التربة والكيمياء الجيولوجية

تدرس التربة والكيمياء الجيولوجية التركيب الكيميائي والتفاعلات التي تحدث في التربة والقشرة الأرضية القريبة من السطح، حيث تتفاعل المعادن والمياه والمواد العضوية والكائنات الحية.

Definition

فرع الكيمياء البيئية الذي يهتم بتركيب وتفاعلات وكيمياء السطح للتربة والغلاف الجيولوجي القريب من السطح.

Scope

يغطي هذا المجال كيمياء الأرض الصلبة في درجات الحرارة المنخفضة: تجوية المعادن وتكوين التربة، طبيعة وتفاعلية المواد العضوية في التربة، حموضة التربة وحالة الأكسدة والاختزال، وعمليات الامتزاز والتبادل الأيوني على الأسطح المعدنية والعضوية. ويربط بين دورة العناصر، وتوافر المغذيات، وسلوك الملوثات في البيئة الأرضية.

Sub-topics

• تجوية المعادن وتكوين التربة
• كيمياء المادة العضوية في التربة
• جهد الأكسدة والاختزال وحموضة التربة
• الامتزاز والتبادل الأيوني

Core questions

• كيف تتجوّى الصخور لتكوين التربة وإطلاق العناصر؟
• ما الذي يتحكم في حموضة التربة وحالة الأكسدة والاختزال؟
• كيف تحتفظ الأسطح المعدنية والعضوية بالأيونات والملوثات؟
• كيف تتكون المواد العضوية في التربة وتستقر وتتحلل؟

Key theories

التراكب السطحي عند الواجهات البينية للتربة

يوصف احتجاز الأيونات في التربة بالامتزاز والتراكب السطحي على الأسطح المعدنية والعضوية المشحونة، ويتحكم فيه الرقم الهيدروجيني، والقوة الأيونية، والأيونات المتنافسة، مما يتحكم في حركة المغذيات والملوثات.

التجوية وتكوين التربة

تؤدي التجوية الكيميائية للمعادن الأولية إلى تكوين التربة، مما يطلق المغذيات ويشكل طينًا ثانويًا وأكاسيد تهيمن أسطحها على السلوك الكيميائي للتربة.

Mechanisms

تحكم كيمياء التربة الواجهات البينية. تقوم الأسطح ذات الشحنة المتغيرة والدائمة على الطين والأكاسيد والدبال بتبادل الكاتيونات وربط الأنيونات والمعادن؛ ويحدد الرقم الهيدروجيني وحالة الأكسدة والاختزال التخصص؛ وتوفر التجوية باستمرار أطوارًا ثانوية تفاعلية. تحدد هذه العمليات تقسيم العناصر بين المحلول والمادة الصلبة.

Clinical relevance

تكمن التربة والكيمياء الجيولوجية وراء خصوبة التربة، واحتجاز أو إطلاق المعادن الثقيلة والملوثات، واستراتيجية المعالجة، وتوثق الانتشار العالمي لتلوث المعادن النزرة.

History

تطورت كيمياء التربة البيئية من علم التربة الكلاسيكي والكيمياء الجيولوجية، مع نضوج نظرية التراكب السطحي والدراسات الطيفية للأسطح في هذا المجال خلال أواخر القرن العشرين.

Key figures

• Garrison Sposito
• Donald L. Sparks
• Victor Goldschmidt

Seminal works

• sparks2003
• sposito2008
• nriagu1988

Frequently asked questions

كيف يختلف هذا عن علم التربة الزراعي؟

يركز على الكيمياء الأساسية للتربة والغلاف الجيولوجي، بما في ذلك سلوك الملوثات، بدلاً من ممارسات إنتاج المحاصيل على وجه التحديد.