Баланс катионов и анионов в воде и почве

Как рассчитать катионно-анионный баланс?
Катионно-анионный баланс ионов в поливной воде
Баланс катионов и анионов питательных растворов
Сбалансирована ли Ваша почва по катионно-анионному составу?

Катионно-анионный баланс системы рассчитывается путем сравнения суммарного заряда положительно заряженных ионов (катионы) и суммарного заряда отрицательно заряженных ионов (анионы).

Как рассчитать катионно-анионный баланс?

С целью нахождения суммы величин зарядов, мы должны использовать единицу измерения, которая объединяет в себе как концентрацию (массу) иона, так и его заряд. Эта единица называется "эквивалент".

Различные ионы могут нести разные заряды. Эквивалент рассчитывается просто, путем умножения количества молей иона на его заряд. Например, молекулярная масса кальция 40 г/моль, и он несет в себе положительный заряд +2 (Са2+).

Поэтому:

40 грамм кальция = 1 моль X 2 = 2 эквивалента.

Молекулярная масса нитрата (NO3-) составляет 62 г/моль и несет отрицательный заряд (-1), следовательно:

62 граммов NO3- = 1 моль = 1 эквивалент.

Миллиграмм-эквивалент (мг-экв) равен 1/1000 эквивалента.

Катионно-анионный баланс рассчитывается путем сравнения количества эквивалентов катионов и анионов.

Катионно-анионный баланс ионов в поливной воде

Сбалансирована ли по катионно-анионному принципу ваша вода взятая для совершения полива?

Когда ионные соединения растворяются в воде, они диссоциируются на ионы. Ионные соединения - это минералы, соли и удобрения (все минеральные удобрения являются солями). Согласно принципу электронейтральности, суммарный заряд водного раствора должен равняться нулю. Таким образом, число положительных зарядов должно быть равным количеству отрицательных зарядов. Это означает, что вода для полива по катионно-анионному составу всегда сбалансирована.

Поэтому, если ионный состав воды всегда сбалансирован, зачем тогда мы проверяем баланс катионов и анионов? Почему при его расчетах мы иногда находим различия?

Целью подтверждения баланса катионов и анионов при проведении анализа воды является проверка полученных результатов. Если анализ воды сделан верно, то в таком случае сумма миллиграмм-эквивалентов катионов и анионов должна быть примерно равна. Полученная погрешность в расхождении результатов более чем на 5% в соотношении катионов и анионов может означать, что анализ выполнен не совсем точно.

Тем не менее, если в лаборатории не подтвердятся данные о присутствии тех или иных катионов или анионов, то баланс не может быть правильно рассчитан.

Баланс катионов и анионов питательных растворов

Любой питательный раствор всегда сбалансирован по катионно-анионному принципу. Отметим, что во всех минеральных удобрениях, солевой состав также сбалансирован.

Например, типичный анализ нитрата кальция составляет 14,4% N-NO3, 1,1% N-NH4 + и 19% Са2+. Конвертация в миллиграмм-эквиваленты. Результаты 1.03 мл-экв NО3, 0.08 мл-экв NH4 и 0.95 мл-экв Са2+.

Составление баланса:

Катионы (NH4+, Ca2+): 0.08+0.95 = 1.03

Анионы(NO3-): 1.03.

В итоге мы видим, что состав солей сбалансирован.

То же самое характерно и для остальных минеральных удобрений. Таким образом, добавление минеральных удобрений в поливную воду всегда приводит к получению сбалансированного питательного раствора по содержанию катионов и анионов.

Многие путают "сбалансированный питательный раствор" и катионно-анионный баланс раствора.

"Сбалансированный питательный раствор" зависит от соотношения и концентрации веществ в воде, а не от баланса катионного и анионного состава.

Например, мы можем запросить определенное соотношение между аммонием и нитратами в растворе, или между кальцием и магнием и т.д. Мы также можем запросить минимальные концентрации некоторых веществ и максимальные (пороговые) концентрации других.

Таким образом, питательный раствор за катионно-анионным составом может быть сбалансирован для определенной культуры, но не для большинства остальных. Тем не менее, он будет всегда сбалансирован по катионно-анионных составляющих.

Сбалансирована ли Ваша почва по катионно-анионному составу?

Почва-это сложная полифункциональная система, состоящая из двух фаз: жидкой и твердой фазы.

Жидкая фаза – это жидкий почвенный раствор. Будучи водным раствором, предыдущие вычисления для этой фазы справедливы, так как катионы и ионы уравновешены.

Твердая фаза состоит из набора почвенных минералов, большинство из которых имеют отрицательный заряд. Поэтому для нейтрализации заряда катионы адсорбируются на поверхностях этих минералов. Такие катионы называют «обменными катионами", так как они находятся в равновесии с зарядом почвенного раствора. Мы также видим, что почвенная система всегда сбалансирована, когда речь идет о катионно-активном балансе.

То же, что и в случае с питательным раствором понятие «сбалансированная почва» не имеет отношения к катионно-анионному балансу, а относится к соотношению между веществами в почве или их величине на каждой из фаз. Существуют различные типы балансов и различные подходы к их определению.

Например, когда баланс представляет собой соотношение между обменными катионами (K+, Ca2+, Mg2+, Na+), то он будет называться "соотношение насыщения основными катионами".

Сбалансирована ли Ваша почва по катионно-анионному составу? Ответ на этот вопрос зависит от подхода интерпретации результатов анализа почвы и от выращиваемых.

Теперь наверное Вы можете догадаться, что если мы обратимся к расчетам катионно-анионного баланса и существует ли он, то ответ на этот вопрос всегда будет звучать утвердительно.