Thổ nhưỡng và Địa hóa học
Thổ nhưỡng và địa hóa học nghiên cứu thành phần hóa học và các phản ứng của đất và lớp vỏ Trái Đất gần bề mặt, nơi các khoáng chất, nước, chất hữu cơ và sinh vật tương tác.
Definition
Nhánh hóa học môi trường liên quan đến thành phần, phản ứng và hóa học bề mặt của đất và địa quyển gần bề mặt.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm hóa học của vỏ Trái Đất rắn ở nhiệt độ thấp: phong hóa khoáng vật và hình thành đất, bản chất và khả năng phản ứng của chất hữu cơ trong đất, độ chua và trạng thái oxy hóa khử của đất, cũng như các quá trình hấp phụ và trao đổi ion tại bề mặt khoáng vật và hữu cơ. Nó liên kết chu trình nguyên tố, khả năng cung cấp dinh dưỡng và hành vi của chất gây ô nhiễm trong môi trường trên cạn.
Sub-topics
Core questions
- Đá phong hóa để hình thành đất và giải phóng các nguyên tố như thế nào?
- Yếu tố nào kiểm soát độ chua và trạng thái oxy hóa khử của đất?
- Bề mặt khoáng vật và hữu cơ giữ lại ion và chất gây ô nhiễm như thế nào?
- Chất hữu cơ trong đất được hình thành, ổn định và phân hủy như thế nào?
Key theories
- Phức chất bề mặt tại các giao diện đất
- Sự giữ lại ion trong đất được mô tả bằng sự hấp phụ và phức chất bề mặt tại các bề mặt khoáng vật và hữu cơ tích điện, được chi phối bởi pH, cường độ ion và các ion cạnh tranh, điều này kiểm soát tính di động của chất dinh dưỡng và chất gây ô nhiễm.
- Phong hóa và quá trình hình thành đất (pedogenesis)
- Phong hóa hóa học của các khoáng vật sơ cấp thúc đẩy sự hình thành đất, giải phóng chất dinh dưỡng và hình thành các khoáng sét và oxit thứ cấp mà bề mặt của chúng chi phối hành vi hóa học của đất.
Mechanisms
Hóa học đất được chi phối bởi các giao diện. Các bề mặt có điện tích thay đổi và điện tích vĩnh cửu trên sét, oxit và mùn trao đổi cation và liên kết anion và kim loại; pH và trạng thái oxy hóa khử thiết lập sự phân hóa loài (speciation); và phong hóa liên tục cung cấp các pha thứ cấp có khả năng phản ứng. Các quá trình này xác định sự phân chia các nguyên tố giữa dung dịch và chất rắn.
Clinical relevance
Thổ nhưỡng và địa hóa học là nền tảng cho độ phì nhiêu của đất, sự giữ lại hoặc giải phóng kim loại nặng và chất gây ô nhiễm, và chiến lược khắc phục, đồng thời chúng ghi nhận sự lan rộng toàn cầu của ô nhiễm kim loại vi lượng.
History
Hóa học đất môi trường phát triển từ khoa học đất cổ điển và địa hóa học, với lý thuyết phức chất bề mặt và các nghiên cứu bề mặt quang phổ làm cho lĩnh vực này trưởng thành vào cuối thế kỷ 20.
Key figures
- Garrison Sposito
- Donald L. Sparks
- Victor Goldschmidt
Related topics
Seminal works
- sparks2003
- sposito2008
- nriagu1988
Frequently asked questions
- Lĩnh vực này khác với khoa học đất nông nghiệp như thế nào?
- Nó tập trung vào hóa học cơ bản của đất và địa quyển, bao gồm hành vi của chất gây ô nhiễm, hơn là các thực hành sản xuất cây trồng cụ thể.