Новости

На территории Удмуртии, в поселении Осиновка, входящем в состав рыбхоза «Пихтовка» Воткинского муниципального образования – активно осуществляются строительные работы. Тут в ближайшее время должны передать в использование инновационный молочный товарный комплекс, рассчитанный на четыреста сорок голов. Население Осиновки уже именует его «ферма жизни».



Предприятия, специализирующееся на глубочайшей переработке зерна, возведением которого в Ростовском регионе занимается компания «Донские биотехнологии», планируют передать в использование через два года. Подобные данные озвучил журналистам заместитель главы Ростовского региона Виктор Гончаров.



На территории Спасского муниципального образования Рязанского региона после перерыва, продлившегося двенадцать месяцев, компания «Отечественный продукт», специализирующаяся на разведении линдовских гусей, возобновила свою деятельность. Показатель мощности комплекс составляет сто тонн гусиного мяса каждый год.


Яндекс.Метрика
Окислительно-восстановительный потенциал почв

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) служит мерой напряженности окислительно-восстановительных процессов, а его уровень отражает преобладание процессов окисления или восстановления, протекающих в почвах. Любая почва (как и произвольная химическая система) содержит одновременно окисленные и восстановленные формы соединений, соотношение которых и создает экспериментально обнаруживаемый уровень ОВП. Величину ОВП обозначают εh и ее можно формально выразить или через концентрацию в системе свободных электронов, или через отношение активных концентраций окисленной (Ox) и восстановленной форм (Red); например, для системы Ox + nе ⇄ Red:
Окислительно-восстановительный потенциал почв

где ε0 — нормальный потенциал данной окислительно-восстановительной системы, определяемый условием а0x : aRed = 1; n — число электронов, участвующих в реакции; R — газовая постоянная; T — абсолютная температура; F — число Фарадея.
При 20° С уравнение можно записать в виде:
Окислительно-восстановительный потенциал почв

Это то же уравнение, что и в случае потенциалов электродов, обратимых к Н+-ионам, но только учитывающее две — окисленную и восстановленную — формы соединения. Отсюда, в частности, следует, что нельзя говорить об ОВП какого-либо вещества, а можно рассматривать только потенциал системы (реакции). Например, в кислой среде перманганат-ион создает потенциал +1,52в, если восстанавливается до Mn2+:
MnO4- + 5e + 8H+ ⇄ Mn2+ + 4H2O.

Тот же ион может дать и более высокий потенциал, например в реакции
MnO4- + 3e + 4H+ ⇄ MnO(тв) + 2H2О, ε0 = 1,67 в.

Если же в слабокислой среде ион перманганата восстанавливается до манганата:
МnO4- + е ⇄ MnO4в2-,

то потенциал такой системы составляет всего +0,54 в.
Таким образом, мы должны рассматривать конкретные окислительновосстановительные системы. При одновременном присутствии нескольких окислительно-восстановительных пар (систем) потенциал приобретает некоторое среднее значение. В почвах одновременно сосуществуют многие пары окисленных и восстановленных компонентов. В их число входят:
Окислительно-восстановительный потенциал почв

Почти каждая такая система в чистом виде обратима, однако в почвах, когда главными факторами, изменяющими окислительное состояние, являются микробиологическая деятельность и кислород воздуха, об обратимости окислительно-восстановительных процессов не приходится и говорить.
Многие авторы неоднократно отмечали, что измеренные в почвах окислительно-восстановительные потенциалы количественно не могут быть охарактеризованы равновесным состоянием в соответствии с уравнением Нернста. В то же время наблюдались некоторые удовлетворительные полуэмпирические зависимости. Например, устойчивые связи между величинами ОВП, pH и (Fe2+] удалось выразить уравнением:
εh = 1,058 — 0,059 lg [Fe2+] - 0,177 pH,

причем было найдено, что равновесие определялось метастабильными формами соединений железа. Вообще многие авторы считают, что ОВП в почвах определяется соотношением ферри — ферро. Некоторые полуэмпирические зависимости были установлены также И. П. Сердобольским.
Величина потенциала в почвах, как нормального, так и равновесного, зависит не только от соотношения активностей окисленных и восстановленных форм соединений, но также от величины pH и способности рассматриваемых компонентов давать комплексные или труднорастворимые соединения.
Длительное время в почвоведении и агрохимии существовало представление, что изменение pH почвы на единицу вызывает сдвиг ОВП на 58 мв (при 20° С). В действительности существуют более сложные связи, что было выведено теоретически и подтверждено экспериментально. Реальная степень влияния pH на величину εh зависит от числа водородных ионов, участвующих в окислительно-восстановительной реакции. Так, для вышеприведенной реакции MnO4- ⇄ Mn2+ потенциал выразится уравнением
Окислительно-восстановительный потенциал почв

Обозначая число участвующих в реакции электронов через n, а число ионов водорода через m, можем записать:
Окислительно-восстановительный потенциал почв

Если водородные ионы не участвуют в реакции, то m = 0 и весь последний член уравнения обращается в нуль. Таким образом, вопрос о влиянии реакции среды на ОВП должен решаться конкретно в каждом отдельном случае.
Столь же конкретный анализ требуется и тогда, когда необходимо установить преобладание в почве элемента той или иной степени окисления. Например, если нормальный потенциал системы ферри — феро равен +0,77 в, то в почвенных условиях при потенциалах порядка 500—600 мв можно было бы ожидать преобладания ионов закисного железа над окисным. На самом деле накопление закисного железа в заметных количествах происходит только при потенциалах ниже 400—450 мв. Последнее объяснимо образованием комплексных соединений. Комплексы с Fe3+, возникающие в почвах, вероятно более прочны, чем комплексы с Fe2+, и поэтому нормальный ОВП комплексных соединений железа ниже, чем для простых ионов. Такое явление имеет место, например, в случае хорошо известной системы Fe(CN)6в3-/Fe(CN)6в4-, значение ε0 для которой равно +0,36 в. При рассмотренных условиях обычно наблюдаемые в автоморфных почвах потенциалы должны приводить к количественному преобладанию соединений окисного железа, что обычно и наблюдается.
Значения ОВП в автоморфных почвах колеблются в довольно узких пределах. Резкие сдвиги в сторону развития восстановительных процессов может вызвать временное переувлажнение почв, особенно при избытке органических остатков.
В дерново-подзолистых целинных и пахотных почвах величины εh обычно находятся в пределах 450—550 мв, причем максимальные значения нередко приурочены к горизонтам B2 и B2, тогда как в пахотных (или A1) горизонтах с повышенным содержанием органического вещества величины εh несколько понижены. Как абсолютные значения потенциалов, так и их профильное распределение зависит от погодных условий. Длительное переувлажнение снижает ОВП, причем особенно сильно в оглеенных разностях почв. По данным В.Н. Кураева, в оглеенных разностях дерново-подзолистых почв величины εh снижаются в периоды избыточной влажности до 200—250 мв. Кратковременное увлажнение за счет проходящих дождей, по нашим данным, существенно не влияет на потенциал, но все же в периоды гроз возможны резкие падения ОВП в верхнем слое почвы с последующим быстрым возвращением к первоначальному уровню.
Значения Eh тесно связаны с микро- и мезорельефом. В понижениях условия менее окислительные; особенно сильно снижаются потенциалы в понижениях на периферии торфяников и торфяно-болотных почв, что подтверждают также наблюдения И.С. Кауричеваи B.C. Шишовой. Примерно тот же уровень окислительно-восстановительного потенциала, что и в дерново-подзолистых почвах, свойствен серым и бурым лесным почвам, но по мере обогащения их гумусом величина εh может несколько снижаться, хотя абсолютные сдвиги потенциалов невелики. Даже в южных черноземах в течение всего вегетационного периода диапазон окислительно-восстановительных потенциалов не превышал 420—650 мв. Te же пределы потенциалов найдены для непереувлажненных темнокаштановых почв, солодей, коричневых и лугово-коричневых лесных почв, красноземов и желтоземов, хотя иногда публикуются и резко пониженные величины; причина последнего пока остается неясной, но возможно, что это связано со способом расчета величин εh.
Диапазон окислительно-восстановительных потенциалов почв в течение года может быть значительно шире, чем за время вегетационного периода. На псевдоглеевых почвах величины εh, например, колебались от 250—280 до 590—690 мв.
Общий окислительно-восстановительный режим большинства обычных автоморфных пахотных и целинных почв характеризуется сравнительно равномерными во времени и оптимальными по величине потенциалами. Резкие отклонения от таких величин при ярко выраженной динамике свойственны болотным почвам, многим почвам пойм и орошаемым (или затопляемым) почвам. Именно в таких почвах измерение ОВП представляет наибольший интерес. Установлено, что на различных почвах под культурой риса ОВП довольно быстро снижается до 350—400 мв, а при длительном стоянии воды величины εh приобретают даже отрицательные значения. Минимальные значения, судя по модельным опытам с добавлением глюкозы, могут быть порядка —200, —250 мв. По единичным наблюдениям, конечный εh при затоплении рисовых почв с pH 7 достигает —320 мв. Снижение потенциала в затопляемых почвах стимулируется высоким содержанием органического вещества, внесением растительных остатков, например, при запашке рисовой соломы. Внесение растительных остатков, снижающее ОВП, может ухудшить развитие корневых систем и снизить урожай.
Близкую картину дают многие почвы поймы. Если эти почвы связаны с близко расположенными грунтовыми водами, то ОВП в них понижается до 400—450 мв, а избыток органических веществ, встречающийся на периферии торфяников, способствует снижению потенциалов до 200—300 мв и ниже. Перепад потенциалов от 350 до 450 мв служит обычно показателем зоны, в которой совершаются переходы Fe2+ Fe3+. Хотя в других исследованиях область перехода окиси железа в закись связывается с потенциалом 200 мв, такого рода разночтения могут быть вызваны влиянием органического вещества и реакциями комплексообразования, о чем говорилось выше. Одна из вероятных причин быстрого падения потенциала почв, богатых органическим веществом,— образование H2 за счет разложения легкорастворимых углеводов. Te же причины могут играть главную роль и на периферии торфяников.
В наибольшей степени от ОВП почв зависит поведение соединений азота, железа, марганца и серы, формы которых прямо связаны с направленностью окислительно-восстановительных процессов. Однако не меньшую роль может сыграть и косвенное действие окислительновосстановительного режима на свойства почв. Например, снижение ОВП повышает растворимость почвенных фосфатов, видимо, за счет большей растворимости фосфатов закисного железа по сравнению с окисным. Положительное влияние затопления на подвижность фосфатов отмечал Ю.И. Ежов.
Общие вопросы измерения ОВП изложены в ряде учебных пособий, статей и монографий. Исследование окислительно-восстановительных процессов не ограничивается, конечно, простыми измерениями ОВП, но эти измерения — первый шаг такого исследования.


© 2012-2016 Все об агрохимии Все права защищены
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна