عمليات التربة وسلوك الملوثات

‫عمليات التربة وسلوك الملوثات‬ ‫مقدمة ‪:‬‬ ‫تعد مكونات التربة سواء الطبيعية أو الزراعية أساسية لنمو النباتات أو عيش الكائنات الحية وتدوير أو‬ ‫تحلل بقاياها‪ .‬وتعتبر مركبا معقدا غير متجانس من مواد معدنية وعضوية ومكونات سائلة وغازية‪ .‬تتكون‬ ‫المعادن من نواتج تحويه الصخور فيزيائيا والمعادن الثانوية مثل معادن الطين وأكاسيد وهيدروكسيد ت‬ ‫الحديد واأللمونيوم والمنجنيز‪ ،‬وكذلك الكربونات مثل الكالسيت‪ .‬وتتكون المادة العضوية من الكائنات‬ ‫الحية الدقيقة وبقايا النباتات والحيوانات النافقة والغرويات العضوية الناتجة عن التحلل بواسطة الكائنات‬ ‫الحية الدقيقة‪ .‬هذه المكونات الصلبة عادة ما تلتحم مع بعضها لتكون تجمعات تمثل بناء التربة‪ ،‬لذا‬ ‫تتكون الفراغات فيما بينها مختلفة األحجام بناء على أحجام حبيبات التربة المعدنية وأنـواع البنـاء‬ ‫المتكونة‪ ،‬وتمال تلك الفراغات بالماء أو‪/‬والهواء‪ .‬تتميز مكونات التربة الصلبة بقدرتها على امتصاص‬ ‫األيونات ولكن ذلك يختلف بينها ويتأثر كثيرا بـالرقم الهيدروجيني وجهد األكسدة واالختزال والتركيز‬ ‫النسي لأليونات الموجودة في محلول التربة ‪.‬‬ ‫يمثل هذا الخليط غير المتجانس من المواد العضوية والمعدنية بيئة مثلى للعديد من الكائنات الحية‬ ‫الدقيقة كما يعد وسطا لنمو جذور النبات وامتصاص الماء واألكسجين واأليونات‪ .‬تطلق الجذور ثاني‬ ‫أكسيد الكربون وتفرز مركبات عضوية تكون مسئولة عن النشاط الميكروي الكثيف في المنطقة المالصقة‬ ‫للجذور من التربة وتسمى ‪ (Rhizosphere).‬تستطيع جذور النباتات تغيير الخصائص الكيميائية‬ ‫ومن تم تؤثر في مدى تيسر بعض العناصر الكيميائية ‪.‬‬ ‫والفيزيائية للتربة المحيطة بها‬ ‫تعتبر التربة نظام ديناميكي (غير ساكن)‪ ،‬فهناك اختالف في النظام الرطوبي وظروف األكسدة‬ ‫واالختزال والرقم الهيدروجيني وكذلك التغيرات التي حدث بسبب‬ ‫التغير في نظم اإلدارة والعوامل البيئية ‪.‬‬ ‫هذه التغيرات في خصائص التربة تؤثر في صور ومدى تيسر الملوثات (العناصر الثقيلة‪ ،‬المبيدات‪ ،‬النظائر‬ ‫المشعة‪ ،‬المواد الهيدروكربونية‪ ،)... ،‬مما يستلزم دراستها وفهمها عند مناقشة إدارة الترب الملوثة أو‬ ‫استخدام الترب كمدافن لتلك النفايات‪ .‬الترب يمكن أن توضح التغير الخاص في الخصائص الكيميائية‬ ‫والفيزيائية سواء على مستوى دقيق أو غير دقيق‪ ،‬لذا تتأكد الحاجة عند أخذ العينات لتغطية مدى‬ ‫االختالف في الخصائص عند أي موقع يراد دراسته ‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬خصائص التربة ‪:‬‬ ‫الرقم الهيدروجيني ‪:‬‬

‫تمثل حموضة التربة عامال رئيسيا للتحكم في السلوك الكيميائي للعناصر الثقيلة وغيرها من الملوثات‬ ‫وكذلك للتحكم في عدد من العمليات المهمة التي تحدث في التربة‪ .‬ومع ذلك‪ ،‬تعد حموضة التربة ليست‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 3‬‬ ‫ك‬ ‫كما هى بالنسبة للمحاليل‪ ،‬لكون التربة غير متجانسة والنسبة المنخفضة نسبيا محلول التربة وأليونات‬ ‫الهيدروجين المدمصة على أسطح المعادن (‪ .)٢ ١‬من المعلوم أن الرقم الهيدروجيني للتربة يمثل تركيز أيون‬ ‫الهيدروجين في محلول التربة الذي يكون في حالة اتزان مستمر مع أسطح المعادن والدبال ذات الشحنات‬ ‫السالبة‪ .‬تدمص األسطح ذات الشحنات السالبة أيونات الهيدروجين بقوة‪ ،‬ويمكن أن تستبدل بأغلب‬ ‫الكاتيونات ‪.‬‬ ‫على أسطح ذات شحنات سالبة بالطبقة‬ ‫تسمى الطبقة المكونة من شحنات موجة مدمصة‬ ‫المنتشرة المزدوجة ‪ (layer double Diffuse).‬وتكون قريبة جدا من األسطح‪ ،‬وذات تركيز مرتفع من‬ ‫الهيدروجين مقارنة بتركيزه في محلول التربة‪ .‬عندما يحدث تخفيف لمحلول التربة‪ ،‬تتمدد الطبقة المنتشرة‪ ،‬مما‬ ‫يؤدي إلى ارتفاع ‪ pH‬محلول التربة‪ ،‬مما يؤكد على أهمية معرفة طريقة تقدير حموضة التربة في المعمل‪ .‬غالبا‬ ‫ما يعد مستخلص ‪( ٢٥-٢:١‬تربة‪:‬ماء)‪ ،‬ويرج لمدة نصف ساعة‪ ،‬ثم تقدر الحموضة‪ .‬قيمة الـألم هنا‬ ‫أكبر بـ ‪ ١٥-١‬من الحموضة عند أسطح المعادن حيث تحدث التفاعالت‪ .‬غالسا يتغلب على "ثر‬ ‫التخفيف بواسطة تقدير الحموضة في معلق التربة في محلول ملحي مثل كلوريد البوتاسيوم أو الكالسيوم ‪.‬‬ ‫غالبا ما تقدر الحموضة في ماء مقطر أو محلول ملحي مخفف‪ ،‬وعند عدم اإلشارة إلى الطريقة‪ ،‬فإن‬ ‫المعتمد هو التقدير في ماء مقطر ‪.‬‬ ‫تتأثر حموضة التربة بالتغيرات في جهد األكسدة واالختزال التي تحدث عند توالي تشبع التربة ‪.‬‬ ‫غالبا ما تسبب ظروف االختزال ارتفاع الـ‪ ، pH‬بينما تؤدي األكسدة إلى االنخفاض‪ .‬االختالف قد‬ ‫يصل إلى وحدتين خالل عام لترب مشبعة‪ .‬أكسدة كبريتيـد الحديد (‪6‬ن )‪) D‬في مادة األصل‬ ‫للتربة قد يستفاد منه في التعرف على االنخفاض في الحموضة ‪.‬‬ ‫يوجد في التربة عدد من الميكانيكيات التي تضبط حموضة التربة لمقاومة التغير‪ ،‬وتشمل أيونات‬ ‫‪Hydroxyaluminium‬وماز ثاني أكسيد الكربون والكربونات وتفاعالت التبادل الكاتيون‪ .‬بالرغم مما‬ ‫سبق‪ ،‬إال أن حموضة التربة تتغير بدرجة معنوية بسبب تغيرات محلية في التربة‪ .‬وربما يحدث تذبب في اليوم‬

‫يزيد عن الوحدة كما يحدث اختالفات في أجزاء متعددة من الموقع‪ .‬يزداد ‪ pH‬التربة مع العمق في المناطق‬ ‫الرطبة حيث تغسل القواعد أسفل القطاع‪ ،‬ويمكن أن يقل مع العمق في المناطق الجافة حيث البخر يؤدي‬ ‫إلى تراكم األمالح في اآلفاق السطحية‪ .‬وكنتيجة لذلك فليس من المناسب التعبير عن حموضة التربة بدقة‬ ‫تزياء من ‪. ٠٠٢‬‬ ‫كاتيونات العناصر الثقيلة غالبا ما تكون متحركة في الظروف الحامضية‪ ،‬ويعمل ارتفاع الرقم‬ ‫الهيدروجيني إلى انخفاض تيسرها‪ ،‬إال أن أنيونات الموليبدات تصبح أكثر تيسر مع زيادة ال ‪pH.‬‬ ‫يتحكم في ذلك األلمونيوم عند الرقم‬ ‫غالبا ما تترواح حموضة التربة ما بين ؟‪ ،٨٥-‬حيث‬ ‫المنخفض بينما تكون كربونات الكالسيوم هي لمتحكم عند ارتفاع الرقم الهيدروجيني‪ .‬ذكر ‪ Brady‬أن‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 4‬‬ ‫ك‬ ‫حموضة الترب في المناطق الرطبة تتروح ما بين ‪ ،٧-‬وما بين ‪ ٩- ٧‬في المناطق الجافة‪ .‬ومع ذلك أعلى‬ ‫مدى لل ‪ pH‬يترواح ما بين ‪ .١٠٥-٢‬في ظروف المناطق المعتدلة كما في بريطانيا (باردة ممطرة)‪ ،‬تتراوح‬ ‫الحموضة ما بين ؛‪ .٨-‬واعلى ألغلب ترب المناطق المزروعة بالمحاصيل ‪ ٦٥‬في الترب المعدنية‬ ‫هه في الترب العضوية‪ ،‬ويبلغ في ترب الحشائش ‪ ،٦‬وفي الترب المعدنية و هه في الترب العضوية ‪.‬‬ ‫يمكن رفع رقم حموضة التربة بإضافة الجير‪ ،‬ولكن ال يمكن جعل تربة منطقة حامضية أكثر قاعدية من‬ ‫ذلك ‪.‬‬ ‫المادة العضوية ‪:‬‬ ‫الصفة الرئيسية التي تميز التربة عن الصخر المجوى )‪ (Regolith‬هو وجود الكائنات الحية الدقيقة وبقايا‬ ‫الكائنات الحية والدبال‪ .‬فتحوي جميع الترب مادة عضوية بالرغم من اختالفها في محتوى ونوع المادة‬ ‫العضوية‪ .‬تؤثر الغرويات العضوية في الترية بدرجة كبيرة وأساسية على الخصائص الكيميائية للتربة‪ ،‬ويمكن‬ ‫تقسيمها إلى مواد دبالية وغير دبالية ‪ (humic and non-humic).‬تمثل ‪ non-humic‬مواد حيوية‬ ‫كيميائية غير متغيرة عن صورتها التي كانت عليها في الكائن الحى سواء كان نباتا أو حيوانا مثل األحماض‬ ‫األمينية والكربوهيدرات واألحماض العضوية والدهون والشمع‪ .‬في المقابل يمثل الدبال )‪ (Humus‬سلسلة‬ ‫من األحماض صفراء إلى سوداء اللون ذات وزن ذري كبير‪ ،‬تتكون بواسطة تحليل الكائنات الحية الدقيقة‬ ‫لبقايا الكائنات الحية (نبات وحيوان)‪ ،‬وال تشبه أي جز من المادة العضوية غير المتحللة (ساق‪ ،‬ورق‪،‬‬

‫مار‪.... ،‬‬ ‫الخ)‪ .‬تملك المادة العضوية بمجاميع فعالة عديدة تشمل كاربوكسيل ‪ Carboxyl‬هيدروكسيل‬ ‫الفينوليك ‪ hydroxyl Phenolic‬وااربونيل ‪ Carbonyl‬و ‪ Ester.‬يعتبر الدبال ذو ثبات‪ ،‬فيحوي‬ ‫دبال التربة بعض المركبات الكيميائية العضوية المرتبطة ب ‪ plymers humic.‬محتوى الدبال من العناصر‬ ‫‪٤٧٤‬‬ ‫كما يلى‪٤ :‬؛‪ 6٥٣-‬كربون‪-٣٦ ،‬؛‪ ٥‬هيدروجين‪ ٣٦- ١٨ ،‬نيتروجين و ‪. ٢‬‬ ‫يمكن تقسيم الدبال معمليا (كما تصنف) إلى ثالثة أقسام ‪: Humin‬و ‪ Humic‬و ‪Fulvic.‬‬ ‫حيث ال يذوب الهيومن في القواعد أو األحماض‪ ،‬بينما يذوب الهيومك في القواعا وال يذوب في‬ ‫األحماض‪ ،‬أما الفولفيك فيذوب في كليهما‪ .‬تختلف فيما بينها في محتواها من الكربون واألكسجين‬ ‫والحموضة السعة التبادلية الكاتيونية والوزن الذري‪ ،‬فترتيبها كما يلي >‪: fulvic acid> humic humin‬‬ ‫عكسية‪ .‬أحماض الـ ‪ Humic‬ذات وزن ذري‬ ‫‪ ،acid‬ومن حيث محتواها من النيتروجين فيتناقص بصورة‬ ‫‪ ، ١‬بينما تكون أحماض الـ ‪ Fulvic‬ذات وزن ذري منخفض‪ ،‬وتتشابه‬ ‫يتراو ما بين ‪: ٠ ٠٠‬‬ ‫مع الـ ‪ acids Humic‬في المكونات األساسية‪ .‬أحماض ‪ Fulvic‬ربما تحوي مكونات متحللة ألحماض‬ ‫‪Humic.‬كما تمثل ‪ Humins‬مكونات من ال ‪ Humic‬المدمصة على أسطح المعادن ‪.‬‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 5‬‬ ‫ك‬ ‫تعتمد طرق تقدير محتوى التربة من المادة العضوية على نسبة الفقد في الوزن بعد الحرق في فرن‬ ‫عند حرارة ‪ ٣٧٥‬م لمدة ‪ ١٦‬ساعة أو بواسطة أكسدة الكربون بإضافة حمض دايكرومات‬ ‫‪Dichromate‬تم معايرة الزائد من حمض الدايكرومات‪ .‬تحوي المادة العضوية ‪٨‬ه ‪-. on/0‬كربون عضوي‬ ‫(المادة العضوية ‪« ١٦٧ -‬الكربون العضوي‪ .)96‬دائما يكون محتوى التربة من المادة العضوية في قطاع‬ ‫التربة أعلى في اآلفاق السطحية‪ ،‬إال أن ترب ‪ Vertisols and Podzols‬قد حدث نقل للمادة العضوية‬ ‫إلى أسفل القطاع ‪.‬‬ ‫معادن الطين ‪:‬‬ ‫تنتج معادن الطين عن تحوية الصخور‪ ،‬وتؤثر بدرجة كبيرة على خصائص التربة الفيزيائية والكيميائية ‪.‬‬

