1a. Определения и общие положения окислительно-восстановительного потенциала почвы

16.1a. Определения и общие положения окислительно-восстановительного потенциала почвы

Измерение потенциала EhАнализы, описанные в данной главе, позволяют характеризовать переменные, главным образом связанные с диффузией воздуха в почве:

Eh — окислительно-восстановительный потенциал;

СДК — скорость диффузии кислорода.

Сначала дадим некоторые определения: окисление характеризуется потерей электронов, восстановление характеризуется приобретением электронов. Таким образом, в реакции окисления–восстановления окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется с обменом n электронами (е):

окислитель + nе ↔ восстановитель.

Измерение окислительно-восстановительного потенциала Eh позволяет количественно оценить силу и тенденцию развития системы. Его можно определять по разнице между потенциалом стандартного водородного электрода (или, что легче, каломельного электрода) и потенциалом платинового электрода, помещенного в среду (рис.). Он выражается формулой:

1b. Определения и общие положения окислительно-восстановительного потенциала почвы

16.1b. Определения и общие положения окислительно-восстановительного потенциала почвы

Некоторые из основных биогеохимических процессов при различных величинах Eh
Стадия Процесс Eh, мВ Микробный метаболизм Растворимое органическое вещество
Стадия I Исчезновение O2 от 600 до 300 Аэробиоз Биологическое разрушение
Исчезновение NO3- от 500 до 300
Стадия II Восстановление Mn4+ от 400 до 200 Факультативный анаэробиоз Промежуточное накопление
Восстановление Fe3+ от 300 до 100
Стадия III Восстановление SO42- от 0 до –150 Полный анаэробиоз

Активное накопление

Биологическое разрушение анаэробиозом
Образование H2 и CH4 от –150 до –220

Кроме окислительно-восстановительного потенциала, полезно измерить скорость диффузии кислорода (СДК). Она представляет потенциальный запас кислорода и описывает диффузию в газовой фазе с растворением и переносом в жидкой фазе. Рост растений зависит от кислорода в этой растворенной форме. Удовлетворительный рост наблюдается при СДК выше 20; оптимальный рост достигается при СДК около 40. Величина СДК может снизиться до 5 в переувлажненной почве и до 0 в восстановительных грунтовых водах.

Используют также обозначение rH = –lg pH2 (рH2 – давление молекулярного водорода). Эта величина, которая используется реже, чем Eh, связывает Eh с рН:

rH = (Eh + 0.06 pH) / 0.03.

2.1. Оборудование и реактивы - Электроды

16.2.1. Оборудование и реактивы - Электроды

Платиновый электродПлатиновый электрод изготовлен из платиновой проволоки диаметром 1 мм, нижние 2 см которой имеют форму штопора. Эта форма позволяет ввинчивать ее в почву и таким образом обеспечивать хороший контакт (рис.). Корпус электрода представляет собой стеклянную или ПВХ трубку диаметром 8 мм и длиной 20 см.

В качестве электрода сравнения должен использоваться насыщенный каломельный электрод.

2.2. Оборудование и реактивы - Соединительный солевой мостик

16.2.2. Оборудование и реактивы - Соединительный солевой мостик

Соединительный солевой мостикСолевой мостик выполнен из непрозрачной ПВХ трубки диаметром 15 мм, длина которой зависит от выбранной глубины. Она обеспечивает постоянный контакт с почвой. Окно (рис.) размером в несколько миллиметров вблизи дна трубки обеспечивает электрический контакт с почвой. Оно заклеено куском фильтровальной бумаги. Верхний конец мостика выступает из почвы; он немного больше по размеру для поддержания электрода сравнения в процессе измерений. Этот блок наполняют нагретой (до текучести) смесью 350 г/л KCl + 3% агара и несколькими крупинками фенола для консервации и затем закрывают до затвердения геля. Описанный солевой мостик похож на тот, что был предложен Венеманом и Пикерингом (Veneman и Pickering, 1983).

Materials on the same topic | Материалы по этой же теме



Рейтинг@Mail.ru

http://www.youtube.com/RuRedOx

Мессбауэровская диагностика функциональных материалов

Мессбауэровская диагностика функциональных материалов