Hình thành và phát triển đất phèn

Hình thành phát triển đất phèn Bách khoa tồn thư mở Wikipedia Bước tới: menu, tìm kiếm Các loại đất trầm tích dễ trở thành đất phèn loại hình thành phạm vi 10.000 năm trở lại đây, sau kiện dâng lên nước biển (biển tiến) lớn gần Khi mực nước biển dâng lên làm ngật đất, sulfat nước biển trộn lẫn với trầm tích đất chứa ơxít sắt chất hữu [1] Trong điều kiện khí này, vi khuẩn ưa phân hủy chất vô Thiobacillus ferrooxidans tạo sulfua sắt (chủ yếu dạng pyrit)[1] Tới thời điểm định, nhiệt độ ấm điều kiện thích hợp cho vi khuẩn này, tạo tiềm lớn cho hình thành sulfua sắt Các môi trường ngập nước vùng nhiệt đới, chẳng hạn khu rừng đước hay khu vực cửa sơng, chứa hàm lượng pyrit cao so với môi trường tương tự vùng ôn đới[2] Pyrit ổn định bị lộ ngồi khơng khí, từ thời điểm pyrit bị ơxi hóa sinh axít sulfuric Ảnh hưởng đất phèn kéo dài khoảng thời gian lớn, và/hoặc lên tới đỉnh theo mùa (sau thời kỳ khô hạn bắt đầu có mưa) Tại số khu vực, đất phèn thau chua từ khoảng 100 năm trước cịn giải phóng axít, Úc[3] Mục lục [ẩn] • • • • Sự hình thành khống pyrit Tiến trình ơxi hóa o 2.1 Sự ơxi hóa pyrit o 2.2 Các ơxít sắt o 2.3 Jarosit o 2.4 Sulfat o 2.5 Sự thủy phân axít silicat hoạt động ion nhôm Tiến trình khử Ghi Sự hình thành khống pyrit[sửa | sửa mã nguồn] Các điều kiện hình thành khống pyrit là: • Sự khử hóa ion sulfat (SO42-) thành sulfua (S2-) vi khuẩn phân hủy chất hữu khử sulfat; • Sự ơxi hóa phần sulfua tạo thành lưu huỳnh nguyên tố ion polysulfua; • Sự hình thành sulfua sắt (II) (FeS) tổng hợp sulfua hòa tan với sắt Sắt hầu hết xuất phát nguồn gốc từ ơxít sắt (III) silicat trầm tích, sắt bị khử để tạo thành Fe (II) hoạt động vi sinh vật • Sự hình thành pyrit tổng hợp sulfua sắt (II) (FeS) nguyên tố lưu huỳnh (S) Pyrit có thể kết tủa trực tiếp từ sắt (II) hịa tan ion polysulfua (Goldhaber Kaplan, 1974) Sự hình thành pyrit với ơxít sắt III (Fe3+) nguồn sắt trình bày phản ứng tổng quát sau: Fe2O3(rắn) + 4SO42-(dd) + 8H2O + 1/2O2(dd) → 2FeS2(rắn) + 8HCO3-(dd) + 4H2O Những điều kiện cần thiết để hình thành pyrit xem xét sau: Mơi trường yếm khí: Sự khử sulfat xảy điều kiện khử mãnh liệt mà cung cấp trầm tích trầm thủy giàu chất hữu Sự phân hủy chất hữu vi sinh vật kỵ yếm khí sinh mơi trường khử Sự ơxi hóa gián đoạn cục xảy cần thiết để sinh lưu huỳnh nguyên tố ion polysulfua (Pons ctv, 1982) 2 Nguồn sulfat hòa tan: Thường nguồn từ nước biển nước lợ thủy triều, pyrit kết hợp với nước ngầm giàu sulfat (Poeman, 1973) Chất hữu cơ: Sự ơxi hóa chất hữu cung cấp cho đòi hỏi lượng vi sinh vật khử sulfat Những ion sulfat phục vụ ổ electron cung cấp cho vi sinh vật hơ hấp sulfat bị khử để thành sulfua SO42- + 2CH2O → H2S + 2HCO3Lượng sulfua sinh liên quan trực tiếp đến lượng chất hữu bị chuyển hóa Berner (1970) ý tương ứng gần chất hữu lượng pyrit trầm tích gợi ý nguồn cung cấp chất hữu thường giới hạn lượng pyrit sinh Nguồn chất sắt: Hầu hết đất trầm tích có chứa nhiều ơxít hydroxit sắt Trong mơi trường yếm khí, chúng bị khử để hình thành Fe2+, Fe2+ hòa tan cách đáng kể dãy pH bình thường bị di động sản phẩm hữu hòa tan Thời gian: Vẫn hạn chế kiến thức hiểu biết tốc độ hình thành khống pyrit mơi trường tự nhiên Phản ứng chất rắn – chất rắn FeS S xảy chậm, kéo dài từ hàng tháng đến hàng năm để sản sinh pyrit với lượng đo được, ngược lại, điều kiện thích hợp, kết tủa trực tiếp từ Fe2+ hịa tan polysulfua sản sinh pyrit vài ngày Độ chua tiềm tàng phát triển phần độ kiềm, hình thành suốt thời gian khử sulfat, bị di chuyển hệ thống Việc rửa hoạt động thủy triều dường ảnh hưởng đặc biệt việc di chuyển HCO3-, hồi phục lại SO42-, cung cấp lượng ơxy hịa tan giới hạn cần thiết cho hình thành pyrit Trong điều kiện thống khí thủy, mực thủy cấp xuống sâu làm cho khoáng pyrit bị ơxi hóa thành khống sắt dạng Fe (III) hợp chất khác có nhiều ion H+ sinh pH giảm thấp, nhiều hợp chất bị hịa tan mơi trường trở nên axít độc, ảnh hưởng đến sinh trưởng cho thực vật thủy sản Tiến trình ơxi hóa[sửa | sửa mã nguồn] Sự ơxi hóa pyrit[sửa | sửa mã nguồn] Khoáng pyrit ổn định điều kiện khử Sự thủy dẫn đến điều kiện ơxi hóa, khởi đầu ơxi hóa pyrit sản sinh độ axít Sự ơxi hóa pyrit đất phèn xảy vài giai đoạn, bao gồm hai tiến trình hóa học sinh học Sulfat nhôm mao dẫn lên mặt đất vào mùa khô vùng đất phèn Đồng Tháp Mười Lê Phát Quới, 2005 Khởi đầu, ơxy hịa tan phản ứng chậm với pyrit, mang lại ion Fe (II), sulfat lưu huỳnh nguyên tố: FeS2 + ½ O2 + 2H+ → Fe2+ + 2S + H2O Sau đó, ơxi hóa lưu huỳnh ơxy chậm, xúc tác vi sinh vật tự dưỡng giá trị pH gần trung tính: S + 3/2O2 + H2O → SO42- + 2H+ Sự axít hóa gây ơxi hóa hóa học sulfua Fe vơ định hình, lượng nhỏ FeS diện, tầng màu đen 2FeS2 + 9/2O2 + (n+2) H2O → Fe2O3.nH2O + 2SO42- + 4H+ Một pH hệ thống ơxi hóa gây pH nhỏ Fe3+ trở nên hịa tan cách đáng kể dẫn đến ơxi hóa nhanh chóng Phản ứng Fe (III) với lưu huỳnh xảy nhanh chóng phản ứng tổng quát pyrit Fe (III) đại diện sau: FeS2 + 14Fe3+ + H2O → 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+ Với diện ôxy, Fe (II) sản sinh từ phản ứng bị ôxi hóa để hình thành Fe (III) Ở giá trị pH thấp 3,5 ơxi hóa hóa học tiến trình chậm Nhưng pH thấp, vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans ơxi hóa dạng lưu huỳnh khử, Fe (II), đó, để quay lại dạng Fe (III) hệ thống đất (Arkesteyn, 1980) Fe2+ + ¼ O2 + H+ → Fe3+ + 1/2 H2O Van Breemen (1976) đưa giả thuyết ôxy phản ứng với Fe (II) hịa tan trước tiến gần đến pyrit, Fe (III) chất ơxi hóa trực tiếp, trình bày biểu đồ Mơ hình ơxi hóa pyrit đất phèn Nguồn: Nico Van Breemen, 1976 Mơ hình ơxi hóa pyrit đất phèn Nguồn: Nico Van Breemen, 1976 (a) Trong suốt mùa khô, ôxy khuếch tán vào đất từ tế khổng chỗ nứt Những ion Fe2+ dung dịch bị ơxi hóa thành ion Fe3+ ơxít Fe (III) Ở pH thấp, vài Fe3+ cịn lại dung dịch, khuếch tán vào bề mặt vùng pyrit bị khử để thành Fe2+ giải phóng nhiều axít b) Vài phản ứng ơxi hóa pyrit tiếp tục điều kiện trầm thủy axít, sử dụng dự trữ ơxít Fe(III) Trong trường hợp nầy, ion Fe2+ di cư khỏi đất vào hệ thống kênh mương vào vùng nước ngập trước bị ơxi hóa Hầu hết độ axít sinh ơxi hóa pyrit Fe(III) trải qua ơxi hóa Fe (II) để quay trở lại Fe (III) Phản ứng biểu diễn kết chung với hydroxit Fe (III) sản phẩm cuối Kết mol pyrit bị ơxi hóa phóng thích mol axít Các ơxít sắt[sửa | sửa mã nguồn] Khi pH đất cịn trì 4, ơxít hydroxit Fe (III) kết tủa trực tiếp ôxi hóa Fe (II) hịa tan Tại đây, ơxi hóa pyrit xảy ra, ơxít Fe (II) dạng keo thông thường xuất nước kênh mương Geothit ơxít sắt nhận dạng phổ biến Thỉnh thoảng chuyển sang heamatit cách chậm chạp (thường đất phèn cổ) (Hình) 2FeO.OH → Fe2O3 + H2O Jarosit[sửa | sửa mã nguồn] Biểu đồ Eh – pH ơxít Fe, jarosit pyrit 25°C (Van Breemen, 1976) Những chất lắng tụ màu vàng rơm jarosit (KFe3(SO4)3(OH)6) kết tủa nét đặc trưng lấp đầy tế khổng lớp áo bề mặt đất điểm ơxi hóa mạnh, chua mãnh liệt: Eh lớn 400 mV, pH nhỏ 3,7 Jarosit xuất dãy dung dịch chất rắn với natrojarosit hydroni jarosit nơi mà Na H3O thay K, dạng K chiếm ưu Sự hình thành jarosit (Hình) từ khống pyrit biểu diễn phản ứng sau: Ở giá trị pH cao, jarosit sau ổn định geothit cuối bị thủy phân để hình thành ơxít Fe KFe3(SO4)2(OH)6 → 3FeO.OH + K+ + 3H+ + 2SO42Ngoài đồng, vành màu nâu nhìn thấy xung quanh khống jarosit màu vàng lắng tụ vịng 10 – 20 năm thủy, đất phèn cổ tầng có đốm jarosit, nằm kế cận tầng đất chứa pyrit bị khử, tầng với đốm rõ ràng, hạt kết von, ống lớp áo ơxít Fe Sulfat[sửa | sửa mã nguồn] Hầu hết sắt huy động ôxi hóa pyrit cịn lại phẫu diện đất, lượng nhỏ sulfat giữ lại, jarosit thạch cao Hầu hết sulfat hòa tan bị theo thoát thủy vài chất khuếch tán xuống bên tầng khử lần bị khử thành sulfua Thạch cao hình thành đất phèn trung hòa độ chua cacbonat canxi: CaCO3 + 2H+ + SO42- + H2O → CaSO4.2H2O + CO2 Thạch cao xuất hoa bột mặt đất mặt mương Những tinh thể lớn thường diện đất phèn trải qua mùa khô rõ ràng Sự thủy phân axít silicat hoạt động ion nhơm[sửa | sửa mã nguồn] Mơi trường axít mãnh liệt đất phèn làm tăng phong hóa khống silicat Ngồi đồng, giá trị pH tầng đất phèn thường biến thiên từ 3,2 đến 3,8 (Dent, 1980) Tính đệm điều kiện axít mãnh liệt quy cho thủy phân axít sét silicat nhơm Hàm lượng cao silica hịa tan Al3+ đặc tính bật đất nước ngầm Hoạt động Al3+ hòa tan dường có liên quan trực tiếp tới pH; pH nâng lên, nhôm bị kết tủa hydroxit sulfat kiềm (Van Breemen, 1973, 1976), phóng thích axít hịa tan mà axít bị trực di từ hệ thống đất Al3+(dd) + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+(dd) Tiến trình khử[sửa | sửa mã nguồn] Sự phân hủy chất hữu sinh electron Dưới điểu kiện thoáng khí, nguồn electron chủ yếu ơxy Trong hầu hết loại đất, ngập lụt tiếp diễn vòng vài vài ngày gây cạn kiệt ôxy hòa tan hoạt động vi sinh vật háo khí Ở đất bị ngập nước, phân hủy chất hữu tiếp tục vi sinh vật yếm khí chúng khử nitrat, ơxít mangan, cuối ơxít Fe (III) sulfat Sự khử hoá kèm theo gia tăng nồng độ CO2 HCO3-, Fe2+ cation trao đổi Ca2+ dời chỗ Fe Một cách có ý nghĩa, khử hóa làm giảm độ axít tiêu thụ ion hiđrơ; thí dụ: Fe(OH)3 + 2H+ + 1/4CH2O → Fe2+ + 11/4 H2O + 1/4CO2 Giá trị pH nâng cao lên theo với việc làm ngập nước làm giảm hoạt động Al3+ Điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng lúa, vài loại đất phèn làm ngập nước dẫn đến nồng độ độc sắt hịa tan Những nơi có mùa khơ rõ ràng, độ axít phát sinh ơxi hóa pyrit chiều sâu đất di chuyển lên mặt đất sản xuất kết bơng muối phèn: thí dụ NaAl(SO4)2, MgAl2(SO4)4, FeSO4, Al2(SO4)3 Sự hòa tan muối làm ngập nước giải phóng độ axít Do đó, khử hóa đất sản xuất Fe2+ cân sulfat Ghi chú[sửa | sửa mã nguồn] ^ a ă Identification & Investigation of Acid Sulfate Soils (2006), Department of Environment, Western Australia Tra cứu từ portal ^ Acid Sulfate Soil Technical Manual 1.2 (2003), CSIRO Land & Water, Australia Tra cứu từ CSIRO ^ Sammut J & Lines-Kelley R (2000) Acid Sulfate Soils, ấn lần 2, Environment Australia, ISBN 0-7347-1208-1 Tra cứu từ booklet Lấy từ “http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hình_thành_và_phát_triển_đất_phèn&oldid=14147182” Thể loại: • Nhóm đất phèn Trình đơn chuyển hướng Cơng cụ cá nhân • • Mở tài khoản Đăng nhập Khơng gian tên • • Bài viết Thảo luận Biến thể Các hiển thị • • Đọc Sửa mã nguồn • Xem lịch sử Khác • Làm tươi Tìm kiếm Xem Xem nhanh • • • • • • Trang Chính Nội dung chọn lọc Tin tức Bài viết ngẫu nhiên Thay đổi gần Qun góp Tương tác • • • • • Hướng dẫn Giới thiệu Wikipedia Cộng đồng Thảo luận chung Giúp sử dụng Gõ tiếng Việt Trợ giúp • Tự động [F9] • Telex (?) • VNI (?) • VIQR (?) • VIQR* Tắt [F12] • • • Bỏ dấu kiểu cũ [F7] • Đúng tả [F8] Cơng cụ • • • • • • • Các liên kết đến Thay đổi liên quan Các trang đặc biệt Liên kết thường trực Thơng tin trang Khoản mục Wikidata Trích dẫn trang In/xuất • • • Tạo sách Tải dạng PDF Bản để in Ngơn ngữ Sửa liên kết • Trang sửa đổi lần cuối lúc 07:53, ngày tháng năm 2014 • Văn phát hành theo Giấy phép Creative Commons Ghi cơng/Chia sẻ tương tự; áp dụng điều khoản bổ sung Xem Điều khoản Sử dụng để biết thêm chi tiết Wikipedia® thương hiệu đăng ký Wikimedia Foundation, Inc., tổ chức phi lợi nhuận • Quy định quyền riêng tư • Giới thiệu Wikipedia • Lời phủ nhận • Nhà phát triển • Phiên di động • • ... absolute;" /> Lấy từ “http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title =Hình_ thành_ và_ phát_ triển_ đất_ phèn& oldid=14147182” Thể loại: • Nhóm đất phèn Trình đơn chuyển hướng Cơng cụ cá nhân • • Mở tài khoản... bày biểu đồ Mơ hình ơxi hóa pyrit đất phèn Nguồn: Nico Van Breemen, 1976 Mô hình ơxi hóa pyrit đất phèn Nguồn: Nico Van Breemen, 1976 (a) Trong suốt mùa khô, ôxy khuếch tán vào đất từ tế khổng... độ axít Sự ơxi hóa pyrit đất phèn xảy vài giai đoạn, bao gồm hai tiến trình hóa học sinh học Sulfat nhơm mao dẫn lên mặt đất vào mùa khô vùng đất phèn Đồng Tháp Mười Lê Phát Quới, 2005 Khởi đầu,