Окисно-відновні процеси в ґрунтах

У ґрунті широко розповсюджені окисно-відновні процеси і в цьому відно­шенні його можна розглядати як складну окисно-відновну систему. Процесами окиснення називаються:

1) приєднання кисню:;

2) віддача водню:

3) віддача електронів без участі водню і кисню:

Зворотні процеси мають назву "відновлення".

Реакції окиснення і відновлення завжди протікають одночасно. У цьому про­цесі беруть участь дві або кілька речовин: одні втрачають електрони, окиснюються (реакція окиснення), інші - приєднують електрони, відновлюються (реакція відно­влення). Донор електронів називається відновником (він окиснюється), акцептор-окиснювачем (він відновлюється). У загальному вигляді реакція записується так:

де Ох - окиснювач; Red- відновник; є - електрони; п - кількість електронів, що беруть участь у реакції.

Окиснювальні процеси проходять при перетворенні органічної речовини в ґрунті. Наприклад, окиснення тирозину та інших ароматичних амінокислот у мела­ніни, сполук ненасиченого ряду, дубильних речовин, цукрів, амінокислот, білків та інших речовин, що входять до складу рослинних решток. В цілому окиснювальним процесом є також гуміфікація.

Більшість реакцій окиснення органічних речовин ґрунту належить до групи необернених. Оберненими окисно-відновними реакціями є широко розповсюджені в ґрунті реакції окиснення і відновлення заліза (Fe3+o Fe2+), марганцю (Мп4+ <-» Мп2+), азоту (N5+<->N3+). У ґрунті проходить окиснення і відновлення кисню і водню (02<-Ю2"; Н2<->2Н+), сірки (S64-»S2"), вуглецю (С02<-> СН4). Більшість із цих реакцій має біохімічну природу, тобто тісно пов'язана з розвитком мікробіологічних процесів. Тому інтенсивність останніх значною мірою впливає на ступінь розвитку окисно-відновних процесів.

Основний окиснювач у ґрунті - молекулярний кисень ґрунтового повітря та ґрунтового розчину.

Розвиток окисно-відновних процесів у ґрунті тісно пов'язаний з умовами його аерації, а отже, залежить від усіх властивостей ґрунтів, що визначають стан газообміну (структура, щільність, гранулометричний склад і т.п.) і, перш за все, від вологості.

Інтенсивність і спрямованість окисно-відновних процесів залежать від стану зволоженння і аерації ґрунтів, а також від вмісту в них органічної речовини і темпе­ратурних умов, сприятливих для розвитку біохімічних процесів.

Погіршення аерації в результаті перезволоження ґрунту, ущільнення, утво­рення кірки та інші причини призводять до зниження величини окисно-відновного потенціалу. Найбільш різке падіння потенціалу відбувається в ґрунтах при вологості, близькій до повної вологоємності, коли порушується нормальний газообмін ґрун­тового повітря з атмосферним. Крім того, суттєво впливає на окисно-відновні процеси в ґрунті вміст і форма органічних речовин. Швидке зниження величини поте­нціалу при перезволоженні ґрунту спостерігається, як правило, тільки в гумусових горизонтах. Свіжа, не розкладена органічна речовина, що містить багато білків і розчинних вуглеводів, - найліпший матеріал для життєдіяльності мікроорганізмів та сприяє інтенсивному розвитку відновних процесів у перезволоженому ґрунті. Для кількісної характеристики окисно-відновного стану ґрунту використовують величину окисно-відновного потенціалу (ОВП), яка, як правило, є опосередкованою, оскільки будь-який ґрунт містить одночасно окиснені та відновлені форми сполук, що й зумовлюють величину ОВП, яку визначають експериментально.

Окисно-відновним потенціалом ґрунту (ОВП) називають різницю потенціалів, що виникає між ґрунтовим розчином і поміщеним у ґрунт електродом із інертного металу (платини).

Вимірюється ОВП за допомогою потенціометра й виражається в мВ. Як електрод порівняння використовують ка­ломельний електрод. Величина окисно-відновного потенціалу (Еов) характери­зується рівнянням Петерса.

Згідно з рівнянням, чим вища кон­центрація окисника, тим вищий потен­ціал. Якщо активні концентрації окисника і відновника однакові, то від­ношення (окисн.)/(віднов.) дорівнює одиниці і тоді Еов=Ео.

Інші цікаві матеріали

Кліматичні фактори
Актуальність теми. Клімат - багатолітній режим погоди, характерний для якої-небудь місцевості. Він виявляється в закономірній зміні погоди. Як і погода, клімат залежить від кількості сонячної радіації (від широти), від ...

Фізико-географічна характеристика Івано-Франківської області
Україну часто називають квітучим краєм. Це – земля, де знання, досвід людей і їх любов до природи можуть творити чудеса, тому дбайливе ставлення до природи мусить бути невід’ємною рисою характеру кожної молодої людини. ...

Геоекоінформаційна система екологічного моніторингу та кодування екологічної інформації
Застосування нових інформаційних технологій для складання, аналізу і інтерпретації тематичних карт стало повсякденною необхідністю. Довгий час розвиток технології тематичної картографії і прогнозування природних і техно ...