Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 2

HÓA HỌC CỦA ĐỊA QUYỂN (SOIL CHEMISTRY)Địa quyển là lớp vỏ cứng ngoài cùng nhất của Trái đất, bao gồm cả Thạch quyển và Thổ quyển, tại đây con người có thể khai thác thức ăn, nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu, năng lượng và các dạng tài nguyên khác phục vụ sự tồn tại và phát triển của mình.. Trên Trái Đất, địa quyển bao gồm lớp vỏ và tầng trên cùng nhất của lớp phủ (lớp phủ trên hoặc thạch quyển dưới), được kết nối với lớp vỏ. Độ dày của địa quyển dao động từ khoảng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình hóa học môi trường 2004 - Chương 2 CHƯƠNG 2 HÓA HỌC CỦA ĐỊA QUYỂN (SOIL CHEMISTRY)Địa quyển là lớp vỏ cứng ngoài cùng nhất của Trái đất, bao gồm cả Thạch quyển vàThổ quyển, tại đây con người có thể khai thác thức ăn, nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu,năng lượng và các dạng tài nguyên khác phục vụ sự tồn tại và phát triển của mình.. TrênTrái Đất, địa quyển bao gồm lớp vỏ và tầng trên cùng nhất của lớp phủ (lớp phủ trênhoặc thạch quyển dưới), được kết nối với lớp vỏ. Độ dày của địa quyển dao động từkhoảng 1,6km ở các sống lưng giữa đại dương tới khoảng 130km gần lớp vỏ đại dươngcũ. Độ dày của mảng thạch quyển lục địa là khoảng 150km.1 Các nguyên tố hóa học trong đấtCác nguyên tố hóa học trong đất là các nguyên tố chứa trong phần khoáng, hữu cơ củađất. Nguồn gốc của chúng có từ đất đá và khoáng tạo thành đất. Hàm lượng trung bìnhcủa thành phần nguyên tố hóa học ở trong đất và đá được trình bày trong bảng sau: Bảng 2.1: Hàm lượng trung bình của nguyên tố hóa học trong đá và đất (% khối lượng theo Vinogradov, 1950) Nguyên tố Trong đá Trong đất O 47,2 49 Si 27,6 33 Al 8,8 7,13 Fe 5,1 3,8 Ca 3,6 1,37 Na 2,64 0,63 K 2,6 1,36 Mg 2,1 0,6 Ti 0,6 0,64 H 1,5 C 0,01 2 S 0,09 0,085 Mn 0,09 0,085 P 0,08 0,08 N 0,01 0,01 Cu 0,01 0,002 Zn 0,005 0,005 Co 0,003 0,0008 B 0,0003 0,001 Mo 0,0003 0,0003Trong đá gần một nửa là oxi (47,2%), tiếp theo là silic (27,6%), tổng sắt và nhôm là13% và các nguyên tố Ca, Na, K, Mg, mỗi loại chiếm từ 2 – 3%. Các nguyên tố còn lạiở trong đá chiếm gần 1%.Thành phần trung bình của các nguyên tố hóa học trong đất khác với đá. Oxi và Hydro(thành phần của nước) chiếm tỉ trọng lớn nhất. Cacbon trong đất gấp 20 lần trong đá,nitơ gấp 10 lần và chủ yếu chứa trong các chất hữu cơ. Thành phần hóa học của các 18nguyên tố trong đất và đá có liên quan chặt chẽ với nhau nhất là ở giai đoạn đầu của quátrình hình thành đất. Các giai đoạn sau của quá trình phát triển lại chịu sự chi phối củacác quá trình lý hóa sinh học và hoạt động sản xuất của con người tác động lên.Ví dụ như silic giữa đá và đất gần giống nhau, chứng tỏ tính bền vững và sự tái trầmtích của nó trong quá trình hình thành đất. Sắt và nhôm cũng được tích lũy trong quátrình phong hóa nhiệt đới. Trong khi đó các nguyên tố khác như Ca, Na, K, Mg…lại bịgiải phóng và rửa trôi nên hàm lượng của chúng ít hơn nhiều so với trong đá. Cácnguyên tố có ý nghĩa sinh học như C, S, N, P được tích lũy trong đất nhờ vào các quátrình sinh học (cố định và hấp thu chọn lọc). Tỷ lệ C/N trong chất hữu cơ trong đất thayđổi trong khoảng từ 8 – 15, lượng photpho hữu cơ nhỏ hơn lượng nitơ 4 – 5 lần, tỷ lệC/S là 100/1.Phụ thuộc vào hàm lượng, tính chất và đặt biệt là nhu cầu dinh dưỡng của thực vật, cácnguyên tố hóa học trong đất được chia thành nhóm nguyên tố đa lượng, vi lượng vànhóm nguyên tố phóng xạ.2 Các nguyên tố đa lượngCác nguyên tố đa lượng cần thiết cho đời sống cây trồng là H, C, O, N, Ca, Mg, P, S vàNa.2.1 NitơNguyên tố đa lượng rất cần cho mọi sinh vật, không có nitơ thì không có bất cứ một tếbào thực vật, động vật nào phát triển được. Trong protein có 16 – 18% nitơ.Trong đất, hợp chất chứa nitơ có hóa trị -3 và +5. Hợp chất có mức độ hóa khác nhaucủa nitơ được gặp với số lượng nhỏ. Amoniac ở dạng tự do thực tế không gặp, nó là sảnphẩm khi phân giải chất hữu cơ, được hòa tan nhanh vào nước (50 – 60gNH3/100g nướcở 10 – 20oC) NH4+ OH- NH3 + H2O → +Dạng nitơ khoáng hóa trong đất ngoài NH4+, NO3-, NO2- còn gặp các oxit nitơ. Hàmlượng dể tiêu của chúng nhỏ, chỉ chiếm khoảng 1 - 3% so với nitơ tổng. Nitơ dự trữtrong đất dưới dạng chất hữu cơ thích hợp cho cây trồng, có khoảng 93 – 99% tổng nitơtồn tại dạng hữu cơ trong tầng mùn của đất. S ...