от нескольких смоль (р⁺)/кг до 10-12 смоль (р⁺)/кг.

Неорганические соединения азота присутствуют в почве в виде NH и NO , лишь в некоторых щелочных почвах могут встречаться небольшие количества ионов NO . Соотношение NH /NO в почве определяется наличием условий для нитрификации, которая угнетается при низких значениях рН и анаэробных условиях в почве. Там, где нет препятствий для нитрификации, большая часть азота представлена нитратами, и их содержание в почвенном растворе изменяется от 50 до 150 мг/л.

Окисление аммиака микроорганизмами протекает в два этапа. На первом этапе под воздействием бактерий Nitromonas происходит окисление ионов NH до ионов NO . Образующиеся на этой стадии соли азотистой кислоты подвергаются дальнейшему окислению, которое протекает с участием бактерий Nitrobacter. При этом ионы NO переходят в NO .

В процессе нитрификации в почву поступают ионы водорода:

NH + 2O₂® NO + H₂O + 2H⁺

Поэтому процессы нитрификации сопровождаются закислением почв, и при длительном применении аммонийных удобрений необходимо предусматривать компенсирующее известкование почв. При рН 7, Т = 25°С и достаточной аэрации почвы, когда окислительно-восстановительный потенциал почвенного раствора составляет 0,4-0,5 В, скорость нитрификации аммония может достигать 10-20 кг/(га ^· сут). Если аэрация почв затруднена и окислительно-восстановительный потенциал ниже 0,35 В, нитрификация может прекратиться, и в почве начнутся процессы денитрификации.

Денитрификация – процесс восстановления, в результате которого происходит образование газообразных соединений азота, выделяющихся в атмосферу. Различают два пути денитрификации: косвенный, или химический, и прямой, или биологический. Косвенный процесс денитрификации связан с протеканием химических реакций:

R-NH₂ + HNO₂ ® R-ОН + N₂ + Н₂О (18)

(NH₂)₂CO + 2HNO₂ ® 2N₂ + СО₂ + 3Н₂О (19)

2HNO₃ NО + NO₂ + Н₂О + О₂ (20)

3HNO₂ 2NO + HNO₃ + H₂O, (21)

где R – органические радикалы.

Разложение азотной и азотистой кислот следует отнести к основным процессам косвенной денитрификации в кислых почвах при рН < 5,5. Для таких почв отмечалось заметное увеличение содержания диоксида азота в почвенном воздухе, что укалывает на преимущественное протекание процесса разложения ионов NO . Небиологическому восстановлению нитритов могут способствовать ионы Cu²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ и увеличение содержания органических компо­нентов с фенольными ОН-группами. В некоторых предварительно стерилизованных почвах в течение 10 дней содержание нитритного азота уменьшалось в результате процессов косвенной динитрификации в 3 раза. Однако, как отмечается многими исследователями, косвенная денитрификация играет значительно меньшую роль в процессах восстановления соединений азота, чем биохимическая денитрификация.

Различают два типа процессов биохимической денитрификации: специфическую, или диссимиляторную, и неспецифическую денитрификацию. В процессе диссимиляторной денитрификации про­исходит восстановление нитратов до молекулярного азота в результате переноса электронов с субстрата (донора электронов) на нитраты, при этом высвобождается необходимая для микроорга­низмов энергия. Неспецифическая денитрификация не выполняет энергетических функций. В этом процессе нитраты восстанавливаются преимущественно до нитритов. К неспецифической относят и ассимиляторную денитрификацию, при которой нитраты восстанавливаются до аммония. Неспецифическую денитрификацию часто рассматривают как первую стадию процесса денитрификации, при которой нитраты восстанавливаются до нитритов. Дальнейшее восстановление происходит в результате диссимиляторной денитрификации и протекает при участии микроорганизмов из родов Pseudomonos, Achromobacter, Micrococcus, Bacillus, Thiobacillus. Эти бактерии используют нитраты как источник энергии в отсут­ствие кислорода. Энергетический эффект этого процесса оценива­ется в 1760 кДж/моль. Суммарно процесс можно представить урав­нением:

С₆Н₁₂О_б + 4NO ® 6СО₂ + 6Н₂О + 2N₂. (22)

Подавляющее большинство денитрифицирующих бактерий при высокой концентрации кислорода могут перейти на обычное дыхание. Поэтому процесс денитрификации протекает и в аэробных, и в анаэробных условиях. Однако наиболее интенсивно этот процесс протекает в плохо дренированных почвах при величине рН раствора, близкой к нейтральной, температуре около 25°С и окислительно-восстанови-тельном потенциале почвенного раствора E_h < 0,35В ( < 5,9).

Необходимо отметить, что в процессе денитрификации часто происходит образование заметных количеств гемиоксида азота. Ежегодная эмиссия N₂O из почв, по данным Д. С. Орлова, может достигать 20-50 г/га. Как известно, инертный в тропосфере, гемиоксид азота, достигая стратосферы, разлагается с образованием оксида азота, нарушающего нулевой цикл озона. Поэтому увеличение количества образующегося в почве гемиоксида азота, которое связано с ростом использования азотных удобрений, может оказать разрушающее влияние на озоновый слой планеты.

