Chemická analýza pôd (N-mCAl-010/15)

Predmet Chemická analýza pôd obsahovo pokrýva tú časť informácií z vedy o pôdach, ktoré pôdy umožňujú pochopiť ako vzorky odoberané na analýzu veľmi rôznorodých látok, od konštitučných látok pôd až po také cudzorodé látky v pôde ako sú pesticídy, liečivá a podobne. Z uvedeného pohľadu sa predmet zaoberá chemickým zložením, chemickými vlastnosťami a chemickými reakciami v pôde. Pôda je heterogénna sústava vzduchu, vody, anorganických a organických zložiek a mikroorganizmov. Chemické reakcie medzi pevnou fázou pôdy a pôdnym roztokom ovplyvňujú rast rastlín aj kvalitu vody. S rastúcim počtom a množstvom anorganických a organických kontaminantov vo vode a v pôde a ich vplyvom na životné prostredie je kladený dôraz na pochopenie vplyvu chémie pôdy na chemickú analýzu veľmi rôznorodých látok v pôdnej matrici. Predmet čerpá poznatky environmentálnej chémie pôdy zamerané na štúdium chemických reakcií medzi pôdou a environmentálne dôležitou rastlinnou výživou, kovmi a organickými chemikáliami. Vedomosti získavané využívaním chemickej analýzy, napríklad v environmentálnej chémii pôd, sú základom predpovedania kritických ciest šírenia polutantov, škodlivosti kontaminantov na povrchu a pod povrchom jednotlivých zložiek životného prostredia. Chemické reakcie medzi zložkami v pôde: rovnováha a kinetika takých procesov ako sú rozpúšťanie, zrážanie, polymerizácia, adsorpcia, desorpcia, oxidácia-redukcia, ovplyvňujú rozpustnosť, mobilitu, špeciáciu a toxicitu kontaminantov v pôde. Vedomosti z chemickej analýzy pôdy sú potrebné pri návrhu analytického postupu a sú tiež užitočné pri cenovo výhodnom rozhodovaní o analýze a interpretácii výsledkov pre potreby ozdravovania a remediácii kontaminovanej pôdy.

Sylabus prednášok

  1. Pôda ako vzorka na chemickú analýzu, vývoj poznania o chémii pôdy, kontaminanty vo vodách a pôdach, základné štúdium polúcie pôd a vôd, dekontaminácia pôdy
  2. Anorganické zložky pôdy, primárne a sekundárne pôdne minerály, využitie ílových minerálov na zadržiavanie organických kontaminantov
  3. Chémia pôdnej organickej hmoty, definície pôdnej organickej hmoty a humínových látok, vplyvy pôdotvorných faktorov na obsah pôdnej organickej hmoty
  4. Zloženie, frakcionácia a štruktúra pôdnej organickej hmoty, interakcie medzi humínovými látkami a kovmi, interakcie medzi humínovými látkami a organickými kontaminantami,interferenty a ich vplyv na výsledok chemickej analýzy.
  5. Rovnováha medzi pôdnym roztokom a pevnou fázou, meranie pôdneho roztoku, špeciácia prvkov vpôdnom roztoku, rozkladné a rozpúšťacie procesy v pôdach, diagramy stability.
  6. Špeciácia prvkov v pôde, funkčne a operačne definovaná špeciácia, distribúcia špécií v pôdach, validácia selektívnych extrakčných postupov na špeciáciu prvkov v pôde. Úloha a postavenie chemickej analýzy.
  7. Sorpčné javy na pôdach, povrchové funkčné skupiny, povrchové komplexy, adsorpčné izotermy
  8. Rovnovážne adsorpčné modely popisujúce adsorpciu na pôdnom povrchu, sorpcia katiónov kovov a aniónov na pôdach, body nulového náboja, desorpcia. Úloha chemickej analýzy.
  9. Iónovo-výmenné procesy, charakteristika iónovej výmeny, katiónovo-výmenné rovnovážne konštanty a koeficienty selektivity.
  10. Termodynamika iónovej výmeny v pôde, experimentálne výsledky a ich interpretácie, vzťah medzi termodynamikou a kinetikou iónovej výmeny
  11.  Kinetika pôdnych chemických procesov, rýchlostné zákony, stanovenie poriadku reakcie a rýchlostných konštánt. Kinetika dôležitých chemických procesov, adsorpcie (desorpcie) kovov a organických kontaminantov, ióno-výmenná kinetika, kinetika rozpúšťania minerálov
  12.  Redoxná chémia pôdy, meranie a použitie redox potenciálov, redoxné reakcie zahrňujúce anorganické a organické polutanty.
  13. Organické látky ropného pôvodu v pôde, charakterizácia, identifikácia typu kontaminácie, určovanie veku kontaminácie, hlavné mechanizmy ich transportu v podpovrchových vrstvách. Trendy chemickej analýzy pôd, vzťahy v rámci postupu chemickej analýzy.

