Giáo trình Thổ nhưỡng học chương 5

Giáo trình Thổ nhưỡng học chương 5 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...

Chương V KEO ÐẤT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ÐẤT 1. Keo đất 1.1. Khái niệm Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thước khác nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường kính rất nhỏ. Về kích thước của hạt keo giữa một số tác giả không thống nhất. Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10 -6 m) (Garrison Sposito), hoặc nhỏ hơn 1 m (Nyle C. Brady, Ray R. Well, Hinrich L. Bohn, Brian L. McNeal, George A. O'connor), hoặc nhỏ hơn 0,2 m (A.E. Vozbutskaia) hoặc bán kính nhỏ hơn 1 m (Van Olphen), Do kích thước của keo nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc phổ thông và chỉ quan sát được cấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử. Số lượng keo trong đất rất khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng đất (đất sét nặng). Ngay cả khi có hàm lượng rất nhỏ trong đất, keo đất vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ của đất Trong đất có keo vô cơ, keo hữu cơ và keo phức tạp hữu cơ- vô cơ. Những keo vô cơ được tạo thành do tác dụng phong hoá đá hoặc do sự ngưng tụ các phân tử trong dung dịch, keo hữu cơ tạo thành do quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất. Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ thành keo hữu cơ - vô cơ. Cấu tạo chung của keo đất (hình 5.1) như sau: phần trong cùng của hạt keo (mixen keo) là nhân keo, đó là một hợp chất phức tạp có cấu tạo vô định hình hoặc tinh thể. Thông thường keo vô cơ có nhân là axit silisic, nhôm silicat, oxyt sắt, oxyt nhôm Keo vô cơ bền, nó chỉ bị phá huỷ sau một thời gian dài. Keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, prôtit hoặc cenlulo. Keo hữu cơ kém bền, nó có thể bị phá huỷ rồi lại tạo thành ngay từ các sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật. L í p ® i Ö n k Ð p L í p ® i Ö n b ï M i x e n k e o H ¹ t k e o V i l ¹ p Ion Ion Nh©n t h Õ k h u Õ c h t ¸ n k h « n g d Þ c h c h u y Ó n Ion q u y Õ t ® Þ n h - - - - - - - - - + + + + + + + + + D u n g d Þ c h q u a n h k e o Hình 5.1. Sơ đồ cấu tạo mixen keo (theo N.I. Gorbunov) Theo Gorbunov keo đất có cấu tạo như sau: trong cùng là nhân keo, trên mặt nhân keo có lớp điện kép, lớp nằm sát hạt nhân gọi là lớp ion quyết định thế, lớp ion ngoài mang điện trái dấu gọi là lớp ion bù. Ða số ion của lớp ion bù nằm sát lớp ion quyết định thế gọi là tầng ion không di chuyển, những ion còn lại nằm xa cách tầng ion quyết định thế làm thành tầng ion khuếch tán. Ða số keo đất có lớp ion quyết định thế mang điện âm. Ðiều cần lưu ý là trong đất những ion trên lớp điện bù có thể trao đổi với những ion trong dung dịch tiếp xúc với nó nên gọi là "tầng ion trao đổi". Tổng số cation trên tầng ion trao đổi tính bằng số ly đương lượng gam (meq) trong 100 gam đất khô gọi là dung tích hấp phụ của đất. Keo đất giữ vai trò rất quan trọng vì chúng quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất về mặt lý học, hoá hoc, đặc biệt là đặc tính hấp phụ của đất. Bởi vậy những lý luận về keo được vận dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân loại đất, cải tạo đất và bón phân cho đất. 1.2. Ðặc tính cơ bản của keo đất Khi nghiên cứu keo đất người ta thấy có 4 đặc tính quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất, đó là: a. Keo đất có tỷ diện lớn Tỷ diện là tổng số diện tích bề mặt của một đơn khối lượng (g) hoặc một đơn vị thể tích (cm 3 ). Diện tích bề mặt của các hạt có kích thước khác nhau được thể hiện ở bảng 5.1. Keo đất có kích thước rất bé nên tỷ diện của nó rất lớn. Theo số liệu ở bảng 5.1, số lượng keo đất chỉ bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, nhưng có diện tích bề mặt bằng 80% tổng diện tích bề mặt của đất. Như vậy đất sét có tỷ diện lớn nhất rồi đến đất thịt và bé nhất là đất cát. Bảng 5.1. Vai trò của kích thước hạt trong sự hình thành diện tích bề mặt của đất thịt trung bình Kích thước hạt (mm) Hàm lượng (%) Diện tích bề mặt (m 2 /1g đất) % bề mặt tổng số 0,25 - 0,05 17 0,5 0,2 0,05 - 0,01 50 4,1 1,7 0,01 - 0,005 20 9,9 4,1 0,005 - 0,001 6 12,7 5,2 0,001 - 0,0001 3 18,8 7,8 0,0001 4 194,0 81,0 Tổng số 100 240,0 100,0 b. Keo đất có năng lượng bề mặt Các phân tử trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh như nhau nên không có gì đặc biệt. Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các lực tác động xung quanh khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể khí bên ngoài. Do các lực này không thể cân bằng lẫn nhau được, từ đó sinh ra năng lượng tự do, sinh ra năng lượng bề mặt chỗ tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trường xung quanh. Thành phần cơ giới đất càng nặng thì tỷ diện càng lớn và do đó năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng hấp phụ vật chất càng cao. c. Keo đất có mang điện Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có kích thước lớn không có. Do hạt keo có kích thước rất nhỏ nên hạt nhân của keo có thể hấp phụ lên trên bề mặt các ion khác nhau. Sự hấp phụ này phụ thuộc vào bản chất của keo. Tuỳ thuộc vào cấu trúc của hạt keo mà keo đất có thể mang điện âm hoặc điện dương. Trong đất có keo âm, keo dương và keo lưỡng tính. Phần lớn keo đất mang điện âm d. Keo đất có tác dụng ngưng tụ Keo đất có thể tồn tại ở hai trạng thái khác nhau: trạng thái keo tán (sol) và trạng thái keo tụ (gel). Khi những hạt keo phân bố trong một thể tích nước thì chúng nằm xa cách nhau, đó là trạng thái sol (hay hydrosol). Trong trường hợp này môi trường phân tán là nước, tướng phân tán là các hạt keo. Như thế sol chỉ keo ở trạng thái lơ lửng trong chất lỏng. Hiện tượng này do các nguyên nhân: do thế điện động (điện thế zeta) làm cho các hạt keo đẩy nhau không tiến lại gần nhau được, hoặc do màng nước bao bọc ngoài keo ngăn cản không cho chúng dính liền nhau. Song trong thiên nhiên lại có cả quá trình ngưng tụ, nghĩa là quá trình biến sol thành gel. Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc sức hút giữa chúng lớn hơn sức đẩy. Sự ngưng tụ keo có thể do những nguyên nhân chính sau: + Keo ngưng tụ do tác dụng của chất điện giải: đây là nguyên nhân chủ yếu. Ion chất điện giải tiếp xúc với hạt keo, điện của keo sẽ bị trung hoà bởi ion mang điện trái dấu. Ta biết, đa số keo đất mang điện âm nên nói chung chúng bị ngưng tụ do có cation trong dung dịch đất. Do chất điện giải là một muối, các ion của muối này hydrat hoá lấy nước của hạt keo, làm giảm bề dày màng nước giúp cho chúng có thể gần nhau; mặt khác ion muối ngăn cản khả năng điện phân của các cation trao đổi làm giảm điện thế zeta. Cả 2 nguyên nhân đó dẫn tới hiện tượng keo đất liên kết với nhau mà ngưng tụ. Hoá trị của cation càng cao thì sức ngưng tụ keo càng mạnh. Nghiên cứu sự ngưng tụ keo sét Gedroiz thấy rằng sức ngưng tụ của cation hoá trị 2 lớn gấp 25 lần cation hoá trị 1, cation hoá trị 3 gấp 10 lần cation hoá trị 2 (bảng 5.2). Các cation hoá trị 1 như Na + , K + , H + có tác dụng ngưng tụ nhưng không bền, khi chất điện giải trong dung dịch bị rửa trôi thì xảy ra hiện tượng tán keo. Bảng 5.2. Sự ngưng tụ keo sét phụ thuộc hoá trị chất điện giải Hoá trị Chất điện giải Nồng độ chất điện giải khi keo bắt đầu ngưng tụ (N) 1 1 1 NaCl NH 4 Cl KCl 0,015 - 0,0125 0,025 - 0,0125 0,025 - 0,0125 2 2 MgCl 2 CaCl 2 0,0012 - 0,0005 0,0012 - 0,0005 3 3 AlCl 3 FeCl 3 < 0,000125 < 0,000125 + Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước: tuỳ khả năng giữ nước người ta chia keo thành keo ưa nước và keo ghét nước. Keo ưa nước trên bề mặt có những phân tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất. Những keo ưa nước như gelatin, axit silicic, nhựa cây, một vài chất hữu cơ trong đất, một số keo sét Keo ghét nước như hydroxít sắt, kaolinit Chúng không có màng nước xung quanh nên dễ ngưng tụ, chỉ cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp. Trái lại các keo ưa nước chỉ ngưng tụ trong trường hợp chất điện giải ở nồng độ cao. Những lúc thời tiết hanh khô hoặc hạn hán kéo dài làm cho đất khô thì keo ưa nước cũng có thể ngưng tụ do màng nước quanh nó bị mất. + Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu Như trên đã nói, đa số keo đất mang điện âm. Tuy nhiên vẫn gặp một số keo mang điện dương như keo Fe(OH) 3 , Al(OH) 3 , khi keo âm và keo dương kết hợp với nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp. Nếu số lượng keo âm nhiều gấp bội keo dương thì các keo âm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện âm, kết quả lại tạo thành sol. 1.3. Phân loại keo đất Những keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt, nhôm và keo sét. Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn trong đất, đất càng nhiều sét và mùn thì càng chứa nhiều keo. Dựa vào tính mang điện, thành phần hoá học người ta phân loại keo đất như sau: a. Dựa vào tính mang điện Theo tính mang điện của keo, có thể chia keo đất thành các loại: keo âm, keo dương và keo lưỡng tính, + Keo âm (asidoit) Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác là lớp ion quyết định thế là những anion. Các ion trên lớp điện bù là H + hoặc các cation khác. Ký hiệu keo âm là X- H. Trong đất, keo âm chiếm đa số. Thường gặp là axit silicic, axit humic, keo sét Ví dụ cấu tạo keo axit silicic như hình 5.2. Phân tử axit silicic trên bề mặt hạt nhân phân ly thành các ion: H 2 SiO 3 = 2H + + SiO 3 2- Anion SiO 3 2- được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion quyết định thế. H + là ion bù phân phối ở tầng ion không di chuyển và khuếch tán SiO 2 yH 2 O Nh©n + + + + + + + + H + H + H + H + H + H + H + H + SiO 3 2- SiO 3 2- SiO 3 2- SiO 3 2- I o n khuÕch t ¸ n I o n I o n k h « n g d i c h u y Ó n q . ® t h Õ h i Ö u Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov) + Keo dương (Basidoit) Trên lớp ion quyết định thế hiệu là các cation, còn ở lớp điện bù là ion OH - và các anion khác. Ký hiệu keo dương là X-OH. Các keo dương thường gặp trong đất là Fe(OH) 3 , Al(OH) 3 (trong môi trường axit). Cũng có thể là kaolinit do quá trình ion hoá tạo thành keo dương: O 3 SiO 2 (OH)Al 2 (OH) 3   O 3 SiO 2 (OH)Al 2 (OH) 2 ] + + OH - Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH) 3 (hình 5.3) Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - FeO + FeO + Fe(OH) 3 FeO + FeO + FeO + Nh©n I o n khuÕch t ¸ n I o n I o n k h « n g d i c h u y Ó n q . ® t h Õ h i Ö u + + + + + - - - - - Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl 3 FeCl 3 + 3H 2 O  Fe(OH) 3 + 3HCl Hạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử Fe(OH) 3 . Những phân tử Fe(OH) 3 trên bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl: Fe(OH) 3 + HCl  FeOCl + H 2 O FeOCl là chất điện giải nên ion hoá: FeOCl  FeO + + Cl - Cation FeO + được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành lớp ion quyết định thế. Các anion Cl - được phân bố ở tầng ion trao đổi. + Keo lưỡng tính (Ampholitoit) Keo này mang điện âm hay dương phụ thuộc vào phản ứng của môi trường xung quanh. Các ion trao đổi có thể là H + , OH - hoặc các ion khác. Ký hiệu keo này là X-O-H. Các keo lưỡng tính trong đất thường gặp là Fe(OH) 3 , Al(OH) 3 , Ví dụ: đối với keo Fe(OH) 3 , khi pH< 7,1 biểu hiện keo dương, nhưng khi pH > 7,1 biểu hiện keo âm (keo này có điểm đẳng điện tại pH=7,1): Fe(OH) 3 + HCl  Fe(OH) 2 + + Cl - +H 2 O (keo dương) Fe(OH) 3 + NaOH  Fe(OH) 2 O - + Na + + H 2 O (keo âm) Ðối với keo Al(OH) 3 khi pH < 8,1 biểu hiện keo dương, khi pH >8,1 là keo âm (điểm đẳng điện của keo tại pH=8,1): Al(OH) 3 + HCl  Al(OH) 2 + + Cl - + H 2 O (keo dương) Al(OH) 3 + NaOH  Al(OH) 2 O - + Na + + H 2 O (keo âm) b. Dựa vào thành phần hoá học Dựa vào thành phần hoá học có thể chia keo đất thành các loại: keo hữu cơ, keo vô cơ và keo hữu cơ-vô cơ + Keo hữu cơ Keo hữu cơ tạo thành do sự biến hoá xác sinh vật trong đất. Nói chung lớp đất mặt chứa nhiều keo hữu cơ hơn các lớp dưới. Các keo hữu cơ thường gặp là axit humic, Hình 5.3. Sơ đồ cấu tạo keo dương (theo Gorbunov) axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa và các hợp chất hữu cơ phức tạp khác. Những nguyên tố chủ yếu cấu tạo nên keo hữu cơ là C, H, O, N, S, P và một lượng nhỏ Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 5.4) R(COOH) n Nh©n + + + + + + + H + H + H + H + H + H + H + I o n khuÕch t ¸ n I o n I o n k h « n g d i c h u y Ó n q . ® t h Õ h i Ö u COO - C O O - C O O - O H - C O O - O H - C O O - Hình 5.4. Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov) + Keo vô cơ (keo khoáng) Chủ yếu là keo nhôm silicat được hình thành do kết quả phá huỷ đá và khoáng vật tạo thành. Thành phần hoá học của keo này gồm: SiO 2 = 40% - 60% Al 2 O 3 = 10% - 25% Fe 2 O 3 = 5% - 10% và một ít Ca, Mg, Ti, Mn, K, Na, P, S cùng các nguyên tố vi lượng như B, Zn, Mo, Cu Tỷ lệ các nguyên tố ấy phụ thuộc đá mẹ, điều kiện hình thành, khí hậu, thời gian, thực bì, vi sinh vật Ví dụ cấu tạo keo nhôm silicat (hình 5.5) + Keo hữu cơ-vô cơ Các keo hữu cơ ít ở trạng thái tự do mà thường liên kết chặt với các chất khoáng hoặc các keo vô cơ tạo thành keo hữu cơ-vô cơ phức tạp. Theo L.N. Alexandrova các hợp chất hữu cơ vô cơ trong đất được chia thành 3 nhóm: các muối dị cực, các muối phức dị cực và các phức chất hấp phụ. ( A l 2 O 3 ) m Nh©n + + + + + + + + Ca 2+ H + H + Ca 2+ Mg 2+ H + S i O 3 2 - S i O 3 2 - S i O 3 2 - S i O 3 2 - I o n khuÕch t ¸ n I o n I o n k h « n g d i c h u y Ó n q . ® t h Õ h i Ö u = = = = = + + ( S i O 2 ) n H + S i O 3 2 - Hình 5.5. Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov) - Muối dị cực (muối đơn giản): khi các axit mùn phản ứng với phần vô cơ của đất tạo thành các muối dị cực hay các humat hoặc fulvat. Các muối này có công thức cấu tạo chung như sau: R (COO) n Me m (O) p Me q trong đó: Me là Na + , K + , NH 4 + , Ca 2+ , Mg 2+ Các muối dị cực cũng có thể được hình thành do sự tương tác giữa các axit mùn với các khoáng vật sét qua cầu nối canxi có cấu tạo như sau: Si O Ca OOC R Si O Ca OOC SiOCaCOO SiO Ca COO Các humat canxi không tan có thể kết tủa và hình thành các màng trên bề mặt các hạt keo. - Muối phức dị cực được hình thành do phản ứng giữa các ion sắt, nhôm với axit mùn để hình thành muối phức, trong muối này kim loại tham gia vào phần anion của phân tử. Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do, các nhóm này có thể tiếp tục phản ứng với phần vô cơ của đất để tạo thành các muối dị cực đơn giản. L.N. Alexandrova gọi những hợp chất có bản chất kép như vậy là muối phức dị cực. Muối này có cấu tạo như sau: Me OH H 2 O H 2 O OH OOC HO R (COOH) n-1 (OH) m-1 trong đó Me là Fe 3+ , Al 3+ . Các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do có thể phản ứng với các cation kiềm và kiềm thổ trong đất. - Phức chất hấp phụ là các sản phẩm của sự tương tác giữa các chất mùn với các khoáng vật dạng tinh thể hoặc vô định hình của đất hoặc các sản phẩm hữu cơ vô cơ hấp phụ các chất mùn bằng phần vô cơ. Các phức hệ sét mùn cũng là phức chất hấp phụ. Ðại diện cho các phức hấp phụ trong đất là phức mùn với nhôm và sắt (a), phức mùn silic (b) và phức hệ sét mùn (c) Me(OH) 3 Me OH OH OOC OH R (COOH) n-1 (OH) m-1 SiO 2 .nH 2 O H 2 O R H 2 O [RMe] (COOH) n (OH) m COO - OH Me 1 + (a) Phức mùn nhôm, sắt (b) Phức mùn silic Si O Al O Si Al O - R (COOH) n (OH) m OH [RMe] OH R O - [RMe] COO O Me OOC O R (COOH) n-1 (OH) m-1 (COOH) n (OH) m COO O Me (c) Phức hệ sét mùn 1.4. Các loại keo sét trong đất Các keo sét thuộc loại keo vô cơ, là các khoáng vật thứ sinh alumin silicat, được hình thành do sự biến đổi từ các khoáng vật nguyên sinh trong quá trình phong hoá hình thành đất, phân bố rộng rãi trong các loại đất. Các khoáng vật này là thành phần chủ yếu của cấp hạt sét vì vậy chúng được gọi là các khoáng vật sét. chúng được phân biệt với nhau bởi mức độ phân tán cao, không tan trong nước Trong đất có nhiều loại keo sét, nhưng trong chúng có vai trò quan trọng nhất là các keo sét nhóm kaolinit, montmorilonit và hydromica a. Ðặc điểm chung của keo sét Ðặc điểm chung của các keo sét là chúng có cấu tạo lớp giống như mica và sự thay thế đồng hình. + Cấu tạo lớp của keo sét được tạo thành do sự liên kết của phiến khối tứ diện (bốn mặt) oxit silic và phiến khối bát diện (tám mặt) gipxit. - Phiến oxit silic được tạo thành do sự gắn liền các khối tứ diện oxit silic với nhau. Mỗi khối tứ diện ở chính giữa là một nguyên tử silic, bốn đỉnh là bốn nguyên tử oxi. Như thế thì khi ghép thành phiến hai bên là hai lớp oxi, giữa là lớp silic, - Phiến gipxit: phiến này được tạo thành do sự gắn liền các khối bát diện với nhau. Mỗi khối bát diện chính giữa có một nguyên tử Al, xung quanh có 6 oxi hay 6 OH - hoặc vừa oxi vừa OH - (hình 5.6). + Hiện tượng thay thế đồng hình - Ở một số khoáng vật, trong đó có các khoáng vật sét (keo sét) có hiện tượng một số nguyên tố trong mạng lưới tinh thể của chúng có thể bị các nguyên tố khác ở bên ngoài vào thay thế. Sự thay thế này không làm thay đổi hình dạng của khoáng vật mà chỉ thay đổi tính chất. Vì thế gọi là hiện tượng thay thế đồng hình. oxi Si oxi Si 7 Al oxi Hình 5.6. Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic và khối bát diện, phiến gipxit - Ðiều kiện quan trọng của sự thay thế là: 2 ion muốn thay thế nhau phải có bán kính tương đương, Ví dụ Al 3+ trong tinh thể có bán kính R = 0,57 Ǻ có thể bị Fe 3+ có R = 0,67 Ǻ thay thế chứ không thể bị Li + có R = 1,22 Ǻ thay thế. Sự thay thế này xảy ra phổ biến ở một số keo sét, ví dụ trong khối tứ diện oxit silic: Si 4+ thường bị Al 3+ thế, có trường hợp Mn 3+ hoặc P 5+ thay thế Si 4+ song rất ít; trong khối bát diện Al 3+ bị Mg 2+ hoặc Fe 2+ thế. - Ðặc điểm của sự thay thế là: nếu hoá trị của 2 ion thay thế tương đương nhau thì không những không thấy điểm gì khác trên tinh thể mà còn làm cho khoáng vật trung hoà điện. Nếu hóa trị của chúng chênh lệch nhau thì khoáng vật mang điện âm hoặc dương. Ví dụ Al 3+ thế cho Si 4+ thì khoáng vật mang điện âm, P 5+ thế cho Si 4+ khoáng vật mang điện dương. Hiện tượng thay thế đồng hình thường gặp ở keo sét là Al 3+ thế Si 4+ hoặc Mg 2+ thế Al 3+ vì vậy keo sét mang điện âm có thể hấp phụ cation. b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính + Nhóm kaolinit: - Nhóm này gồm keo kaolinit và haluzit, metahaluazit, dikkit và nakrit. - Cấu trúc tinh thể loại hình 1:1, mỗi lớp tinh thể (tinh tầng) gồm một phiến oxit silic và một phiến gipxit. Những lớp tinh thể như vậy chồng xếp lên nhau, giữa chúng có các khe hở làm cho kaolinit có cấu trúc lớp (hình 5.7). - Theo hình vẽ cấu trúc của kaolinit, nhân cơ bản của mạng lưới tinh thể keo trung hoà về điện và có công thức tương ứng là Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , nhưng bề mặt sườn lộ trần khi phá huỷ có hoá trị không bão hoà gây ra sự hấp phụ các ion từ môi trường xung quanh. Haluazit khác với kaolinit bởi sự tồn tại của nước trong mạng lưới tinh thể, cấu [...]... hấp phụ anion của đất cũng sẽ tăng lên (bảng 5. 11) Bảng 5. 11 Quan hệ giữa pH với hấp phụ anion (lđl/100 g đất) theo Matxơn pH 7,2 6,7 6,1 5, 8 5, 3 4,0 Cl0,0 0,3 1,1 2,4 3,8 5, 9 Kaolinit pH SO427,2 0,0 6,9 0,7 6,6 2,9 6,2 4,6 5, 9 6,6 5, 0 10 ,5 pH 7 ,5 6,7 6,1 5, 5 4,6 3,8 PO4329,7 40,8 46 ,5 56,1 75, 0 92,1 pH 6,8 5, 6 3,2 3,1 3,0 2,8 Montmorilonit ClpH 0,0 6 ,5 0,0 5, 1 0,1 4,8 0,1 4,0 0,1 3,3 0,4 2,9 PO4332,4... càng mạnh, keo thuộc nhóm montmorilonit trương co mạnh hơn keo nhóm kaolinit Bảng 5. 12 Quan hệ giữa thành phần cation hấp phụ với hạt kết trong đất Cation hấp phụ + Li Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Be2+ > 0,02mm 10 ,53 11,74 32,09 54 ,97 56 ,33 53 ,90 Tỷ lệ % hạt kết 0,02 - 0,002mm 35, 94 37,48 33,32 38,02 36, 35 37,66 < 0,002mm 53 ,53 50 ,58 34 ,59 7,11 7,32 9,04 3.3 Quan hệ giữa keo đất với hoá tính đất Thành phần cation... (lđl/100 g) Rất bé 5 - 15 80 - 150 20 - 40 350 Loại keo Fe(OH)3 và Al(OH)3 Kaolinit Montmorilonit Illit Axit humic Như vậy, đất càng nhiều mùn và nhiều montmorilonit thì CEC càng lớn - Thành phần cơ giới đất càng nặng CEC càng lớn (bảng 5. 6) Bảng 5. 6 Các cấp hạt khác nhau và CEC của đất Cấp hạt (mm) 0, 25 - 0,0 05 0,0 05 - 0,001 0,001 - 0,00 25 < 0,00 25 CEC (lđl/100 g đất) 0,3 15, 0 37,2 69,9 - Tỷ lệ SiO2/R2O3... càng lớn thì CEC càng lớn (Bảng 5. 7) Bảng 5. 7 Quan hệ giữa tỷ lệ SiO2/R2O3 và CEC của đất Tỷ lệ SiO2/R2O3 3,18 2,68 1,98 1,40 0,42 CEC (lđl/100 g đất) 70,0 42,6 21 ,5 7,7 2,1 - pH đất tăng lên thì CEC tăng lên (Bảng 5. 8) Bảng 5. 8 Ảnh hưởng của pH đến CEC của một số keo sét Keo pH CEC (lđl/100 g đất) Kaolinit 2 ,5 - 6,0 7,0 4 10 Montmorilonit 2 ,5 - 6,0 7,0 95 100 Bảng 5. 9 CEC của một số loại đất Việt... nhôm silicat, thành phần hữu cơ của nó chủ yếu là mùn, đó là các loại keo đất Gedroiz chia khả năng hấp phụ của đất thành 5 dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ cơ học, hấp phụ lý học, hấp phụ hoá học và hấp phụ lý hoá học 2.2 Các dạng hấp phụ của đất a Hấp phụ sinh học Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút được cation và anion trong đất Những ion dễ di chuyển trong đất được... các anion CO32-, HCO3 - hấp phụ hoá học với canxi tạo thành những chất cacbonat khó tan + Khả năng hấp phụ anion phụ thuộc tỷ lệ SiO2/R2O3 Tỷ lệ này càng thấp (tức tỷ lệ keo dương tăng) thì hấp phụ anion càng nhiều (bảng 5. 10) Bảng 5. 10 Quan hệ giữa SiO2/R2O3 với hấp phụ anion (Matxơn) SiO2/R2O3 3,82 2,82 1,89 0 ,55 PO43- SO42lđl/100 g đất 0,04 0, 15 0,27 0 ,52 0,93 1, 15 1,60 Cl0,03 0,04 + Khả năng hấp... kiềm thổ hấp phụ (chủ yếu là Ca2+, Mg2+, K+ và Na+), H là tổng số ion H+ và Al3+ hấp phụ (độ chua thuỷ phân) Tất cả đều tính bằng đơn vị lđl/100 g đất Dung tích trao đổi cation của đất phụ thuộc thành phần keo, thành phần cơ giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 và pH - Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau (bảng 5. 5) Bảng 5. 5 Dung tích hấp phụ của một số loại keo đất CEC (lđl/100 g) Rất bé 5 - 15 80... khô với phân chuồng khi ủ phân Ðất bột hút NH3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm Bảng 5. 3 Khả năng hút khí và hơi nước của đất (ml /100 g chất hút) Thành phần đất Thạch anh CaCO3 Kaolinit Fe(OH)3 Mùn CO2 12 14 166 352 6 1264 NH3 1 45 320 947 52 78 24228 Hơi nước 197 278 3172 19236 19772 d Hấp phụ hoá học Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan từ những muối dễ... càng giảm, cường độ phá huỷ đá giảm, quá trình hình thành đất cũng thay đổi, tỷ lệ keo sét giảm nhưng tỷ lệ keo hữu cơ tăng + Tỷ lệ SiO2/Al2O3 trong keo sét liên quan mật thiết với mức độ phong hóa, rửa trôi và mức độ biến đổi trong quá trình hình thành đất: Tỷ lệ SiO2/Al2O3 3 2-3 Quá trình hình thành đất Quá trình alit Quá trình sialit Trung gian giữa 2 quá trình trên 3.2 Quan hệ giữa keo đất với... thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều . 7 ,5 29,7 6,8 0,0 6 ,5 32,4 6,7 0,3 6,9 0,7 6,7 40,8 5, 6 0,0 5, 1 36,3 6,1 1,1 6,6 2,9 6,1 46 ,5 3,2 0,1 4,8 38,7 5, 8 2,4 6,2 4,6 5, 5 56 ,1 3,1 0,1 4,0 47,4 5, 3. 5. 5) Bảng 5. 5. Dung tích hấp phụ của một số loại keo đất Loại keo CEC (lđl/100 g) Fe(OH) 3 và Al(OH) 3 Rất bé Kaolinit 5 - 15 Montmorilonit 80 - 150 Illit 20 - 40 Axit humic 350 . càng lớn (bảng 5. 6) Bảng 5. 6. Các cấp hạt khác nhau và CEC của đất Cấp hạt (mm) CEC (lđl/100 g đất) 0, 25 - 0,0 05 0,3 0,0 05 - 0,001 15, 0 0,001 - 0,00 25 37,2 < 0,00 25 69,9 - Tỷ