Talajok nyomelem és ásványos összetételének vizsgálata röntgenanalitikai módszerekkel

Veszprémi Egyetem

PhD képzés

Környezettudományi Doktori Iskola

Doktori (PhD) dolgozat

Talajok nyomelem és ásványos összetételének vizsgálata röntgenanalitikai módszerekkel

Készítette:

Horváth Tímea

7pPDYH]HW

Dr. Hartyáni Zsuzsanna egyetemi docens

Veszprém 2005

TALAJOK NYOMELEM ÉS ÁSVÁNYOS ÖSSZETÉTELÉNEK VIZSGÁLATA RÖNTGENANALITIKAI MÓDSZEREKKEL

Írta:

Horváth Tímea

Készült a Veszprémi Egyetem Környezettudományi Doktori iskolája keretében Témavezetõ: Dr. Hartyáni Zsuzsanna

Elfogadásra javaslom (igen / nem)

(aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton …... % -ot ért el,

Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom:

Bíráló neve: …... …... igen /nem

……….

(aláírás) Bíráló neve: …... …...) igen /nem

……….

(aláírás) Bíráló neve: …... …...) igen /nem

……….

(aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján…...% - ot ért el

Veszprém, ……….

a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minõsítése…...

………

Az EDT elnöke

TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK ... 3

KIVONAT ... 5

ABSTRACT ... 6

AUSZUG... 7

BEVEZETÉS... 8

1. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ... 9

1.1. A talaj fogalma. A talaj, mint háromfázisú rendszer... 9

1.1.1. Talajalkotó szervetlen fázisok... 9

1.1.2. Talajalkotó szerves fázisok... 14

1.2. A talajszerkezet kialakulása, mállási folyamatok. ... 16

1.2.1. Fizikai mállás ... 17

1.2.2. Biológiai mállás ... 17

1.2.3. Kémiai mállás ... 17

1.2.4. Mállással foglalkozó kutatási eredmények ... 20

1.3. A szemcseméret hatása a talaj tulajdonságaira. ... 22

1.4. Talajosztályozás ... 24

1.4.1. Nemzetközi csoportosítás ... 24

1.4.2. Hazai csoportosítás... 24

) HOHPHNpVQ\RPHOHPHNDWDODMEDQ... 26

$I NRPSRQHQVHNJHRNpPLiMD... 26

1.5.2. A nyomelemek geokémiája ... 31

1.6. Talajok elemzésére alkalmas néhány anaOLWLNDLPyGV]HUU O... 36

1.6.1. Röntgendiffrakció (XRD) ... 36

1.6.2. Röntgenfluoreszcens spektrometria (XRFS) ... 37

1.6.3. Egyéb talajvizsgálathoz is alkalmazható módszer ... 37

1.7. Talajvizsgálati módszerek... 39

1.7.1. A, B, C horizontok szerinti felbontás és elemzés... 39

2. KÍSÉRLETI RÉSZ... 41

1.1. Vizsgált minták leírása, mintavételezés... 41

1.1.1. Karbonátos, humuszos öntéstalaj mintavételezése, szelvény leírása ... 42

1.1.2. Mészlepedékes csernozjom talaj mintavételezése, szelvény leírása ... 44

1.1.3. Ramann-IpOHEDUQDHUG WDODMPLQWDYpWHOH]pVHV]HOYpQ\OHtUiVD... 47

2.2. A vizsgált talajminták szemcsefrakciókra bontása ... 50

2.3. Vizsgálati módszerek pontos paraméterei... 51

2.3.1. Röntgendiffratometria (XRD)... 51

2.3.2. Röntgenfluoreszcens spektrometria (XRFS) ... 52

3. EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE... 54

3.1. Szemcseeloszlások ... 54

3.2. Röntgendiffrakciós vizsgálatok eredményei... 57

3.3. Fe- és Mn-hez tartozó korrelációs mátrixokból kapott eredmények ... 67

3.4. A vizsgált nyomelemHNFVRSRUWRVtWiVDG~VXOiVLWpQ\H] NDODSMiQ... 76

3.4.1. Az öntéstalaj nyomelem/Ti dúsulási értékelése ... 76

3.4.2. A csernozjomtalaj nyomelem/Ti dúsulási értékelése ... 80

$]HUG WDODMQ\RPHOHP7LG~VXOiVLpUWpNHOpVH... 82

3.5. Az elemek és az ásványi fázisok kapcsolata: ... 93

TÉZISPONTOK... 103

THESIS ... 105

KIVONAT

Napjainkban is egyre fontosabbá válnak a talajok vizsgálatával foglalkozó kutatások.

Pontosabb eredményekhez juthatunk, ha nem csupán a mélység, hanem a szemcseméret befolyásoló hatását is figyelemmel kísérjük vizsgálatainkban. Fontos ismernünk, hogy az egyes nyomelemek PHO\Ii]LVRNKR]N|WKHW NpVPRELOLWiVXNDWPHO\WpQ\H] NEHIRO\iVROMiN

A disszertáció három bolygatatlan talajmintában (öntés, csernozjom és barna

HUG WDODMD]iVYiQ\RVpVNpPLDL|VV]HWpWHON|]|WWLNDSFVRODWRWYL]VJiOMD$NXWDWiVHJ\LNFpOMD

volt, hogy a három talajszelvényben az ásványos összetételbeli tendenciákat felállítsuk talajtípusonként és típustól függetlenül. Az alkalmazott talajvizsgálati módszernek

N|V]|QKHW HQ HJ\-egy szelvény esetén szintenként hét-nyolc szemcsefrakció vizsgálati eredményeiW pUWpNHOWN NL pV KDVRQOtWRWWXN |VV]H &pO YROW WRYiEEi D NO|QE|]

V]HPFVHPpUHW V]LWDIUDNFLyNEDQ OpY iVYiQ\RV Ii]LVRN pV Q\RPHOHPHN PHQQ\LVpJH N|]|WWL

|VV]HIJJpVHN YL]VJiODWD N|YHWNH]WpV D PHJN|W GpVUH (QQHN PHJiOODStWiViUD NHPRPHWULDL

módszerek (kRUUHOiFLypVDI NRPSRQHQVDQDOt]LVDQ\RPHOHPHNJHRNpPLDL|VV]HIJJpVHLpV D V]iPtWRWW G~VXOiVL WpQ\H] N V]ROJiOWDWWDN LQIRUPiFLyW $ NXWDWiV DQDOLWLND PyGV]HUHLNpQW D

röntgendiffrakciós (XRD) és röntgenfluoreszcens spektrometriás (XRFS) módszereket alkalmaztam.

0LQGKiURP WDODMPLQWiW PHJYL]VJiOYD HOPRQGKDWy KRJ\ D] HOV GOHJHV V]HUHSHW D

nyomelemek megkötésében az agyagásványok játsszák, amelyek a legkisebb szemcseméret-

WDUWRPiQ\EDQG~VXOQDNIHO$]RQEDQQHPOHKHWNL]iUQLDPLQWDHO NpV]tWpVVHOPHVWHUVpJesen is a legkisebb szemcsetartományban dúsított Fe/Mn-oxi-hidroxidok és a szerves anyag

PHJN|W -képességét sem.

Kulcsszavak: talaj, röntgendiffrakció, röntgenfluoreszcens spektrometria, nyomelemek, ásványos fázisok

ABSTRACT

X-ray fluorescence spectrometric method was developed for analysis of the trace elements in different soils. The method was sucessfully applied for the determination of the distributions of Cr, V, Ni, Co, Cu, Zn, Sr, Ba, Rb, Cs, Zr, Y, La, Ce, Pr, Nd and Th (trace elements) in three types of soils. After an appropriate sample preparation soils were fractionated into 8 particle size ranges using sieves with meshes between 800 and 5 µm.

Mineralogical phase analysis was carried out by X-ray powder diffraction (XRD). Despite their variability, particle size distributions of different soils showed some general features.

Fractions of <5 µm and 20-45 µm were commonly the most abundant. Trace elements were mainly achieved int he three types of associations: (a) adsorbed onto mineral surfaces, (b) in crystallographic positions within minerals (e.g. Zr in zircon), and (c) bound to clay minerals.

Keywords: soil, x-ray fluorescence spectrometric method, x-ray diffraction, trace elements, mineralogical phases

AUSZUG

Für die Analyse von Spurenelementen in diversen Bodenproben wurde eine röntgenfluoreszenzspektrometrische Methode entwickelt. Die Methode wurde erfolgreich für die Bestimmung der Verteilung von Cr, V, Ni, Co, Cu, Zn, Sr, Ba, Rb, Cs, Zr, Y, La, Ce, Pr, Nd und Th (Spurenelemente) auf drei verschiedenen Bodenproben angewendet. Nach angemessener Probenvorbereitung wurden die Bodenproben mit Hilfe von Sieben mit Maschenweiten von 800 bis 5 µm in 8 Korngrößenfraktionen geteilt. Die mineralogische Phasenanalyse wurde mit Röntgendiffraktion (XRD) durchgeführt. Trotz ihrer Unterschiede zeigen die Korngrößenverteilungen bei den verschiedenen Proben einige generelle Merkmale.

Die Fraktionen von <5 µm und 20-45 µm kommen am häufigsten vor. Die Spurenelemente sind hauptsächlich auf drei Arten gebunden: (a) adsorbiert an den Mineraloberflächen, (b) in Kristallographische Positionen in den Mineralen (zB. Zr in Zirkon), und (c) gebunden an Tonmineralen.

Schlüsselwörter: Bodenprobe, Spurenelemente, röntgenfluoreszenzspektrometrische Methode, Röntgendiffraktion, Mineralphasen

BEVEZETÉS

$] HPEHULVpJHW HJ\UH LQNiEE DJJDV]WMD N|UQ\H]HWpQHN HOV]HQQ\H] GpVH &LYLOL]iFLyQN QHP NLVPpUWpNEHQDNpPLDLHOHPHNQ|YpQ\LWiSHOHPHNIpPHNIHOKDV]QiOiViQDODSXO$Q|YHNY

népességgel párhuzamosan olyan gazdasági renGV]HUW P N|GWHWQN PHO\ D WHUPHOpV pV D IRJ\DV]WiV IDMODJRV Q|YHOpVpUH |V]W|Q|] .iGiU (EE O DGyGyDQ D N|UQ\H]HW

igénybevétele (kizsákmányolása) hatványozottan jelentkezik. Hazánk környezeti állapotát azonban, csak konkrét hazai kutatások nyomán iVPHUKHWMN PHJ $] HOWpU WHUPpV]HWL

éghajlati, vízrajzi, talajtani, gazdálkodási körülmények közt nyert eredmények ugyanis más

IHOWpWHOHN N|]|WW pUYpQ\NHW YHV]WLN LOOHWYH IpOUHYH]HW N 3pFVL Munkám nem szennyezett talajok vizsgálatával foglalkozik, mégis szerves része lehet a magyarországi környezetvédelmi kutatásoknak. Három bolygatatlan talajmintában (öntés, csernozjom és

EDUQD HUG WDODM D] iVYiQ\RV pV NpPLDL |VV]HWpWHO N|]|WWL NDSFVRODWRW YL]VJiOWDP &pONpQW W ]WHPNLKRJ\HKiURPWDODMV]HOYényben az ásványos összetételbeli tendenciákat felállítsam talajtípusonként és típustól függetlenül. Kutatásaimhoz az ún. dinamikus talajvizsgálati módszert (Nemecz, 1995) alkalmaztam, melynek során nem csupán a talajszintek átlagmintáinak vizsgálatára, hanem a hagyományos nedves és ultrahangos szitálással nyert szemcsefrakciók ásványos és elemi összetételének mennyiségi meghatározására is sor került.

( PyGV]HUQHN N|V]|QKHW HQ HJ\-egy szelvény esetén szintenként hét-nyolc szemcsefrakció vizsgálati eredményeit értékelem ki és hasonlítom össze. Célom volt továbbá, hogy a

NO|QE|] V]HPFVHPpUHW V]LWDIUDNFLyNEDQ OpY iVYiQ\RV Ii]LVRN pV Q\RPHOHPHN PHQQ\LVpJH N|]|WWL |VV]HIJJpVHNHW YL]VJiOMDP N|YHWNH]WHVVHN D PHJN|W GpVUH (QQHN PHJiOODStWiViUD NHPRPHWULDL PyGV]HUHNHW NRUUHOiFLy pV D I NRPSRQHQV DQDOt]LV D

nyomelemek geokémiai összefüggéVHLW pV iOWDODP V]iPtWRWW G~VXOiVL WpQ\H] NHW LV

felhasználtam. Analitika módszerként a röntgendiffrakciós (XRD) és röntgenfluoreszcens spektrometriás (XRFS) módszereket alkalmaztam. Eredményeim és levont következtetéseim segíthetik a hazai kutatást, munkám alapul szolgálhat a vizsgált mintákkal azonos típusú, de szennyezett talajokon végzett kísérletekhez. Az ásványos összetétel és a talajok nyomelemtartalma közötti összefüggés pedig nélkülözhetetlen egy-HJ\ PH] JD]GDViJL IRO\DPDWSOP WUiJ\i]iVKDWiVDDQ|YpQ\HNIHMO GpVpUHNLpUWpNHOpVpQpO Dolgozatom három

I UpV]E OiOOHOV NpQWLURGDOPLiWWHNLQWpVWDGRNDKD]DLpVNOI|OGLV]DNLURGDORPEyOPDMGD PLQWDYpWHOH]pV PLQWDHO NpV]tWpV pV D]DONDOPD]RWW PpUpVL PyGV]HUHN EHPXWDWiViW YpJ]HP HO

és végül az erHGPpQ\HLPE O OHYRQW N|YHWNH]WHWpVHLPU O DGRN V]iPRW

1. IRODALMI ÁTTEKINTÉS

1.1. A talaj fogalma. A talaj, mint háromfázisú rendszer.

$ WDODM |QiOOy WHUPpV]HWL NpS] GPpQ\ D )|OG V]LOiUG NpUJpQHN OHJNOV UpV]H DPHO\

Q|YpQ\HN WHUP KHO\pO V]ROJiO pV PHJNO|QE|]WHW MHOOHP] MH D WHUPpNHQ\VpJH 6]HQGUHL $ WDODM N|UQ\]HWL WpQ\H] N KDWiViUD pV DWDODMNpS] GpVLIRO\DPDWRNHUHGPpQ\HNpSSHQ

jön létre. Ez a litoszféra, hidroszféra és az atmoszféra érintkezési felületénél gyakran laza

LOOHV]NHGpV KHWHURJén rendszert alkotó régió intenzív anyag- és energiacsere színhelye

3DSS$V]LOiUGDQ\DJRNUHDNFLyLEHIRO\iVROMiNDOHYHJ pVDYt]PLQ VpJpWDPHO\HN

romboló hatására megindul a szilárd anyagok mállási folyamata, e reakciók közül sokat pedig a mikroorganizmusok is serkentenek (Filep, 1988). Munkám során a talajok mállási folyamatait és a talajalkotó kristályos fázisok és nyomelemek kapcsolatát vizsgálom, emiatt az ehhez kapcsolodó szakmai irodalmat részletesebben áttekintem.

1.1.1. Talajalkotó szervetlen fázisok

A talajok szervetlen, szilárd fázisát az amorf és rosszul kristályosodott anyagok

PHOOHWWiVYiQ\RNpVN ]HWW|UHGpNHNDONRWMiN$WDODMRNEDQHO IRUGXOyiVYiQ\RNLVPHUWHWpVH

az ásvány rendszertan beosztása szerint történik (Stefanovits, 1975). A legtöbb talajban a homok (45-800 µm) és az iszapfrakció (5- —P QDJ\UpV]W HOV GOHJHV iVYiQ\RNEyO D]D]

I NpQW QDJ\REE K PpUVpNOHWHQ NpS] G|WW PDJPiV pV PHWDPRUI N ]HWHNE O |U|N|OW pV

összetételét tekintve változatlan formában fennmaradt ásványokból áll, de sok üledékes ásvány is jelen van a talajokban (Stefanovits, 1975). Ezek közül a munkám szempontjából legfontosabbakat az alábbiakban ismertetem.

A kvarc D VDYDQ\~ V]LOLNiWN ]HWHN I HOHJ\UpV]H D OHJiOWDOiQRVDEEDQ HOWHUMHGW iVYiQ\, SiO2

összetételében nagyon FVHNpO\DWiUVXOyHOHPHNPHQQ\LVpJHV]tQHHONpSHV]W HQYiOWR]DWRV$

V]tQHV IDMWiNEDQ QDJ\ pU]pNHQ\VpJ HOHP] HOMiUiVRNNDO /L-ot, Na-ot, Al-ot, Ti-t és Mg-ot

OHKHW NLPXWDWQL 1DJ\ NHPpQ\VpJH pV HOOHQiOOy YLVHONHGpVH IRO\WiQ D N ]HWHN IHOV]tQL IL]LNDL

málláskor különösen feldúsulhat (Koch, 1967). Pásztázó elektron-mikroszkópos vizsgálatokkal kimutatták a mállási folyamatok nyomait a felületén és oldhatósági adatok is

EL]RQ\tWMiN ROGyGiViW $ NYDUF V]HUHSH D WDODMEDQ D]pUW MHOHQW V PHUW VRN HVHWEHQ D

vázszemcsék zömét alkotja (R.E. Blake, 1999).

A földpátok túlnyomóan ikerkristályok, ami azzal magyarázható, hogy a szerkezetükben számos pszeodo-V]LPPHWULiW WDOiOXQN .RFK (OV VRUEDQ D VDYDQ\~

PpO\VpJL N ]HWHN JUiQLW V]LHQLW SRUItU I HOHJ\UpV]H $ PHWDPRUI N ]HWHNEHQ I NpQW JQHLV]EHQ GH JUDQXOLWRNEDQ LV PHJWDOiOKDWy $] OHGpNHV N ]HWHN N|]O I OHJ D] DUNy]iV

V]HGLPHQWHNEHQVHJ\HVKRPRNIpOpNEHQOpQ\HJHV|VV]HWHY .RFK$I|OGSiWRN, mint a földkéreg leggyakoribb ásványai, a talajokban is igen gyakoriak. Mállással szembeni ellenállóképességük változó (az albit például ellenállóbb, mint az anortit). A földpátok mállása általában az alkáliák kioldódásával indul. A talajokban a földpátok talajtani szerepe

HOV VRUEDQDPiOOiVLIRO\DPDWRNRQNHUHsztül érvényesül (Szendrei, 1998).

A talajokban a lánc- és szalagszilikátok közül a piroxének és az amfibolok a leggyakoribb ásványok, amelyeket általában a mállással szemben legkevésbé ellenálló kristályos fázisok közé sorolnak. Az agyagfrakcióban csak kiYpWHOHVHQ HU VHQ NRUOiWR]RWW NpPLDLPiOOiVHVHWpEHQIRUGXOKDWQDNHO .iGiU

A csillámok D WDODMRNEDQ V]pOHVN|U HQ HOWHUMHGWHN (UHGHWNHW WHNLQWYH HOV VRUEDQ GX]]DGyDJ\DJiVYiQ\RNEyONpS] GKHWQHN6]HQGUHL.pSYLVHO MNDPXV]NRYLWVWDELOLs

pV HOOHQiOOy iVYiQ\ (O IRUGXO D KRPRNN|YHNEHQ KRPRNEDQ DKRO DSUyEE SLNNHO\HL V]LQWH

állandó elegyrészként szerepelnek. Agyagásványokból metamorf folyamatok során keletkeznek (Koch, 1967). A muszkovit összetételében kevés Fe²⁺, Fe³⁺, Mg és ritkábban Ca²⁺

és Ti⁴⁺ is kimutatható. A K⁺ egy részét Na⁺ helyettesíti, a (OH)^- helyén részben F^- is szerepelhet. Savak nem oldják, de tartós behatásra a lemezek közötti lazábban kötött kationja (K⁺, Na⁺) kioldódhat. Herbert és munkatársai (1996) kimutatták, hogy a csillám NpS] GpVH

duzzadó agyagásványokból K-felvétellel is végbe mehet.

A talajokban a sziget- és a csoportszilikátok közül számos ásvány (andaluzit, cirkon,

JUiQiW IRUGXO HO (]HN D] iVYiQ\RN iOWDOiEDQ HOV GOHJHVHN EiU HJ\HV HVHWHNEHQ DXWLJpQ NpS] GpVN LV OHKHWVpJHV 0HJOpWNHW D WDODMNpS] N ]HW |VV]HWpWHOH PHOOHWW D PiOOiVVDO

szembeni ellenállóképessége is befolyásolja.

A talajok agyagfrakciójának (<5 µm) ásványai többnyire másodlagosak, azaz kis

K PpUVpNOHWHQ <100 °& OHMiWV]yGy UHDNFLyLN VRUiQ NpS] GWHN YDJ\ OHGpNHV N ]HWHNE O

származnak, tehát közvetlenül mállás során jöttek létre (Filep, 1988).

A leggyakoribb szulfidásvány a talajokban a pirit (Szendrei, 1998.). A rokon elemek közül gyakran Ni-t, ritkábban és kisebb mennyiségben Co-ot tartalmaz (Baranya, 1987). Kis mennyiségben sok más fém is megtalálható benne: Cu, Zn, Ag, Au, Tl, As és Se, de ezek nagy része mechanikai társulásban (összenövés, zárvány formájában) van jelen az ásványban.