‫يأي تأثيرها على خصائص التربة الكيميائية نتيجة للمساحة السطحية الكبـيرة والشحنة السالبة على‬ ‫أسطحها‪ .‬أيضا يعتمد قوام التربة على نسبة الطين والسلت والرمل‪ .‬ويمثل الطين الحبيبات األقل من‬ ‫‪ ٢‬ميكرون‪ ،‬وفي أغلب األحوال تقع معادن الطين في هذا المدى‪ ،‬مع وجود معادن أخرى أيضا‪ .‬تعتبر‬ ‫معادن الطين أحد أنواع المعادن السليكاتية ‪ minerals Silicate‬وتسمى‬ ‫السليكات الورقية‬ ‫'‪Phyllosilicate‬ويتكون بنائها من اتحاد ما بين وحدة ألمونيوم ثماني السطوح ‪octaherda AI-OH‬‬ ‫)‪(sheet gibbsite‬ووحدة سليكا رباعية السطوح ‪ (sheet silica) tetrahedral Si-O‬باإلضافة إلى‬ ‫وحدة البروسيت ‪ (Fe-OH or Mg) sheet Brucite‬ي بعض معادن الطين ‪.‬‬ ‫يشمل أغلب أنواع معادن الطين مجموعة الكاؤلينيت ‪ Kaolinites‬والتي تتكون من وحدة‬ ‫سليكا رباعية السطوح مرتبطة مع وحدة ألمونيوم ثمانية السطوح‪ ،‬فتكون نسبة األلمونيوم‪ :‬السليكون‬ ‫(‪). ١) (Si:A١:١‬ويتكون الإلليت من وحدتي سليكا رباعية السطوح تحصران بينهما وحدة ألمونيوم ثمانية‬ ‫السطوح فتكون النسبة ‪ ، ,Si:Al2:1‬ومثلها مجموعة السيمكتيت (أشهر المعادن التابعة لها‬ ‫المنتموريللونيت ‪Montmorillonite).‬‬ ‫يحدن اإلحالل المتماثل )‪ (substitution lsomorphous‬في جميع المعادن باستثناء بمجموعة‬ ‫الكاؤلينيت‪ .‬ويزيد اإلحالل المتماثلكع الشحنة السالبة للمعدن‪ ،‬حيث يحل األلمونيوم ثالثى التكافؤ محل‬ ‫السليكون رباعي التكافؤ أو المغنسيوم ثنائي التكافؤ محل األلمونيوم ثالثي التكافؤ‪ .‬في مجموعة الكاؤلينيت‬ ‫يكون االرتباط شديدا بين وحدات التركيب ها (‪ )١:١‬بواسطة روابط هيدروجينية بين أيونات‬ ‫الهيدروجين واألكسجين في الصفائح المتجاورة‪ .‬لذا فإن المساحة السطحية لتلك المعادن تكون محمصه‬ ‫ام جم ) مقارنة بمعادن الطين األخرى‪ ،‬كما أن السعة التبادلية الكاتيونية تكون منخفضة‬ ‫(د ‪- : .‬‬ ‫أيضا (‪ ٢٠- ٣‬سنتي مول كجم ) النخفاض اإلحالل المتماثل‪ .‬ترتبط وحدات تركي معدن الإلليت‬ ‫نا تفا السعة التادلية الكاتيونية والمساحة السطحية مقارنة بمجموعة‬ ‫اسطة كاتيون البوتاسيوم‪ ،‬ويتميز ‪ .‬رع‬ ‫‪٢.،‬ماجم أ)‪ .‬تتميز مجموعة السيميكتيت‬ ‫الكاؤلينيت (‪- ١ ٠‬‬ ‫‪ ٤،‬سينتي مول كجم ‪- ١٠٠ ،‬‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬ ‫‪٤‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 6‬‬ ‫ك‬ ‫معادن الطين بمساحة سطحية هى األكبر بين معادن الطين (‪- ٧..‬‬ ‫‪.‬م جم )‪ ،‬ويعود ذلك إلى‬ ‫الروابط الضعيفة بين وحدات تركيبه مما يسمح بتخلل محلول التربة بينها‪ .‬كما تتميز بسعة تبادلية كاتيونية‬ ‫عالية أيضا (‪ ١٢٠ .‬سنتي مول كجم )‪ ،‬ويرجع ذلك إلى المساحة السطحية الكبـيرة واإلحالل‬ ‫المتماثل‪ .‬واخيرا تتميز معادن الفيرمكيوليت ‪ Vermiculites‬بمساحة سطحية كبيرة نسبيا (‪ . ٠- ٣٠٠‬ه‬ ‫‪ ١٥-.‬سنتي مول كجم ‪.‬‬ ‫م جم ) وسعة تبادلية تتراوح ما بين ‪١٠٠‬‬ ‫نادرا ما " جد معادن طين نقية في التربة‪ ،‬حيث أثناء ترسبها ترتبط مع غرويات عضوية‬ ‫وأكاسيد متأدرته‪ .‬معقدات الغرويات العضوية المعدنية تلعب دورا هاما في لتحكم بتركيز األيونات في‬ ‫محلول التربة ‪.‬‬ ‫ظروف األكسدة واالختزال في التربة ‪:‬‬ ‫غالبا ما تتفاوت ظروف األكسدة واالختزال في التربة والتي تؤثر أساسا على عناصر الكربون والنيتروجين‬ ‫واألكسجين والكبريت والحديد والمنجنيز‪ ،‬ولكن عناصر مثل ‪ Pb and ,Hg ,Cu ,Cr ,As ,Ag‬يتمكن أن‬ ‫تتأثر أيضا بظروف االختزال واألكسدة‪ .‬تتحكم اإللكترونات الحرة باالتزان ما بين االختزال واألكسدة‪،‬‬ ‫ويعبر عنه بجهد األكسدة ‪ pE‬والذي يعبر عن سالب لوغارتيم النشاط اإللكترون أو ‪ Eh.‬وحدة جهد‬ ‫األكسدة واالختزل يتميز بانه يسمح بمعاملتها كمواد متفاعلة أو نواتج‪ ،‬مما يجعل باإلمكان تكوين‬ ‫معادلة ذات اتزان كيميائي وثابت أتزان‪ .‬معامل التحويل ‪ pE mV(=59.2) (Eh).‬القيم الموجبة الكبيرة‬ ‫سواء لـ آ أو ‪ Ph‬تعني سيادة األنواع المؤكسدة‪ ،‬بينما القيم المنخفضة أو السالبة تعني سيادة األنواع‬ ‫المختزلة ‪.‬‬ ‫جهد األكسدة واالختزال )‪ (Eb‬يقدر باستخدام إلكترود وآخر متصل بجهاز لقياس‬ ‫‪ ،millivolt‬ولكن يصعب الحصول على قراءات دقيقة‪ .‬بالرغم من أن ظروف أكسدة التربة غالبا تعطي‬ ‫قيما تترواح ما بين ‪ ..4- ٣٠٠‬ملليفولت )‪ (mV) (5.1-13.5 pE‬ولكن غالبا ما تكون القراءات‬ ‫ما بين ‪ )٤١ ٤- (- ١١٨‬ملليفولت‪ .‬يمكن أن تستخدم قياسات ‪ Eh‬كتقدير لمعرفة هل الظروف‬ ‫أكسدة أم اختزال‪ ،‬ولكن األلوان المتعددة للتربة تعطى دليال جيدا لظروف األكسدة واالختزال‪ .‬اللون‬ ‫األحمر والبني يدل على ظروف أكسدة‪ ،‬بينما يدل اللون األخضر األزرق على ترب مختزلة‪ .‬ومع ذلك‬

