Palabras clave: potasio; lluvia ácida simulada; cantidad de lixiviación
Número de clasificación de la Biblioteca de China: TF826.1 Código de identificación del documento: A Número de documento:
Capítulo 1 Introducción
La lluvia ácida es la combinación de gases ácidos en el aire (generalmente dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno) y agua en el aire, en forma de lluvia (nieve, niebla, partículas y partículas finas). materia) Tirarse al suelo. Debido a que su valor de pH está entre 0 y 5, es ácido, por eso se le llama lluvia ácida. Debido a los diferentes gases ácidos, la lluvia ácida generalmente se divide en tipo ácido sulfúrico y tipo ácido nítrico. Normalmente, el valor del pH del agua de lluvia limpia es 5,6, que es ligeramente ácido. Además de los ácidos químicos, la lluvia ácida también contiene muchos factores patógenos y cancerígenos, que pueden provocar diversas enfermedades y cánceres y dañar a los seres humanos y al medio ambiente.
Capítulo 2 Parte experimental
2.1 Recolección y preparación de muestras de suelo
Las muestras de suelo adoptan el método de muestreo en zigzag y la profundidad de muestreo es de 1 a 20 cm. Las muestras de suelo recolectadas en el campo se colocan en una habitación fresca, seca y ventilada, sin gases especiales (como cloro, amoníaco, dióxido de azufre, etc.) ni contaminación por polvo. Una vez triturada la muestra, extiéndala sobre papel kraft limpio en una capa fina y gírela con frecuencia para acelerar el secado. Después de que la muestra de suelo esté ligeramente seca, los terrones grandes de suelo deben triturarse para evitar la formación de grumos duros que sean difíciles de triturar. Después de secar las muestras al aire, se recogen la hojarasca, las raíces de las plantas, los rastrojos, las lombrices y los nódulos de hierro y manganeso, los nódulos de cal o las piedras del suelo. Tome la muestra de suelo secada al aire y muélala a través de un tamiz con un orificio de 3 mm de diámetro. Coloque la muestra procesada en una bolsa de plástico y guárdela en una rejilla para muestras para evitar la influencia de la luz solar, altas temperaturas, humedad o ácidos. gases base.
2.2 Reactivos principales
① 48 ácido fluorhídrico ② 70-72 ácido perclórico ③ Ácido clorhídrico 6N ④ 70 ácido nítrico ⑤ 1 solución de ácido clorhídrico ⑤ Solución de NaCl: 50,0? G/ml ⑦Solución estándar de potasio: 25,0? g/ml
Pesar con precisión 1,9070 g de cloruro de potasio (puro excelente) secado a 110 °C durante 2 horas, disolverlo en agua bidestilada y ajustar el volumen a 1000 ml, es decir, el La concentración másica de potasio es de 1.000 mg/ml.
2.3 Herramientas principales
Espectrofotómetro de absorción atómica Z-2000 (Hitachi, Japón)
Lámpara de cátodo hueco de potasio (Shanghai Electro-optical)
Dispositivo de lixiviación casero (mostrado en la Figura 2-2)
2.4 Condiciones de trabajo del instrumento espectrofotómetro de absorción atómica
Seleccione las mejores condiciones de trabajo del instrumento según el elemento que se está midiendo. Las condiciones de trabajo del instrumento de potasio se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 2-1 Condiciones de trabajo del espectrofotómetro de absorción atómica para medir el potasio
2.5 Experimento de lixiviación por lluvia ácida
2.5.1 Preparación de lluvia ácida simulada
Debido a la particularidad y desequilibrio de las condiciones del paisaje natural y el desarrollo socioeconómico, la contaminación del aire y los componentes correspondientes de la lluvia ácida varían mucho en diferentes regiones. De esta manera, en el proceso de configuración de la lluvia ácida simulada, es necesario determinar qué componentes de la lluvia ácida sirven como estándares de referencia. Para que los resultados experimentales sean relativamente comparables, la lluvia ácida se preparó basándose en la concentración promedio de iones comunes en la lluvia ácida de 2007 a 2012. Las concentraciones promedio de iones SO42-, NO3-, PO43-, Cl-, K, Na, Ca2, Mg2 y F- son 0,150, 0,045, 0,002, 0,163, 0,058 y 0,006 respectivamente.
En el proceso de preparación de lluvia ácida simulada, el primer principio a seguir es no introducir otras impurezas, debiendo considerarse también las características de interacción y reacción de los diversos componentes añadidos.
La concentración de cada componente en la lluvia ácida simulada se ajustó con productos químicos analíticos de pureza analítica o superior. F-, Mg2, K, NH4, Ca2, Cl- y Na se ajustaron con NaF, MgSO4 · 7H2O, K2SO4, (NH4)2SO4. , Ca respectivamente (NO3)2·4H2O y CaCl2 en su lugar.
Al preparar lluvia ácida, las concentraciones de los siete componentes anteriores (NH4, Na, K, Ca2, Mg2, Cl- y F-) se preparan previamente en aguas madres de reserva de alta concentración y se diluyen. A la concentración requerida cuando se use, agregue gota a gota una solución mixta de ácido sulfúrico y ácido nítrico para ajustar el valor del pH de la lluvia ácida.
2.5.2 Preparación del dispositivo de lixiviación
Capítulo 3 Resultados y Discusión
3.1 Lixiviación de potasio en lluvia ácida con diferentes valores de pH y diferentes cantidades de lixiviación Reglas
En el experimento, el método de preparación de la lluvia ácida se mantuvo sin cambios. Ajustamos el valor del pH de la lluvia ácida dejando caer una solución mixta de ácido sulfúrico y ácido nítrico (3:1). El volumen de lixiviación afectará la concentración de lixiviación de potasio. Los resultados se muestran en la Tabla 3-1:
Figura 3-1 La concentración total de lixiviación de potasio en lluvia ácida bajo diferentes cantidades de lixiviación (mg/L)
La concentración de lixiviación de potasio y lluvia ácida La cantidad de lixiviación está estrechamente relacionada. Como se muestra en la Tabla 3-1, cuando el mismo suelo se lixivia con lluvia ácida de diferentes valores de pH, cuanto mayor sea la acidez de la lluvia ácida simulada, mayor será la concentración de lixiviación de potasio en el suelo. Además, cuando el pH es ≥ 4,5, la lixiviación de potasio en el suelo es lenta, pero cuando el pH es ≤ 3,5, la lixiviación de potasio en el suelo se acelerará. Bajo el mismo valor de pH, la concentración de lixiviación de potasio en un volumen de 200 mL de solución de lixiviación es mayor que la concentración de lixiviación de potasio en un volumen de 100 mL de solución de lixiviación, y bajo el mismo volumen de lixiviación, cuanto menor sea el valor de pH, mayor será el concentración de lixiviación de potasio (como la Figura 3-1). En el primer muestreo, la concentración de lixiviación de potasio en la solución lixiviante de 200 mL de volumen y la solución lixiviante de 100 mL de volumen tuvieron la mayor diferencia, mientras que la diferencia en la concentración de lixiviación de potasio en lluvia ácida a otros valores de pH no fue obvio. Además, la concentración de lixiviación de potasio en 200 mL de lixiviado de lluvia ácida con el mismo valor de pH en la misma muestra es mayor que la concentración de lixiviación de potasio en 100 mL de lixiviado.
3.2 Cambios en la concentración de lixiviación de potasio de la lluvia ácida a diferentes valores de pH durante un mismo período.
En el experimento, el método de preparación de la lluvia ácida se mantuvo sin cambios. Ajustamos el valor del pH de la lluvia ácida añadiendo gota a gota una solución mixta de ácido sulfúrico y ácido nítrico (3:1). Durante el mismo intervalo de tiempo, la diferencia en la concentración de lixiviación de potasio se muestra en la Figura 3-2:
Figura 3-2 La concentración de lixiviación de potasio causada por la lluvia ácida con diferentes valores de pH durante el mismo período.
Se puede observar en la figura que cuando el intervalo no es largo, a excepción de la lluvia ácida con pH = 4,5, la cantidad de potasio lixiviado en otros valores de pH tiende a disminuir, y la tendencia es no obvio. Esta situación está relacionada con el efecto amortiguador del suelo: (1) El efecto amortiguador de los minerales carbonatados: H CaCO3→HCO3- Ca2.
A medida que avanza la reacción, el bicarbonato se lixivia de la superficie del suelo. Si esto continúa, la capacidad amortiguadora de carbonatos del suelo puede agotarse lentamente y, eventualmente, el pH del suelo disminuirá. (2) El efecto amortiguador de las bases intercambiables: 2H Ca2...Clay=2H...ClayCa2
El mecanismo amortiguador de las bases intercambiables del suelo contra los ácidos no es neutralizar el ácido para que desaparezca en el En cambio, el ácido intercambiado se almacena en depósitos de ácido del suelo. Si el suelo se lixivia, la capacidad y el valor de este mecanismo para resistir los efectos erosivos del ácido en el suelo disminuirán a medida que se agote la base salina intercambiable del suelo.
Cuando el intervalo es de 20 horas, podemos ver que el orden de las diferencias de concentración de potasio de mayor a menor es pH 2,5 > pH 3,5 > pH 4,5 > pH 5,5 > pH 6,5.
