Những thay đổi tương đối về hàm lượng O2

Những thay đổi tương đối về hàm lượng O2, NO3-, Mn(IV) và Mn(III) thể rắn và Fe(II) của một loại đất với thời gian sau khi bị ngập nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Những thay đổi tương đối về hàm lượng O2 H×nh 6.3. Nh÷ng thay ®æi t¬ng ®èi vÒ hµm lîng O2, NO3-, Mn(IV) vµ Mn(III)thÓ r¾n vµ Fe(II) cña mét lo¹i ®Êt víi thêi gian sau khi bÞ ngËp níc. Nh÷ng thay ®æi vÒ pEcòng ®îc thÓ hiÖn vµ ®¸nh dÊu ë bªn ph¶i [Sè liÖu cña F.T. Turner vµ W.H. Patrick,Nh÷ng thay ®æi vÒ ho¸ häc trong ®Êt ngËp níc - kÕt qu¶ cña sù gi¶m oxy, Trans. IXCongress, Int. Soil Sci. Soc. (Adelaide, Australia) 4:53-65 (1968).] H×nh 6.3 biÓu thÞ tr×nh tù ®Æc trng cña nh÷ng qu¸ tr×nh khö ë ®Êt ngËp níc theodâi ë ®Êt sÐt pha thÞt cho thªm r¬m r¹ vµ ñ ë thÓ huyÒn phï kh«ng cung cÊp oxy trong 1tuÇn. Trong ngµy ®Çu tiªn, hµm lîng O2(g) gi¶m xuèng mét gi¸ trÞ kh«ng ®¸ng kÓ, vµ pEgi¶m xuèng cßn kho¶ng 3,5 (t¹i pH 7). Theo c«ng thøc ®Çu tiªn trong B¶ng 6.2, mèi quanhÖ pE-PO2 PE = 20,8 + logPO2 - pH (6.25) Khi c©n b»ng, vµ pE = 3,5 t¹i pH 7 dÉn tíi P O2 = 10-40 atm, rÊt nhá. Sù gi¶m NO3- trong h×nh 6.3 b¾t ®Çu ngay tríc khi oxy biÕt mÊt. Nh÷ng ph¶n øngc¬ b¶n liªn quan ®Õn viÖc khö nit¬rat ®îc thÓ hiÖn ë B¶ng 6.2. ChÊt oxi ho¸ - khö NO3-vµ NO2- cã thÓ ®îc coi ng¾n gän lµ minh ho¹ t¸c ®éng cña pE lªn sù h×nh thµnh nit¬láng. TiÕp theo ph¬ng ph¸p ë phÇn 4.3, ta cã thÓ biÓu thÞ hµm lîng N tæng sè trong dungdÞch ®Êt b»ng tæng cña hµm lîng nit¬rat vµ nitrit: NT = [NO3-] + [NO2-] (6.26) C«ng thøc nµy chÝnh x¸c víi c¸c gi¸ trÞ pE lín h¬n 6. C«ng thøc 6.26 cã thÓ ®îcbiÕn ®æi nh c«ng thøc 4.8 thµnh mét biÓu thøc chØ cã [NO3-]: NT = [NO3-] (6.27) Trong ®ã: =1014,1 K= (6.28) ®îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh tû lÖ nång ®é: 1028,2(H+)2(e-)2 = 1028,2-2pH-2pE (6.29) §Þnh nghÜa hÖ sè ph©n bè (xem c«ng thøc 4.9), (6.30a) sau ®ã viÕt c«ng thøc 6.27 thµnh d¹ng: {1+1028,2-2pH-2pE-1}-1 (6.31a) T¬ng tù nh c«ng thøc 4.12, (6.30b) dÉn tíi c«ng thøc: .1028,2-2pH-2pE (6.31b) H×nh 6.4. Nh÷ng hÖ sè ph©n bè ®îc tÝnh cho NO3- (láng) vµ NO2- (láng) nhhµm cña pE (tr¸i). Nh÷ng hÖ sè ph©n bè ®îc quan s¸t cho nitrat, nitrit vµ hîp chÊt khÝ Nnh mét hµm cña thêi gian sau khi lµm ®Êt ngËp níc (ph¶i). [Sè liÖu cña W.H. Patrick vµI.C. Mahapatra, Sù biÕn ®æi vµ kh¶ n¨ng cung cÊp ®¹m vµ l©n cho lóa ë ®Êt ngËp níc S,Adv. Agron. 20:323-359 (1968).] C«ng thøc 6.31a vµ b ®îc vÏ nh hµm cña pE t¹i pH 7 trong h×nh 6.4, trong ®ãmét qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ ®¹m trong ®Êt ®îc theo dâi sau khi ngËp còng ®îc thÓ hiÖn ®Óso s¸nh. Sù phï hîp ®Þnh lîng gi÷a hai ®å thÞ lµ râ rµng. Sù gi¶m aNO2 sau ®Ønh cña nã®îc quan s¸t thÊy vµo thêi ®iÓm 2 ngµy còng ®îc m« t¶ b»ng to¸n häc b»ng c¸ch tÝnh c¶N2O (láng) nh chÊt thø ba trong c«ng thøc 6.27 vµ tÝnh l¹i aNO2 theo s¶n phÈm NO2- doNO3- bÞ khö vµ sù mÊt NO2- do denitrat ho¸. H×nh 6.3 thÓ hiÖn sù gi¶m liªn lôc Mn(IV) [vµ Mn(III)] thÓ r¾n sau khi gi¸ trÞ pEgi¶m xuèng díi 4. ViÖc t¨ng Fe2+ râ rÖt trong dung dÞch ®Êt chØ x¶y ra sau khi pE gi¶mxuèng díi 3. Nh÷ng xu thÕ nµy kiªn ®Þnh víi chu tr×nh khö ë b¶ng 6.1 vµ víi sè liÖu logKtrong b¶ng 6.2, khi ®îc thÓ hiÖn trong c«ng thøc 6.18 vµ trong mèi quan hÖ pE-pH choFe(OH)3 (thÓ r¾n): pE = 16,4 - log(Fe2+) - 3pH (6.32) §Ó cã ho¹t ®é cña Mn2+ (láng) b»ng 10-5 t¹i pH 7 th× cÇn gi¸ trÞ pE lµ 9,3 theoc«ng thøc 6.18, trong khi cïng ®iÒu kiÖn th× Fe2+ (láng) cÇn pE = 0,4 theo c«ng thøc 6.32. Trong trêng hîp cña Mn vµ Fe, pE gi¶m sÏ dÉn tíi sù hoµ tan pha r¾n v× thÓ bÒncña Mn(IV) vµ Fe(III) lµ thÓ r¾n (xem H×nh 6.2 cho Mn). Bªn c¹nh viÖc t¨ng tÝnh tan cñaMn vµ Fe do t¸c ®éng cña gi¸ trÞ thÊp h¬n cña pE, ta thêng thÊy nång ®é kim lo¹i trongdung dÞch ®Êt còng t¨ng lªn râ rÖt nh Cu, Zn, Cd vµ c¸c phèi tö nh H2PO4- hayHMoO4-, cïng víi viÖc gi¶m Mn vµ Fe. Nguyªn nh©n chÝnh cña hiÖn tîng phô nµy lµ sùgi¶i hÊp c¸c kim lo¹i vµ phèi tö x¶y ra khi c¸c chÊt hÊp thô mµ chóng ®· liªn kÕt trë nªnkh«ng bÒn vµ hoµ tan. §Æc biÖt, c¸c kim lo¹i bÞ ®Èy ra theo c¸ch nµy gåm Mn vµ Fe nhanhchãng bÞ hÊp thô l¹i bëi chÊt r¾n bÒn t¹i pE thÊp (thÝ dô kho¸ng sÐt hay chÊt h÷u c¬ ®Êt) vµtrë thµnh c¸c chÊt bÒ mÆt trao ®æi ®îc. C¸c thay ®æi nµy cña chÊt bÒ mÆt t¸c ®éng râ rÖt®Õn ho¹t ®éng sinh häc cña c¸c chÊt ho¸ häc cã liªn quan, ®Æc biÖt lµ phèt pho (xem phÇn13.4). V× pE cã gi¸ trÞ ©m trong ®Êt ngËp níc nªn qu¸ tr×nh khö lu huúnh cã thÓ x¶y ra.Theo c«ng thøc 6.13, sunfat bÞ khö ë pH 7 trë nªn ®¸ng kÓ ë pE = -3,6. Trong thùc tÕ, cãthÓ ph¸t hiÖn ®îc nång ®é sulfide ë pH 7 khi pE = -2,5, t¬ng øng víi (HS-)/(SO )10-9. theo c«ng thøc 6.14. NÕu c¸c kim lo¹i nh Mn, Fe, Cu hay Zn cã mÆt trong dungdÞch ®Êt ë nång ®é ®ñ cao, chóng cã thÓ ph¶n øng víi bisunfat ®Ó h×nh thµnh sulfide kimlo¹i kh¸ khã tan (Kso < 10-20). V× thÕ c¸c ®iÒu kiÖn ®Êt thiÕu oxy cã thÓ h¹n chÕ râ rÖttÝnh tan cña c¸c kim lo¹i vi lîng. 6.5. §o pE vµ pH HÇu hÕt c¸c b¸n ph¶n øng khö lµ c¸c trêng hîp ®Æc biÖt cña c«ng thøc 6.9 víi méth»ng sè c©n b»ng cho trong c«ng thøc 6.10. Mèi quan hÖ pE theo c«ng thøc nµy lµ: pE = logK + (6.33)nÕu (H2O) = 1,0. Khi mét qu¸ tr×nh khö nµo ®ã ®îc x¸c ®Þnh lµ c©n b»ng trong ®Êt, c«ngthøc 6.33 cã thÓ ®îc sö dông ®Ó tÝnh pE víi gi¸ trÞ pH ®· x¸c ®Þnh vµ bao gåm c¶ ho¹t®éng cña c¸c chÊt oxi ho¸ - khö. KiÓu tÝnh to¸n nµy ®îc ...