Суммарно процесс трансформации неорганических соединений азота в почве можно представить схемой:

где k₁, k₂, k₃, k₄ – константы скоростей соответствующих реакций нитрификации и денитрификации;

Г – сумма газов N₂O. NO, NO₂. N₂.

Скорости соответствующих реакций зависят от температуры почв, рН, степени аэрации и, следовательно, окислительно-восстановитель-ного потенциала почвенного раствора, содержания влаги, органических веществ и ингибиторов. Реакции нитрификации относятся к реакциям первого порядка, а реакции денитрификации имеют нулевой порядок, поэтому можно записать:

(24)

(25)

(26)

(27)

Для средних условий почв соответствующие константы скоростей реакций равны: k₁ = 0,02 ч^–1, k₂ = 0,04 ч^–1, k₃= 0,015 мг ^· кг ^–1(N) ^· ч ^–1, k₄ = 0,01 мг ^· кг^–1(N) ^· ч^–1. Константа скорости процесса окисления ионов NO в нитрат-ионы k₂ в 2 раза превосходят константу скорости образования нитрит-ионов k₁,поэтому нитриты, как уже отмечалось, практически не накапливаются в почве. Значения констант k₃и k₄ в значительной степени зависят от окислительно-восстановительных условий и присутствия ингибиторов в почве.

Общие потери азота, удаляемого из почв в виде газообразных соединений, только с пахотных почв РФ составляют около 1,5 млн т азота в год. Для уменьшения потерь азота в некоторых случаях используют ингибиторы скорости процессов денитрификации. В качестве ингибиторов применяют такие соединения, как 2-хлор-6-трихлорметил-пиридин (торговое название N-serve) и 2-амино-4-хлор-6-метил-пиридин (торговая марка «Ам»). В общем виде литосферную ветвь глобального кругооборота азота можно представить схемой, предложенной Д. С. Орловым (рисунок 6). Природными источниками поступления соединений азота в почву являются соединения азота, присутствующие в атмосфере и поступающие с атмосферными осадками, азот атмосферы, фиксируемый бактериями, и азот, содержащийся в остатках живых организмов. К этим источникам все в больших количествах добавляются антропогенные поступления.

Органические остатки живых организмов подвергаются гумификации и аммонификации. Ионы NH частично усваиваются растениями, частично участвуют в процессах гумификации или связываются почвенно-поглощающим комплексом. Часть ионов вымывается с инфильтрационной влагой или подвергается процессу нитрификации. Нитрат-ион активно поглощается растениями, частично подвергается денитрификации, замыкая тем самым биохимический цикл азота, а частично переходит в подземные воды, что во многих случаях приводит к их загрязнению.

Рис. 6. Схема литосферной части глобального кругооборота азота

Примеры решения задач

Пример 19. Образец почвы был взят из верхнего горизонта влажной почвы. Из образца массой 50 г были экстрагированы 19-нитраты при помощи 200 мл 2 М КСl. Измеренная концентрация ионов NO составляла 6 мг/л. Содержание воды во влажной почве – 26 г/100 г абс. сухой почвы. Рассчитайте количество ионов NO в почве в миллиграммах на килограмм абс. сухой почвы (мг/кг). Какова концентрация нитрата в почвенном растворе? Рассчитайте количество ионов NO в верхнем слое почвы (2500 т/га) в килограммах на гектар (кг/га).

Решение. В качестве первого шага определим количество нитратов (m_NO ), которое было экстрагировано:

m_NO =V_эС _NO ,

где V_э – объем экстрагента, л;

С _NO – изморенная концентрация нитратов, г/л;

m_NO = 200 ^· 10^–3 – 6 ^· 10^–3 = 1,2 ^· 10^–3 (г).

Далее пересчитаем взятый образец влажной почвы на абсолютную сухую почву. Исходим из следующей пропорции:

126 г влажной почвы содержит 100 г абс. сухой почвы

50 г влажной почвы содержит X г абс. сухой почвы.

Таким образом, количество абсолютно сухой почвы в 50 г влажной почвы составит:

X = .

В 1кг абс. сухой почвы будет содержаться ионов NO :

.

0,030 (г /кг абс. сухой почвы) =

= 30 (мг /кг абс. сухой почвы).

Примем, что объем почвенного раствора равен объему воды, присутствующей во влажной почве. Таким образом, концентрация нитратов в почвенном растворе (С ) составит:

С = ,

где ρ– плотность почвенного раствора, для упрощения в этой задаче принятая равной 1 кг/л;

.

Общее количество нитратов М , содержащееся на 1 га почвы, может быть определено следующим образом:

М = ,

где М_почв – масса почвы на площади 1га;

m_обр – масса навески почвы (50г);

m – содержание нитратов в почве;

М =

Ответ: в 1кг абс. сухой почвы содержится 30 мг NO ; содержание NO в почвенном растворе – 0,12 г/л; содержание NO в верхнем слое почвы – 60 кг/га.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: