Войти
Катионообменная емкость (CEC ) - это мера того, сколько катионов может удерживаться на поверхности частиц почвы Отрицательные заряды на поверхности частиц почвы связывают положительно заряженные атомы или молекулы (катионы), но позволяют им обмениваться с другими положительно заряженными частицами в окружающей среде. Нахождение почвенной воды. Это один из способов, которыми твердые вещества в почве изменяют химический состав почвы. CEC влияет на многие аспекты химического состава почвы и используется как мера плодородия почвы, поскольку показывает способность почвы удерживать несколько питательных веществ (например, K, NH 4, Ca) в доступной для растений форме. Это также указывает на способность удерживать катионы загрязнителей (например, Pb).
Катионный обмен на поверхности частицы почвы Катионообменная емкость определяется как количество положительного заряда, которое может быть обменено на массу почвы, обычно измеряемое в смоль c / кг. В некоторых текстах используются более старые эквивалентные единицы me / 100g или meq / 100g. ЕКО измеряется в моль электрического заряда, поэтому катионообменная емкость 10 смоль c / кг может удерживать 10 смоль катионов Na (с 1 единицей заряда на катион) на килограмм почвы, но только 5 смоль Са (2 единицы заряда на катион).
Катионообменная способность возникает из-за различных отрицательных зарядов на поверхности частиц почвы, особенно глинистых минералов и органическое вещество почвы. Филосиликатные глины состоят из слоистых листов алюминия и кремния оксидов. Замена атомов алюминия или кремния другими элементами с более низким зарядом (например, Al, замененным на Mg) может придать структуре глины чистый отрицательный заряд. Этот заряд не включает депротонирование и поэтому не зависит от pH и называется постоянным зарядом. Кроме того, края этих листов обнажают множество кислотных гидроксильных групп, которые депротонируются, оставляя отрицательные заряды на уровне pH во многих почвах. Органическое вещество также вносит очень значительный вклад в катионный обмен из-за большого количества заряженных функциональных групп. ЕКО обычно выше у поверхности почвы, где содержание органических веществ выше, и уменьшается с глубиной. ЕКО органического вещества сильно зависит от pH.
Катионы адсорбируются на поверхности почвы за счет электростатического взаимодействия между их положительным зарядом и отрицательным зарядом поверхности, но они сохраняют оболочку из молекул воды и не задерживаются. образуют прямые химические связи с поверхностью. Таким образом, обменные катионы образуют часть диффузного слоя над заряженной поверхностью. Связывание относительно слабое, и катион может легко вытесняться с поверхности другими катионами из окружающего раствора.
Влияние pH почвы на катионообменную способность Величина отрицательного заряда от депротонирования гидроксильных групп глины или органического вещества зависит от pH окружающего раствора. Увеличение pH (то есть уменьшение концентрации катионов H) увеличивает этот переменный заряд и, следовательно, также увеличивает емкость катионообменной связи.
Принцип измерения ЕКО в почве Катионообменная емкость измеряется путем замещения всех связанных катионов концентрированным раствором другого катиона, а затем измерения либо вытесненных катионов, либо количества добавленный катион, который сохраняется. Барий (Ba) и аммоний (NH 4) часто используются в качестве катионов обменника, хотя доступны многие другие методы.
Измерения CEC зависят от pH и поэтому часто выполняются с помощью буферный раствор при определенном значении pH. Если этот pH отличается от естественного pH почвы, измерение не будет отражать истинное значение CEC при нормальных условиях. Такие измерения CEC называют «потенциальным CEC». В качестве альтернативы измерение рН естественной почвы называется «эффективным ЕКО», что более точно отражает реальное значение, но может затруднить прямое сравнение между почвами.
Катионы - Обменная способность почвы определяется составляющими ее материалами, которые могут сильно различаться в зависимости от их индивидуальных значений CEC. Таким образом, CEC зависит от исходного материала, из которого образовалась почва, и от условий, в которых она развивалась. Эти факторы также важны для определения pH почвы, который имеет большое влияние на CEC.
Типичные диапазоны ЕКО почвенных материалов![Типичные диапазоны ЕКО почвенных материалов [1 ] [6] [7]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/9/93/CEC_values_plot.svg/500px-CEC_values_plot.svg.png)
| Порядка таксономии почв | CEC (смоль c / кг) |
|---|---|
| Ультисолы | 3,5 |
| Альфизолы | 9 |
| Сподозоли | 9,3 |
| Энтисоли | 11,6 |
| Моллисоли | 18,7 |
| Вертисоли | 35,6 |
| Гистосоли | 128 |
Насыщение основания выражает процент потенциального CEC, занятого катионами Ca, Mg, K или Na. Их традиционно называют «катионами оснований», потому что они не являются кислотными, хотя они не являются основаниями в обычном химическом смысле. Основное насыщение обеспечивает показатель выветривания почвы и отражает доступность катионных питательных веществ, способных к обмену, для растений.
Положительные заряды почвенных минералов могут удерживать анионы по тому же принципу, что и катионообмен. Поверхности каолинита, аллофана и оксидов железа и алюминия часто несут положительный заряд. В большинстве почв катионообменная емкость намного больше, чем анионообменная емкость, но противоположное может происходить в сильно выветренных почвах, таких как ферралсолы (оксизоли ).
Ramos, F.T.; Dores E.F.G.C.; Weber O.L.S.; Beber D.C.; Campelo Jr J.H.; Майя J.C.S. (2018) «Органическое вещество почвы удваивает катионообменную способность тропической почвы при нулевой обработке почвы в Бразилии». J Sci Food Agric. 10.1002/jsfa.8881
