F B G ? J : E V G U ? D H F I H G ? G L U I H Q · F B G ? J : E V G U ? D H F I H G ? G L U I H Q...
Transcript of F B G ? J : E V G U ? D H F I H G ? G L U I H Q · F B G ? J : E V G U ? D H F I H G ? G L U I H Q...
1
., .,
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2007
2
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1.
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(Na2SO4 10 2 ), Na Mg – -
(Na2SO4 MgSO4 4H2O), – , (NaCl).
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HO—Si—O—Si—OH
O O
11
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HO—Si—O—Si—O—Si—OH
O O O
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( Dixon, Schultze, 2002)
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O2- 0,140 (6)
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Si4+ 0,026 (4)
Al3+ 0,054 (6)
Fe3+ 0,065 (6)
Mg2+ 0,072(6)
Fe2+ 0,078(6)
Mn2+ 0,083(6)
Na+ 0,118 (8)
K+ 0,151 (8)
Rb+ 0,161
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1819 . -
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Dixon, 1989.
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Dixon, 1989).
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Dixon, 1989.
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Al4(OH)8[Si4O10] Al4(OH)8[Si4O10] 4 2 .
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KAl2(OH)2[AlSi3O10].
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…)(Mg,Fe)3(OH)2[(Si,Al)4O10]4H2O.
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Si Al, > 14%, < 25%
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Mg2+, -
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5500
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0,71 (001)
0,35 (002)
0,71 (001)
0,35 (002)
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-
---
1,00 (001)
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1,00 (001)
0,33 (003)
1,00 (001)
0,50 (003)
1,00 (001)
0,50 (003)
--
-
1,44 (001)
0,72 (002)
0,48 (003)
0,36 (004)
1,44 (001)
0,72 (002)
0,48 (003)
0,36 (004)
1,00 (001)
0,50 (002)
0,33 (003)
1,00 (001)
0,50 (002)
0,33 (003)
1,00 (001)
0,50 (002)
0,33 (003)
-
-
1,44 (001)
0,72 (002)
0,47 (003)
0,36 (004)
1,77 (001)
0,88 (002)
0,45 (004)
1,00 (001)
0,50 (002)
0,33 (004)
0,96 (001)
0,48 (002)
0,32 (004)
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-
-
1,44 (001)
0,72 (002)
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1,44 (001)
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1,44 (001)
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1,44 (001)
0,72 (002)
0,48 (003)
0,36 (004)
-
--
1,44 (001)
0,72 (002)
0,48 (003)
0,36 (004)
1,44 (001)
0,72 (002)
0,48 (003)
0,36 (004)
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54
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2- , -
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( .2.14, . 2.3).
-
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1,0 .
. -
-
. -
.
.
Mg2+ -
,
1,50 . c
Na+ 1,24 ,
Ca2+ – 1,55 . -
56
Mg- 1,77 ,
, .
,
0,96-0,97 -
. 001 -
( .2.14, . 2.3).
( -
) + , -
- .
001 + 1,0 ,
.
1,24-1,25 , -
.
. -
1,44 . -
. , ,
001, 003 005 – 002 004.
-
,
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( .2.14, . 2.3). -
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1,36-1,38 -
. 001,
.
.
57
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1,0 . -
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> 1,0 < 1,4 .
5500 ( .
2.14, . 2.3).
2.7. .
2.7.1.
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58
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-
( ). 1899 .
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– ,
( ) . -
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)
59
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.2.15).
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-
( .2.15. ).
(–) ,
(+) – .
(± ) .
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. -
, -
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60
. 4.2. ( ): 1 – ; 2 – ; 3 - -
; 4 – . ( ) : 1 – -; 2 – ; ( - ) – ; ( + ) – .
–
, -
T, 0
0
(+
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1
2
61
. -
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Fe Al -
, -
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CO2.
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, -
, ( . 2.16.).
. 4.4. ( )
. 1 – ; 2 - ;
m1 – m2 –
. -
dm/dt ( .2.17).
62
4.5. ( ) -
.
-
( )
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,
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,
. ,
. -
, -
, . -
-
.