‫فإن اللون السائد لبعض مواد األصل قد يغطي على التغيرات في اللون الذي يحدث في الترب ‪.‬‬ ‫غالبا تكون تفاعالت األكسدة واالختزال في التربة منخفضة التكرار ولكن يمكن تحفيزها‬ ‫لواسطة الكائنات الحية الدقيقة التي تكون قادرة على العيش في جميع ظروف الحموضة وجهد األكسدة‬ ‫المختلفة التي يمكن أن توجد في التربة (‪ pH and 6.0- -12.7+ (E). 10-3‬يستهلك تنفس الكائنات‬ ‫الحية الدقيقة وجذور النباتات كميات كبيرة نسبيا من األكسجين‪ ،‬وعندما ينخفض مستوى األكسجين‬ ‫في التربة سواء للتنفس أو تشبع التربة أو انضغاطها تبدأ الكائنات الحية تتنفس ال هوائيا مما يؤدي إلى‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 7‬‬ ‫ك‬ ‫اختزال العناصر الحساسة ‪ (MO and Cu ,e. ,g. ,r. Mn).‬عندما يختزل الحديدك الثالثى إلى‬ ‫حديدوز ثنائى جدث زيادة بسيطة في حموضة التربة للترب الحامضية‪ ،‬واخفاض بسيط في الترب‬ ‫القاعدية‪ .‬تتراوح حموضة الترب المشبعة ما بين ‪ .٧٢ - ٦٧‬عندما يبدأ ‪ pE‬باالرتفاع‪ ،‬تبدا أكسدة‬ ‫الحديدوز الثنائي قبل المنجنيز الثنائي ‪.‬‬ ‫نوجد تأثير مشترك لجهد األكسدة وحموضة التربة على صور الحديد والمنجنيز‪ .‬حيث تزيد‬ ‫ذوبانية كال من أكاسيد الحديد والمنجنيز مع انخفاض الـ‪ ، Eh or p‬ولكن أكاسيد المنجنيز أكثر‬ ‫ومع ارتفاع ‪ Eh or pH‬تترسب أكاسيد الحديد قبل أكاسيد المنجنيز‪ .‬أقل تغير في‬ ‫ذوبانية من الحديد ‪.‬‬ ‫‪pH or Eh‬يؤدي إلى ذوبان أو ترسب أكاسيد الحديد والمنجنيز‪ .‬توجد أكاسيد الحديد والمنجنيز كأغلفة‬ ‫محيطة حبيبات التربة‪ ،‬أو تمال الفجوات أو تتجمع على شكل عقد صغيرة ‪ Noduls.‬ترسب الحديد‬ ‫يكون في البدء على صورة أكاسيد حديـد متأدرته هالمية (أمورفية) (‪(O4H3)Fe5 ,Ferrihydrite) 3‬‬ ‫الذي يتحول تدريجيا مع الزمن إلى صورة أكثر استقرارا مثل الجيوثيت‪ .‬يصاحب ترسب ‪Ferrihydrite‬‬ ‫أيونات أخرى مثل ‪ ,Ni ,Mo ,Mn ,Cu' ٧ Zn and‬لذا يعمل كمادة كاسحة تدمص كال من العناصر‬ ‫الثقيلة واألنيونات مثل ‪-AsO43 and HPO42.‬‬ ‫تتأثر العناصر الثقيلة بصورة غير مباشرة بظروف االختزال‪ .‬حيث تختزل أيونات الكبريتات إلى‬ ‫‪Sulphide‬عند ‪ ،-pE<2‬ما يقود إلى ترسب كبريتيدات العناصر الثقيلة مثل ‪,CuS ,CdS ,gS. ,FeS2‬‬ ‫‪ZnS and MnS.‬عندما تؤدي ظروف االختزال إلى تحلل أكاسيد الحديد والمنجنيز المتأدرته‪ ،‬تنطلق‬ ‫ترسيب مصاحب خلون ألورة‪ .‬بعض أنواع لكرا مثن ‪ThiobaciIIus‬‬

‫العناصر الثقيلة التي حدث ها‬ ‫‪.(SI(I Metallogenium and ferrooxidans‬دات دور ي ترسيب أكاسيد خديد وللتجيز للتأدرته‬ ‫على التوالي‪ .‬أكثر صور معادن أكاسيد الحديد ستقرارا في التربة يشمل الجيوثيت ‪) Goethite 0-‬‬ ‫‪(FeOOH‬والذي يعتبر أكثر أكاسيد الحديد شيوعا في المناطق المعتدلة واالستوائية وتحت االستوائية‪،‬‬ ‫بينما يعتبر الهيماتيت (‪(o-Fe) Haematite 0‬الذي يوجد بشكل أكبر في المناطق االستوائية‪ ،‬واخيرا‬ ‫معدن ‪ (y-FeOOH) Lepidocrocite.‬صور أكاسيد المنجنيز المتأدرته في التربة تشمل ‪,Birnessite‬‬ ‫‪lithiophorite and hollandite.‬‬ ‫ثالثا‪ :‬إدمصاص الملوثات بواسطة التربة ومكوناها ‪:‬‬ ‫أهم العمليات الكيميائية التي تؤثر في سلوك وتيسر الملوثات في التربة تكون ذات عالقة بإدمصاصها من‬ ‫الطور السائل إلى الطور الصلب‪ .‬تتحكم تلك العمليات بتركيز الملوثات ومعقداتها في محلول التربة‪ ،‬ومن‬ ‫هنا يبرز دورها في امتصاص النباتات للملوثات أو تسرها للمياه الجوفية ومن م وصولها لإلنسان أو‬ ‫الكائنات الحية عن طريق السلسلة الغذائية‪ .‬توجد عدد من الميكانيكيات التي تحكم إدمصاص الملوثات‪،‬‬ ‫وتشمل التبادل الكاتيون (إدمصاص غير نوعي‪ ،‬أو إدمصاص فيزيائي)‪ ،‬اإلدمصاص النوعي‪ ،‬المعقدات‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 8‬‬ ‫ك‬ ‫العضوية‪ ،‬والترسيب المصاحب‪ ،‬واالنتشار والترسيب على أسطح غرويات التربة‪ .‬وبالرغم من إمكانية‬ ‫قياس عمليات اإلدمصاص وحساب منحنيات اإلدمصاص إال أنه يصعب تحديد الميكانيكية الخاصة التي‬ ‫تكون مسئولة عن مسك وحفظ الملوثات في أي تربة ‪.‬‬ ‫‪) ١‬التبادل الكاتيوني ‪(Exchange Cation):‬‬ ‫أغلب العناصر الثقيلة (باستثناء‪ Se and Sb .As‬كعناصر الفلزية و ‪ V and MO‬كعناصر فلزية )‬ ‫توجد في محلول التربة ككاتيونات‪ ،‬لذا يعتمد إدمصاصها على كثافة الشحنة السالبة على أسطح‬ ‫غرويات التربة‪ .‬حيث يحدث معادلة لشحنة األسطح السالبة بواسطة شحنات أ نات جة ‪.‬‬ ‫يو مو ‪ .‬وتمثل‬ ‫عملية التبادل األيون انطالق كاتيون من أسطح التبادل لغرويات التربة إلى محلول التربة وإحالل‬ ‫عملية التبادل الكاتيون‪ )١ :‬عكسية‪) ٢ ، Reversible‬يتحكم بها االنتشار‬ ‫كاتيون محله ‪.‬‬

