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

Природні енергоресурси та їх використання
Природа багата на енергоресурси. Їх раціональне використання дає можливість отримувати відносно дешеву електроенергію, яка є менш небезпечною, ніж, наприклад, атомне паливо і т.п. Однак, нераціональне і необачне викори ...

Географічні фактори різноманітності прісноводних боліт
Болота – надмірно зволожені ділянки суходолу Із шаром торфу не менше 0,3 м. Низинні болота виникають у місцях близького залягання або виходу на поверхню підземних вод. Таких боліт багато в Поліссі, на заплавах рік, по б ...

Історія соціально-економічної географії світу
Щоб пізнати себе, кожна наука повинна вивчати й аналізувати історію свого формування, починаючи від витоків і закінчуючи сучасним періодом. Цей процес полягає у пошуках джерел формування науки, з’ясуванні причин її виник ...