,
, .
Q-1500 D. ,
, -
, , -
63
. Paulik-
Paulik-Erdey Q-1500 D 2.18.
(4)
(3) .
, , -
.
(1), (2).
: -
. -
-
. -
, , -
. ,
– . -
,
.
-
. -
.
64
. 2.18. Q-1500 D. 1 –
; 2 – ; 3 - ; 4 – ; 5 – -; 6 – ; 7 – .
-
(5), ,
. .
,
. ,
. ( -
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), .
-
( -
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65
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. , -
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, -
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. ,
( )
( ) , ( )
( ) ( .2.19).
.
2.19. . -
, -
, . -
,
-
. -
. .
-
.
66
. 2.19.
2.4. - -
, -
.
.
. -
20 – 200 0 -
, -
.
,
, -
,
. 550 – 650 0 -
, -
. -
. .
10
67
%. 950 – 1000 0 -
-
, .
, -
Al4(OH)8[Si4O10] . 4H2O,
. 140 – 160 0
, . -
, 9 –
10 % . -
560 – 590 0 . 10 – 11 % . -
,
930 – 960 0 .
.
20 – 250 0 , , -
.
, -
, -
. ,
, 11 - 16 % -
6 – 9 % , ,
55 %.
-
. -
.
68
2.4. DTA, -
( )
69
,
700 900 0 . ( -
) -
– 550 850 0 . , -
, -
.
-
.
-
, . -
, -
5 – 6 % .
-
. -
-
( 1 %) -
.
. , -
, .
-
.
.
,
, .
-
550 – 700 0 , -
. 8 % . ,
70
780 820 0 . ,
3 – 4 % . , -
,
820 – 840 0 . -
, .
3. -
. , ,
,
– . ,
, . ,
.
, -
, -
– Fe Al.
3.1. .
-
, -
. -
. -
71
Fe .
:
nSiO2 mAl2O3 pH2O. Al2SiO3(OH)4.
, Si
Al, , -
. -
, , -
, , -
. -
Si/Al Al ,
.
1916
, -
, . -
(« »). -
-
( . 2.11. ). -
. -
, – -
.
. 2.11. -
( ) ( ) .
72
1962 -
. -
( .2.11. ),
2 – .
, -
,
O3SiOH , -
( .2.12.).
(Schultze, 2002).
70- -
( ., 1976, 1977) -
» -
, . -
-
, , , , -
.
. 2.12. .
( ) ( ). Dixon, 1989.
.
,
73
, 1000 2 .
,
, -
Si Al -
.
, , -
-
,
-
:
Al(OH) ( ) + + ) Al(OH)2+ .)
Al(OH) ( ) AlO- ) + + )
Si(OH) ( ) SiO- ) + + )
-
,
-
, . -
.
-
, ,
:
Al(OH) ( ) + m+ ) AlOMm-1 ) + + )
Si(OH) ( ) + m+ ) SiO Mm-1 ( ) + + )
-
L ,
:
X( AlOH)2+ ( ) + yL- ( ) (AlL)xLy-x ) + xH2O
.
74
Si Al. -
-
( ) , -
.
-
, -
,
Si Al
.
.
-
.
, , -
– .
,
,
,
,
, .
-
, -
, ,
. -
-
,
-
-
.
75
-
,
. -
.
,
.
3.2. Al Fe
Al Fe -
, -
, .
Al -
, . ,
Al, , , -
, -
.
Fe -
: , .
, , , -
-
.
.
– ) Al(OH)3 .
, 2/3 .
, -
76
, –
Al ( . 2.13 ).
( ) -
( )
.
. ( ) ( ).
. Dixon, 1989.
-
. AlOOH. ,
,
.
,
2 , -
( .13. ).
.
-FeOOH. Fe3+
, -
. -
. Fe3+ ,
c, -
77
,
.2.14). -
.
. 2.14. .
. Dixon, 1989.
-
-FeOOH. -
, -
, -
,
( .2.15). -
, , -
.
Fe5HO8 4H2O -
,
2 6 .
78
. 2.15. . -
. ,
. 2.14. Dixon, 1989.
.
Al
600 2 ;
. -
Al , -
.
Al ,
.
, :
Al(OH) ( ) + + .) Al(OH)2+ ( .)
Al(OH) ( ) AlO- ) + + )
( )
9,5 10, Al – 8,5 .
-
79
, , -
.
Fe -
– -
100 700 2 . Al Fe
-
,
, OH-
:
+H+
>Fe-OH]-0,5 >Fe-OH2]+0,5
+OH-
Fe 7 9.
. Fe -
-
,
-
.
-
.
,
Al, -
. , -
;
Fe2+ Fe3+ . -
Fe , Fe3+
.
80
Fe2+
. -
( ) . -
,
-
.
. ,
Al Fe -
,
, -
. -
-
, -
.
Al Fe
, -
. ,
:
Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+
Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+
:
Cu2+ > Ni2+> Co2+ > Fe2+ > Mn2+.
-
Fe Al Cu2+, -
. -
-
– .
81
Fe Al
,
. ,
, , , -
. -
Fe Al –
. -
Fe Al , , -
,
.
Cl- NO3- -
-
. -
. -
, , -
Fe Al,
.
, -
. Fe Al
. , -
-
« »
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82
4. – -
4.1. .
.
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. -
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,
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– -
– , , -
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83
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, , , , , 2-
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– -
. ,
.
-
– -
.
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84
, -
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– .
,
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-
. ,
-
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.
-
– -
. -
Fe -
.
Fe3+,
.
-
Fe, , – -
.
-
:
1. – -
;
– :
5Fe2O3 + 9H2O = Fe10O15·9H2O
85
2. , ,
-
;
-+ - :
KAlSi3O8 + H2O = HAlSi3O8 + K+ + OH-
3. , -
;
:
CaSO4·2H2O + 2H2O = Ca2+ + SO42- + 4H2O
4. ,
, -
, – ;
Fe2+:
4FeO + O2 + 2H2O = 4FeOOH (II) ( (III))
5. ,
-
Al :
2KAl2(OH)2[AlSi3O10] + 6H2C2O4 + 8H2O = 2K+ + 8OH- + 6C2O4Al +
+ 6Si(OH)4
o
-
,
.
–
86
. -
.
4.2.
–
.
4.2.1.
-
, -
.
.
1. : -
( ).
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, -
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« » , -
Si Al.
, .
,
-
,
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87
2. , -
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, , .
. -
-
; . -
, , .
3. -
. -
2.5.6, -
Al(OH)2+ Al(OH)2+ -
.
-
, -
Al
« » -
.
, « -
»
.
4.2.2. .
, , -
-
, .
-
, -
. -
88
– ,
.
, , -
, , , -
. , -
, .
in situ , -
.
-
(Stumm, 1992)
, -
-
-
. -
,
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, -
( ), -
( )
.
,
, -
, -
, -
( ) .
. 4.1– , -
Al Al
Al F-. ,
89
.
, ,
, ,
.
. 4.1. Al (1) Al F
Al.
, , , -
, -
.
:
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, . -
-
90
-
, ,
.
(
) ( , -
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,
.
, -
. -
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( ) , . -
, -
. ,
.
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Si . , , -
. -
-
.
Al- , ,
Si-O; , -
Al, Si
Si -
– . Al Fe
-
, .
Al Fe ,
– Si
91
Al Fe,
, ).
-
, -
.
4.2.3.
, -
-
.
Si Al.
, -
.
- -
,
.
-
-
, . -
. , , -
, ,
Al
, . ,
, -
.
H4SiO4 -
, -
92
Al -
– . H4SiO4 Mg2+ -
, -+ – .
. 4.2. -
.
(K-
spar), (Vm)
(Sm). ( ) (Q) -
(Sm). , -
.
. 4.2. ( - N.C.Brady “The Nature and Properties of Soils”, 1990),
, -
, . -
.
t -
, Bm , -
-
,
93
( ., 2005). , -
-
, ,
.
, -
, . -
, -
, , .
. ,
, , -
, , -
, -
-
.
-
,
H4SiO4 Al , -
. -
. -
Al -
, ,
.
Si Al, -
.
4.3.
.
94
-
, -
.
1938 ,
(
Essington, 2004):
-
-
-
-
-
, Na-
Na, - -
Na-
-
-
,
, . -
,
. -
, ,
.
: -Na- < Na- -
< < < .
-
.
-
, -
95
, ,
. -
,
: < -
< -
(Jackson, 1968).
-
.
, ,
. , -
, ,
, , ,
, .
4.4.
,
: , -
, -
– . .
,
, . , -
-
.
Si, Al Fe, -
. Si Al -
-
– .
.
96
SiO2/Al2O3 -
. , . -
, ,
, . Si
– . , . -
Si -
Al Fe
Si. -
Si -
.
-
, , -
-
Al Fe – , . , -
, -
– .
4.1
. , -
-
-
, -
.
4.1. -,
%. SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O
-
60 16 7 5 4 3 4
26 49 20 0,3 0,7 0,1 0,3
97
, , -
. ,
, -
in situ
. « »
, .
–
.
, -
, –
-
.
, , -
.
,
,
. ,
-
,
.
, ,
.
98
4.5.
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, -
. -
-
-
.
,
, , . -
-
. -
, ,
, . -
.
,
,
, , -
. -
.
, , -
, -
, -
,
.
99
4.5.1.
. , -
.
– ,
( , ).
-
( , , ). – -
, ,
.
:
F = C + 2 + P – N (4.1)
F = C + P – N (4.2)
F – , -
, –
, –
, N – ,
. – , -
, .
-
(Dixon, Weed, 1989) -
SiO2 :
Al2Si2O5 (OH)4 ) + H2O ( .) = 2Al(OH)3 ( .) + 2SiO2 ( .)
= 4 ( , ,
, SiO2 ), = 3 ( , -
100
) N = 1 ( ). ,
:
F = 4 – 3 – 1 = 0
0, , -
, . SiO2
.
, .
.
, – .
,
. – -
, .
– -
, .
( ) -
, -
, . ,
,
. -
.
-
, , ,
. -
101
-
S.
-
( G):
G = – T S (4.3)
, , -
-
, S, – -
. , -
.
, G < 0,
. . -
-
, G 0. G = 0,
, -
.
. -
, ,
. ,
= 250 (298,15 )
= 0,101 (1 .).
( G0)
-
G0 = G0 – G0 (4.4)
(4.3):
102
G0 = ( 0 – 0 ) –
– S0 - S0 ) (4.5)
-
:
G0 = – RT lnK . (4.6)
R – , 8,314 /( ),
– (2980 ), . – . -
G0 ,
:
log K . = (- G0 )/5,708 (4.7)
, -
G :
G = G0 + RTlnQ (4.8)
Q - -
. (4.7) (4.8) :
G = – RTlnK + RTln Q G = RTln, (4.9)
G = 0, (4.8) :
G0 = RTlnQ, Q . .
Q/ . > 1, G > 0,
, .
. Q/ . < 1, G < 0,
, . -
. Q/ .
.
G0, 0 S0
, -
103
-
.
4.5.2.
, -
, SiO2, , -
(Karathanasis, 2002, . Dixon, Schultze, 2002):
1. SiO2 ( ) + 2 2 = 4Si 40
)
2. SiO2 ( .) + 2 2 = 4Si 40
)
3. Al(OH)3( ) + 3 + = Al3+) + 3H2O
4. Al2Si2O5(OH)4 + 6H+ = 2Al3+) + 2H4SiO4
0) + H2O
4.2. G0
(Rai, Kittrick, Dixon, Weed, 1989, SiO2 –
Karathanasis, Dixon, Schultze,2002)
2
)
SiO2
)
SiO2
.)
H4SiO40
)
Al3+
)
Al(OH)3
)
Al2Si2O5(OH)4
)
-237,1 -856,9 -849,5 -1308,3 -490,8 -1153,3 -3789,6
. 4.2
, -
(4.4) log K (4.7).
1.
SiO2 ( ) + 2 2 = 4Si 40
)
G0 = (-1308,3 ) – (-856,9 ) – 2(-
237,1 ) = 22,8 ;
104
log = -(22.8)/(5,708) = -4,00;
, 1,
( –
):
= ( 4Si 40); log K = log ( 4Si 4
0) = (-4,0) (4.14)
2.
SiO2 ( .) + 2 2 = 4Si 40
)
G0 = (-1308,3 ) – (-849,5 ) – 2(-
237,1 ) = (15,4) ;
log = -(15,4)/(5,708) = (-2,70)
, SiO2
1, ( – -
):
= ( 4Si 40); log K = log ( 4Si 4
0) = (-2,70) (4.15)
3.
Al(OH)3( ) + 3 + = Al3+) + 3H2O
G0 = (-490,8 ) + 3(-237,1 ) – (-1156,3
) = -45,8 ;
log = -(-45,6)/(5,708) = (+8,04)
, 1,
( –
):
(Al3+)/( +)3 = ;
log (Al3+) – 3log (H+) = log K = 8,04;
3 , -
:
105
pH + 1/3 log (Al3+) = 2,68. (4.16)
4. :
Al2Si2O5(OH)4 + 6H+ = 2Al3+) + 2H4SiO4
0) + H2O
G0 = 2(-490,8 ) + 2(-1308,3 ) + (-237,1) – (-
3789,6 ) = -45,7 ;
log K = -(-45,7)/(5,708) = (+8,00).
, 1,
( –
):
= [(Al3+)2(H4SiO4)2]/(H+)6;
2log(Al3+) + 2log(H4SiO40) + 6pH = logK = (+8,00);
6 , -
:
pH + 1/3log(Al3+) = -1/3log(H4SiO4) + 1,33 (4.17)
(4.14), (4.15), (4.16) (4.17)
, :
– (pH + 1/3log(Al3+)), – log(H4SiO4).
. 4.3. -
, SiO2,
. -
SiO2 , -
Al3+
, .
(H4SiO40), . Si -
, .
, + 1/3log (Al3+) > 2,68
, . -
106
( ), + 1/3log (Al3+) < 2,68 –
, . (
). + 1/3log (Al3+) = 2,68
, -
.
, ,
, -
.
(pH + 1/3log(Al3+)) > 2,68 log (H4SiO4) > (-4,00) -
.
-
, ,
, – . = 2980 (25 ) = 0,101
(1 .). -
-
, (4.6).
. 4.3. , SiO2, , -
( + l/3 log Al3+) log H4SiO40. ( Karathanasis,
2002).
107
4.6.
.
-
. ,
,
,
, . ,
Fe Al,
, -
Fe Al.
,
.
–
– -
. ,
, -
-
. -
-
,
.
Ca, Mg, K Na -
, .
-
108
. -
.
Fe Al -
, -
. , -
Fe Al -
-
.
-
, .
, -
,
, , -
.
109
. . .
, ., 1980 –188 . ., . , , . ., « »,
1968, - 370 . . .
. “ ”, ., 1976 -126 . . . ., .
», 2002 ., –283 . ., ., . .
, ., 2005, –445 . . . 1997, – 166
. . . « », .,
2000, - 296 . ., ., .
. . ., 2005, -336 . Dixon J.B., Weed S.B. (Ed) Minerals in Soil Environments. Madison
Wisconsin USA 1989, –1244 . Dixon J.B., Schulze D.G. (Ed.) Soil Mineralogy with Environmental Appli-
cation. Madison, Wisconsin, USA, 2002, –866 . Ehrlich H.L. Geomicrobiology. Marcel Dekker Inc. New York. Basel, 2002,
-768 p. Essington M.E. Soil and Water Chemistry. An Integrative Approach. Boca
Raton London New York Washington D.C. 2004, – 535 p. Jackson M.L. Weathering of primary and secondary minerals in soils. In: 9-
th International Congress of Soil Science Transactions, v. 4 Adelaida 1968 p.281-292
Stumm W. Chemistry of the Solid-Water Interface. John Wiley & Sons, Inc. New York/Chichester/Brisbane/Toronto/Singapore 1992 –428 p.