3.3 Efecto de la lluvia ácida con diferentes valores de pH sobre la concentración de potasio en lixiviados a lo largo del tiempo
El método de preparación de la lluvia ácida en el experimento es el mismo que el 3.2. Para el mismo tipo de suelo, la concentración acumulada de potasio aumenta con el tiempo, pero cuando el mismo tipo de suelo es lixiviado por lluvia ácida con diferentes valores de pH, la concentración acumulada de potasio en el suelo es diferente. La relación entre el tiempo y la concentración acumulada de lixiviación de potasio se muestra en la siguiente figura:
Figura 3-3 La concentración acumulativa de lixiviación de potasio cambia con el tiempo bajo lluvia ácida con diferentes valores de pH.
La figura anterior muestra que cuando el tiempo inicial es de aproximadamente 3 horas, la concentración de lixiviación de potasio en la lluvia ácida a pH = 2,5, pH = 3,5, pH = 4,5, pH = 5,5, pH = 6,5 es aproximadamente 4 mg/L, con el tiempo, la concentración promedio de lixiviación de potasio a pH = 4,5 aumenta en 2 mg/L. En otras condiciones de pH, el aumento de potasio fue pequeño y la concentración acumulada de lixiviación de potasio fue máxima a pH = 2,5. Bajo otras condiciones de lluvia ácida con pH, no hubo diferencias significativas en la concentración acumulada de lixiviación de potasio en el suelo. En la vida real, la lluvia ácida con un pH ≤ 2,5 no existe, sino que está en el rango de 3,5 a 5,5. A juzgar por la observación del pH de la lluvia ácida en este rango, la concentración acumulada de lixiviación de potasio muestra una tendencia ascendente después de 126 horas, pero no está claro cuánto tiempo tarda el potasio del suelo en lixiviarse básicamente. La continua lixiviación de potasio del suelo provocará su empobrecimiento y erosión, afectando así el crecimiento normal de las plantas. Debido a que se reduce la absorción de potasio por las plantas, se reduce la ingesta de potasio por parte de las verduras, lo que es perjudicial para nuestro cuerpo humano. Por lo tanto, no se puede ignorar el efecto de lixiviación de la lluvia ácida sobre el potasio del suelo.
Conclusión
(1) La pérdida por lixiviación de potasio en el suelo se ve afectada por el valor del pH de la lluvia ácida. El trabajo de investigación de este artículo demuestra que cuando lluvia ácida con diferentes valores de pH lixivia un mismo suelo, a mayor acidez de la lluvia ácida simulada, mayor será la cantidad de potasio lixiviado. Los resultados experimentales también muestran que cuando el pH de la lluvia ácida es ≥ 4,5, la pérdida por lixiviación de potasio en el suelo es lenta, pero cuando el pH de la lluvia ácida es ≤ 3,5, la pérdida por lixiviación de potasio en el suelo se acelerará.
(2) Cuando el mismo suelo es lixiviado por lluvia ácida al mismo pH, cuanto mayor sea el volumen del lixiviado, mayor será la concentración de potasio en el lixiviado, lo que indica que la concentración de lixiviación de potasio en el suelo aumenta con la lluvia ácida aumenta al aumentar el tiempo de enjuague.
(3) Durante las 0 a 20 horas de lluvia ácida simulada que lixivia el suelo, la cantidad de lluvia ácida de potasio lixiviada con diferentes valores de pH no cambió regularmente. Cuando el intervalo es de 20 horas, la diferencia de concentración de lixiviación de potasio es pH=2,5 > pH 3,5 > pH 4,5 > pH 5,5 > pH 6,5. Investigaciones adicionales muestran que cuando el valor de pH de la lluvia ácida es 2,5, la concentración acumulada de lixiviación de potasio cambia más con el tiempo, lo que es significativamente diferente de otros valores de pH. No hubo diferencias significativas en las concentraciones acumuladas de lixiviación a pH = 3,5, pH = 4,5, pH = 5,5 y pH = 6,5.
Referencia
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[14] Wang Daichang, Jiang Xin, et al. Efectos de la lluvia ácida simulada en la migración de cationes del suelo [J]. >Sobre el autor: Fang Guozhi, hombre, nacionalidad Han, nacido en agosto de 1984, ingeniero asistente en la ciudad de Xining, provincia de Qinghai. Graduado del Departamento de Química Aplicada de la Universidad Tecnológica de Chengdu en 2007, con especialización en análisis químico (pruebas de calidad del agua, pruebas de rocas y minerales, pruebas de suelos).
Nota: consulte todas las fórmulas y gráficos del artículo en formato PDF.