‫و تحمر‬ ‫‪ ،Diffusion Stochiometric‬وي أغلب األحيان يوجد تفضيل أليون دون آخر (‪). ٢.‬‬ ‫تخضع عملية التفضيل لعدد من العوامل منها تكافؤ الكاتيون‪ ،‬حيث األعلى تكافؤ يكون ذو قدرة‬ ‫على اإلحالل أكبر‪ .‬يضاف إلى ذلك أن زيادة قطر التأدرت عكس نصف القطر‪ -‬للكاتيون‬ ‫يضعف قدرته على اإلحالل‪ .‬كما تعتبر زيادة تركيز الكاتيون في محلول التربة‪ ،‬تزيد من قدرته على‬ ‫اإلحالل‪ .‬يصف البعض التبادل الكاتيون بأنه تكوين معقدات )(‪ uter-sphere‬مع مجاميع‬ ‫تتراوح السعة التبادلية الكاتيونية للترب ما بين بضع إلى ‪ 7.‬سنتي مول كجم ‪ ،‬وتزيد في الترب‬ ‫العضوية للتزيد عن ‪ ٢٠٠‬سنتي مول كجم ‪ .‬وتزيد السعة الكاتيونية بكثير عن السعة األنيونية‪،‬‬ ‫الشحنات السالبة على أسطح‬ ‫بسبب وجود الشحنات السالبة على أسطح غرويات التربة‪ .‬وتنقسم‬ ‫غرويات التربة إلى نوعين‪ )١ :‬شحنات دائمة ‪ (pH of independent) charge Permanent‬وتنشأ‬ ‫عن اإلحالل المتماثل لأليونات الرئيسية في معادن الطين ‪ ،١:٢‬وكذلك تأثير الحواف على معادن‬ ‫الطين‪ )٢ .‬الشحنة المعتمدة على الرقم الهيدروجيني )‪ (pH-dependent‬كما في األكاسيد المتأدرتة‬ ‫ة‪ .‬حيث يحدث إنطالق لبروتونات من مجاميع الكاربوكسيل ص ‪،١٤‬‬ ‫والغرويات العضو‬ ‫وهيدروكسيل الفينول على ‪ polymers‬ومجاميع الهيدركسيل واألكسجين على أسطح بلورات‬ ‫األكاسيد والهيدروكسيدات وحواف بلورات الكاؤولينيت‪ .‬عندما تكون شحنة المعدن تساوي الصفر‬ ‫‪ ،(charge zero of Point) PZC‬وتكون بالنسبة لـ ‪ Ferrihydrite‬الحديثة التكوين‬ ‫‪ ،٥pH‬وبالنسبة ألكاسيد األلمونيوم عند‪. ٢p٨٣‬لذا فإن األكاسيد المتأدرتة تشارك بالقليل‬‫من السعة التادلية الكاتيونية للتربة عند ‪pf. ٨‬‬ ‫تملك بمجاميع الكاربوكسيل في المادة العضوية( ‪ polymers humic pK‬ثابت االتزان التحلل ‪-‬‬ ‫)‪) (constant dissociation‬قيم ‪ ،٥-٣‬بينما تكون محاميع الفينول أكبر من ‪ .٧‬بعض‪ ،‬ميع‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 9‬‬ ‫ك‬ ‫األمونيا ‪ NH3‬تبـدأ عند قيم‪H. ٣‬لذا فإن جميع مواقع اإلدمصاص على الغرويات العضوية‬ ‫‪ ٣-. .‬سنتي مول كجم‬

‫معتمدة على الرقم الهيدروجيني‪ ،‬عند سعة تبادلية كاتيونية بين ‪١٥٠‬‬ ‫وبالرغم من محتوى المادة العضوية في التربة غالبا أقل بكثير من الطين‪ ،‬إال أن مساهمة المادة العضوية‬ ‫في السعة التبادلية الكاتيونية في التربة تكون كبيرة للسعة التبادلية العالية للمادة العضوية عند ‪N'IOH‬‬ ‫انتشار الـ ‪ Zn and Ni ,Co‬يمل حيث ‪ Ni>Zn>Cd‬ويكون مرتبطا بالقطر األيون )‪;Å69.Ni=O‬‬ ‫‪(Å0.97—Cd A: Zn=0.74.‬لذا فإن إدمصاص الجيوثيت للعناصر الثقيلة يتبع ثال حطو‬ ‫ث ات‪،‬‬ ‫األولى هي اإلدمصاص السطحي‪ ،‬ثم االنتشار داخل المعدن‪ ،‬والثالثة إدمصاص وتثبيت على موقع‬

‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬ ‫داخل بلورات المعدن (‪). ٢ ٤‬‬ ‫ر‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 10‬‬ ‫ك‬ ‫‪) ٣‬الترسيب المصاحب ‪Coprecipitation:‬‬ ‫يعرف الترسيب المصاحب كترسيب متزمن لعناصر كيميائية مع عناصر أخرى بواسطة أي ميكانيكية‬ ‫وأي معدل (تعريف ‪ Sposito).‬ويشمل ثالثة أنواع هي اإلدمصاص وتكوين المحلول الصلب‬ ‫‪lnclusion.‬‬ ‫‪lnclusion:‬مثاله‪ ،‬تكون كبريتيد النحاس "‪ S‬كطور صلب صغير منعزل في السليكات األولية‬ ‫(جدول ‪ ٤-١‬من كتاب)‪ ، Sposito‬هنا ال يوجد توافق بين البناء الذري للعنصر الثقيل والعناصر‬ ‫المكونة للمعدن المضيف)‪ ، (mineral Host‬لذا يكون وجودهما معا مرفولوجيا فقط ‪.‬‬ ‫الترسيب المصاحب الذي يجدن عندما يوجد توافق محدود في البناء بين العنصر الثقيل والعنصر‬ ‫األساسي للمعدن المضيف‪ ،‬ينتج خليط متجانس من كال العنصرين عند سطح المعدن حيث تماس‬ ‫تلـك العملية اإلدمصاص ‪ Adsorption.‬ومثال ذلك أنيونات‬ ‫المعدن مع محلول التربة‪ ،‬وتسمى‬ ‫الفوسفات والموليمبدات والبورات داخل األكاسيد و الحديد والنيكل داخل المادة العضوية ‪.‬‬ ‫‪formation Solid-solution:‬دث عندما يكون التوافق كبيرا بين العنصر الثقيل والعنصر الرئيسي‬ ‫للمعدن المضيف‪ ،‬وتكون فرصة االنتشار عالية‪ ،‬هنا يحدث إحالل للعنصر األساسي بالعنصر‬ ‫حد ث ذلك حجم وتكافؤ العنصر الثقيل‬ ‫الثقيل‪ ،‬ويكون الترسيب المصاحب متجانس‪ .‬يشجع و‬ ‫لمعادن السليكات الثانوية وإحالل لعناصر‬ ‫مقارنة بالعنصر الرئيسي‪ .‬مثاله‪ ،‬عندما يحدث ترسيب‬ ‫‪Zn and Cu ,Ni‬محل األلمونيوم‪ ،‬أو عندما يحل الكادميوم محل الكالسيوم في بناء بلورة الكالسيت‬ ‫عد ترسبه‪ .‬ويسمى ذلك باإلحالل المتماثل ويحدث أيضا في السليكات األولية ‪.‬‬ ‫باإلضافة إلى الترسيب المصاحب‪ ،‬إحالل الكالسيوم بالكادميوم يمكن أن يحدث على سطح‬ ‫الكالسيت أيضا‪ ،‬وعندما يتشبع سطح الكالسيت‪ ،‬يترسب المتبقي من الكادميوم في محلول التربة‬

‫على شكل كربونات كادميوم ‪CdCO3.‬‬ ‫معقدات عضوية ‪complexation Organic:‬‬ ‫‪Ligand:‬مركب عضوي يستطيع االرتباط بعنصر عبر أكثر من رابطة‪،‬‬ ‫ويسمى الجزيى العضوي م‬ ‫العنصر مركب خلي ‪(Chelate).‬‬ ‫باإلضافة للتبادل الكاتيون‪ ،‬تدمص األحماض العضوية‪ s‬لن‪ Humic 8‬العناصر الثقيلة لتكون‬ ‫معقدات‪ .‬المركبات العضوية ذات الوزن الجزيتي المنخفض يمكن أن تكون معقدات ذائبة‪ ،‬مما‬ ‫منع‬ ‫العناصر الثقيلة من أن تدمص أو تترسب‪ .‬ويتبع ثبات تلك المعقدات مع العناصر الثقيلة الترتي‬ ‫التالي ‪: Cu>Fe=Al>Mn=Co>Zn.‬وتعتبر بمجاميع الكاروكسيل ‪ Carboxyl‬العامل الرئيس في‬ ‫أن الحد األعلى إلدمصاص‬ ‫أماض ‪ Humic and Fulvic‬لالرتباط بالعناصر الثقيلة‪ ،‬حيث‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬ ‫أي عنصر يقارب عدد مجاميع الكاربوكسيل ‪.‬‬ ‫‪٩‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 11‬‬ ‫‪) ٤‬اإلدمصاص االختياري للعناصر الثقيلة ‪:‬‬ ‫يختلف ترتيب العناصر المدمصة لكل‬ ‫معدن‪ .‬ويعتمد ذلك على قاعدة ‪-hard Lewis the) HSAB‬‬ ‫تفضل أحماض ‪ Lewis‬القوية التفاعل أو تكوين معقدات‬ ‫مع قواعد‬ ‫‪ ،(acid-bace soft‬حيث‬ ‫‪Lewis‬القوية‪ ،‬بينما تفضل األحماض الضعيفة التفاعل مع القواعد الضعيفة‪ .‬وتعني القوية أنها ذات‬ ‫شحنات سالبة عالية وقطر أيون صغير وقطي ضعيف‪ ،‬بينما الضعيفة عكس ذلك‪ .‬لذا تشمل‬ ‫أماض ‪ Lewis‬القوية ‪: Mn2, Cr3,+Ti4, sr2, ca2, Mg2, Be, Cs, Rb, K, Na, Li‬‬ ‫‪CO . F.‬وتشمل القواعد القوية ‪ pt2 Pb2, TI, Cd2, As Ag . C.‬وتوجد عناص‬ ‫‪+3‬‬

‫ثقيلة التي ال يمكن أن تصنف في أي منهما وهي ‪: Pb3 and Sb3 zn2 Ni2 co2 Fe2.‬‬ ‫تكوين المخلبيات قد يعقد قاعـدة‪ ، HSAB‬فمثال يتفاعل الكلوريد ال مع ‪ Cd‬ليقلل كمية‬ ‫الكادميوم المدمص‪ .‬يعتبر الماء قاعدة قوية جدا‪ ،‬بينما تتفاعل معادن الطين كقواعد ضعيفة وتتفاعل‬ ‫أكاسيد الحديد كقواعد قوية‪ ،‬لذلك تفضل معادن الطين التفاعل مع الكادميوم (يسلك كحمض‬ ‫ضعيف) عن الزنك أو النيكل واللذان يعتبران أحماض قوية نسبيا مقارنة بالكادميوم‪ ،‬لذا يكون‬ ‫تفاعلهما المفضل مع أكاسيد الحديد التي تعتبر قواعد أقوى‪ .‬كما تعتبر مواقع بمجموعة ‪Siloxane‬‬ ‫‪functional‬على معدن المنتموريللونيت )‪ (Montmorillonite‬أقوى من مجموعة الهيدروكسيل‬ ‫‪functional Hydroxy‬على حواف معد الكاءلينيت )‪ (Kaolinite‬والتي تميل إلدمصاص الكادميوم‬ ‫(ذي السلوك الحمضي الضعيف ‪).‬‬ ‫ه) الوصف الكمى لإلدمصاص ‪adsorption of description Quantitative:‬‬ ‫أشهر معادلتين يمكن بهما وصف إدمصاص األيونات (ومنها العناصر الثقيلة)‪ ،‬هما معادلتي‬ ‫‪Freundlich and Langmuir.‬‬ ‫معادلة النجمير ‪Langmuir:‬‬ ‫ق‬ ‫‪fi‬‬ ‫ك‬ ‫ى‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 12‬‬ ‫إجراء عمليات اإلدمصاص‬ ‫تم ص‬ ‫ثبات اخرارة ‪.‬‬ ‫(‪J-/C) ١ C١‬‬ ‫‪JI pH.‬‬ ‫القوة األيونية ‪.‬‬ ‫رت لزمن‬ ‫السعة اإلدمصاصية‬

‫‪—b4/Slope=1‬‬ ‫للمادا‬ ‫‪q/‬‬ ‫معادلة الرحمير‬ ‫‪١Kb/‬س ‪.‬‬ ‫تركيز الكاتيون في المحلول عند االتز ان‬ ‫‪kgl mol‬‬ ‫)‪(KC+1)/(Cb k‬‬ ‫‪A+‬ل‬ ‫ق‬ ‫‪fi‬‬ ‫ك‬ ‫ي‬ ‫ى‬ ‫‪Kb‬‬ ‫معادلة الجمير ‪Langmuir:‬‬ ‫‪(Cb(/)l+KC (K) CI‬‬ ‫ه‪ :‬كمية الكاتيون المدمصة في وزن معين من التربة ‪(mol/kg).‬‬ ‫‪C:‬تركيز المحلول عند اإلتزان ‪(moI/L).‬‬ ‫‪K:‬ثابت له عالقة بقوة االرتباط ‪.‬‬ ‫‪M:‬الكمية العظمى من المادة المدمصة التي يمكن إدمصاصها ‪.‬‬ ‫)‪(C/b) (Kb/1) (C/q‬‬ ‫‪https://t.me/agricultural_eng‬‬

‫****** ‪****** Result for Image/Page 13‬‬ ‫‪Slope‬‬ ‫‪l/n‬‬ ‫معادله ورندلس‬

K Log C Log Equation Freundlich: ‫معادلة فريندلش‬ /1 (mol/kg). ‫ كمية الكاتيون المدمصة في وزن معين من التربة‬:‫ه‬ q Log charged surface https://t.me/agricultural_eng (moI/L). ‫تركيز المخلول عند اإلتزان‬: . ‫معامل التوزيع‬K: . ‫عامل التصحيح‬: C log (n/1) Ka log layer double diffuse ١٢

****** Result for Image/Page 14 ****** Adsorbed la ‫ال‬ MATTER ORGANIC SOIL Cations SOIution in plant recognizable of Removal density and size using debris HUMUS MACROORGANIC OR MATTER FRACTION LIGHT

or acid using cations polyvalent Of Removal N. in NaOH with Extraction .gent. complexing SUBSTANCES HUMIC HUMIN FRACTIONI alkali in lnsoluble acid and HUMIN FRACTIONI alkali in lnsoluble acid and ACID HUMIC FRACTION alkali in Soluble acid in lnsoluble -1‫ـ‬ ACID HUMIC FRACTION alkali in SoIubIe acid in lnsoluble -decreasing weight Molecular 1060 IOO,OOO 10,000 ACID FULVIC FRACTION

alkali in Soluble acid in Soluble L- ‫ـ‬ -‫ـ‬ ACID FULVIC FRACTION alkali in SoIuble acid in SOluble -1IOOO increasing acidity and (kg-l mol c) capacity exchange Cation ‫ق‬ 100? fi ‫ك‬ ‫ي‬ ‫ى‬ https://t.me/agricultural_eng 300 decreasing (kg-l g) content Carbon 550 620 560 increasing (kg-l g content Oxygen 290 360 decreasing (kg-l g) content Nitrogen ‫قه‬

55 variable (g) g) content Hydrogen 55 29 67 500 520 440 41 33 IOOO 430 510 50