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

Študijný materiál

• Environmentalna chemia pody

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

• a

  Študijný poriadok Univerzity Komenského v Bratislave, Prírodovedeckej fakulty Článok 4, odsek 9

• ak študent príde na cvičenie nepripravený alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne, poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov, vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
• študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia,
• 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
• 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
• 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)
• študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody 
• 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.