ปฐพีเคมีและธรณีเคมี
ปฐพีเคมีและธรณีเคมีศึกษาองค์ประกอบทางเคมีและปฏิกิริยาของดินและพื้นผิวโลกส่วนใกล้ ซึ่งเป็นบริเวณที่แร่ธาตุ น้ำ อินทรียวัตถุ และสิ่งมีชีวิตมีปฏิสัมพันธ์กัน
Definition
สาขาหนึ่งของเคมีสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบ ปฏิกิริยา และเคมีพื้นผิวของดินและธรณีภาคส่วนใกล้พื้นผิว
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมเคมีของโลกที่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิต่ำ ได้แก่ การผุพังของแร่ธาตุและการก่อตัวของดิน ลักษณะและปฏิกิริยาของอินทรียวัตถุในดิน ความเป็นกรดและรีดอกซ์ของดิน รวมถึงกระบวนการดูดซับและการแลกเปลี่ยนไอออนที่พื้นผิวแร่ธาตุและอินทรียวัตถุ โดยเชื่อมโยงวัฏจักรของธาตุ ความพร้อมของสารอาหาร และพฤติกรรมของสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมบนบก
Sub-topics
Core questions
- หินผุพังกลายเป็นดินและปลดปล่อยธาตุได้อย่างไร?
- อะไรเป็นตัวควบคุมความเป็นกรดและสถานะรีดอกซ์ของดิน?
- พื้นผิวแร่ธาตุและอินทรียวัตถุเก็บกักไอออนและสารปนเปื้อนได้อย่างไร?
- อินทรียวัตถุในดินก่อตัว เสถียร และย่อยสลายได้อย่างไร?
Key theories
- การเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวที่ส่วนต่อประสานของดิน
- การกักเก็บไอออนในดินอธิบายได้ด้วยการดูดซับและการเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวแร่ธาตุและอินทรียวัตถุที่มีประจุ ซึ่งถูกควบคุมโดยค่า pH ความเข้มข้นของไอออน และไอออนที่แข่งขันกัน ซึ่งควบคุมการเคลื่อนที่ของสารอาหารและสารปนเปื้อน
- การผุพังและการเกิดดิน
- การผุพังทางเคมีของแร่ธาตุปฐมภูมิเป็นตัวขับเคลื่อนการก่อตัวของดิน ปลดปล่อยสารอาหารและก่อตัวเป็นดินเหนียวและออกไซด์ทุติยภูมิ ซึ่งพื้นผิวของสารเหล่านี้มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมทางเคมีของดิน
Mechanisms
เคมีของดินถูกควบคุมโดยส่วนต่อประสาน พื้นผิวที่มีประจุผันแปรและประจุถาวรบนดินเหนียว ออกไซด์ และฮิวมัสจะแลกเปลี่ยนแคตไอออนและจับกับแอนไอออนและโลหะ ค่า pH และรีดอกซ์กำหนดสปีชีส์ และการผุพังจะจัดหาสารประกอบทุติยภูมิที่มีปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง กระบวนการเหล่านี้กำหนดการแบ่งส่วนของธาตุระหว่างสารละลายและของแข็ง
Clinical relevance
ปฐพีเคมีและธรณีเคมีเป็นพื้นฐานของความอุดมสมบูรณ์ของดิน การกักเก็บหรือการปลดปล่อยโลหะหนักและสารปนเปื้อน และกลยุทธ์การบำบัด และยังบันทึกการแพร่กระจายของการปนเปื้อนโลหะติดตามทั่วโลก
History
เคมีดินสิ่งแวดล้อมพัฒนามาจากปฐพีศาสตร์และธรณีเคมีแบบดั้งเดิม โดยมีทฤษฎีการเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวและการศึกษาพื้นผิวด้วยสเปกโทรสโกปีที่ทำให้สาขาวิชานี้เติบโตเต็มที่ตลอดช่วงปลายศตวรรษที่ 20
Key figures
- Garrison Sposito
- Donald L. Sparks
- Victor Goldschmidt
Related topics
Seminal works
- sparks2003
- sposito2008
- nriagu1988
Frequently asked questions
- สาขาวิชานี้แตกต่างจากปฐพีศาสตร์การเกษตรอย่างไร?
- สาขาวิชานี้มุ่งเน้นไปที่เคมีพื้นฐานของดินและธรณีภาค รวมถึงพฤติกรรมของสารปนเปื้อน มากกว่าที่จะเน้นที่แนวปฏิบัติในการผลิตพืชผลโดยเฉพาะ