Hodnotenie predmetu

Maximálny počet 100 bodov

  1. Prednáška, max. 80 bodov:

    • povinná záverečná písomná skúška zložená z dvoch častí (písomnej a ústnej).

  2. Seminár, max. 20 bodov:

    • vypracovanie a obhájenie seminárnej práce, max. 10 bdov
    • záverečný test zo seminárov (koniec semestra), max. 10 bodov
    • aktivita,
    • neúčať na záverečnom teste seminára je študent povinný ohlásiť aspoň 1 deň dopredu (ak je to možné) resp. sa ospravedlniť najviac 5 pracovných dní po písomke (ak tomu nebránia zvláštne dôvody), inak stráca nárok na náhradný termín písania písomky,
    • záverečný test je vytvorený na základe otázok a príkladov.

Celkové hodnotenie predmetu

92 - 100 bodov A
84 - 91 bodov B
76 - 83 bodov C
68 - 75 bodov D
60 - 67 bodov E
0 - 59 bodov FX

Študijný materiál

Odporúčaná literatúra

  • Benton Jones J. Jr. (Ed): Soil Analysis Handbook of Reference Methods, Soil and Plant Analysis Council Inc., CRC Press 1999
  • Sparks D.L.: Environmental Soil Chemistry, Academic Press, Inc., 1995
  • Weiner E.R.: Applications of Environmental Chemistry, CRC Press LLC, 2000

Podmienky pre absolvovanie cvičení a seminárov

  • ak študent príde na cvičenie nepripravený (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno g a Článok 24, odsek 4) alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno h), poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov (VP UK č.8/2015, Článok 47), vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
  • študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • v prípade neúčasti študenta na cvičeniach, musí študent dokladovať dôvod svojej neúčasti, inak mu vyučujúci nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9 a Článok 24, odsek 4),
  • ak študent vymešká cvičenie a vyučujúci uzná jeho dôvody ako opodstatnené, docvičovanie úloh resp. získanie bodov stratených kvôli neúčasti sa bude riešiť individuálne na základe okolností a písomnej dohody medzi študentom a vyučujúcim (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • študenti majú nárok na jeden náhradný termín (spravidla v 13. týždni semestra), počas ktorého si môžu docvičiť vymeškané úlohy (okrem prípadov menovaných v prvom bode) (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9).
  • študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno b a Článok 47)
  • ak študent vymešká viac ako jeden seminár bez dôveryhodného dokladovania dôvodu neúčasti, vyučujúci mu nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške,
  • ak niektorý seminár alebo cvičenie odpadnú v dôsledku sviatkov alebo dekanského/rektorského voľna, body získateľné za tieto aktivity sa odpočítajú z maximálneho počtu bodov a percentuálna úspešnosť študenta sa vypočíta pomocou zníženého maximálneho počtu dosiahnuteľných bodov.

Ostatné problémy sa budú riešiť v zmysle Študijného poriadku UK v Bratislave zverejneného na webovej stránke fakulty.