A pirit az As-t és a Se-t leginkább a rácsba beépült alakban tartalmazza. Üledékekben a

PLNURRUJDQL]PXVRN N|]UHP N|GpVpYHO NpS] G V]XOILGOHYiOiV OHJIRQWRVDEE iVYiQ\D .O|Q|VHQ J\DNRUL D N V]pQWHOHSHNEHQ GH PiV OHGpNHNEHQ SO PiUJiNEDQ DJ\DJRNEDQ LV V]iPRWWHY PHQQ\LVpJEHQV]HUHSHOKHW.RFK

A titán-dioxid összetétel iVYiQ\RN DQDWi] EURRNLW UXWLO LOPHQLW D WDODMRNEDQ UpV]EHQ HOV GOHJHVHN SO SDOD JQHLV] UpV]EHQ PiVRGODJRVDN $ UXWLO VRN PDJPiV N ]HW

MiUXOpNRV iVYiQ\D GH PHWDPRUI SDOiNEDQ pV JQHLV]HNEHQ LV PHJWDOiOKDWy .pS] GpVNUH D

talaj agyagfrakciójábanYDOyQDJ\PHQQ\LVpJpE ON|YHWNH]WHWWHN6]HQGUHL

Az alumínium-oxidok közül a talajokban a mállásnak igen ellenálló korund

HO IRUGXOiVDWDSDV]WDOKDWy6]iPRViVYiQ\iWDODNXOiViQDNPiOOiViQDNYpJWHUPpNHtJ\HU VHQ

mállott talajokban gyakori (Szendrei, 1998).

A vas-oxid ásványok (hematit, maghemtit, magnetit) a talajokban mind a földrajzi öveket, mind a talajtípusokat tekintve igen széles körben elterjedtek. A szerves anyagok, a

ELRWLNXV WpQ\H] N NpS] GpVpQpO NLHPHOW V]HUHSHW MiWV]DQDN 7DODMRNEDQigen gyakori ásvány mind ezek homok szemcsenagyságú frakciójában (erre mutatnak a nehézásvány-vizsgálati adatok), mind az iszap- és agyagfrakcióban (Szendrei, 1998).

A karbonátok D 0J &D 0Q )H 6U %D =Q 3E NpWpUWpN IpPHNQHND &23-anionnal alkotott kristályvegyületei. A Ca-Mn, ill. a Mn-Fe helyettesítés bármely arányban létrejöhet,

pV tJ\ NO|QE|] iWPHQHWL WDJRN NHOHWNH]KHWQHN .RFK (]HN N|]O D OHJJ\DNRULEE D NDOFLW V]pOHV N|UEHQ IRUGXOKDW HO D GRORPLW PtJ YLV]RQ\ODJ ULWND D] DUDJRQLW 6]endrei,

9L]HVROGDWEyON|]|QVpJHVK PpUVpNOHWHQpVNLVQ\RPiVRQNDOFLWƒ&IHOHWWDUDJRQLW YiOLNNL$]ROGDWEDQPHJOpY HJ\pELRQRNKDWiViUDD]RQEDQPiUƒ&-on aragonit válhat le.

$]DUDJRQLWUiFVV]HUNH]HWpE OHUHG HQNHYpVEpVWDELOLVPLQWDNDlcit. Vízben aránylag jobban

ROGyGLNDNDOFLWQiOD]RQEDQULWNiEEDQIRUGXOHO .RFK$]DUDJRQLWDPDJQp]LXPEDQ JD]GDJ N|]HJHNKH] NDSFVROyGLN $] DUDJRQLW J\DNRUWD NpS] GLN PHWDPRUI pV OHGpNHV N ]HWHNEHQ PpV]N EDUODQJRNEDQ pV KpYt]HN N|UQ\pNpQ $ NDOFLW VRN N ]HWEHQ NpS] GLN OHKHWYHJ\LOHGpNHVIRV]LOLV$PpV]N pVDPiUYiQ\OpQ\HJpEHQNDOFLWEyOiOO

Az agyagásványokKiUPDVUpWHJ|VV]HWpWHO pVSHGLJSLURILOOLWDODSV]HUNH]HW FVRSRUWMDL

a montmorillonit-félék. Itt különféle helyettesítések következnek be, melyek kiterjednek az oktaéderes és teraéderes kationokra, valamint az anionhálózatra is. A tetraéderes koordinációban a Si-ot Al helyettesíti, az oktaéderes helyen az Al-ot Mg és Fe (esetleg Li, egyes változatokban más ion, pl. Zn). Mindez természetesen a hármas rétegszerkezet egyensúlyát felborítja, benne negatív töltésfelesleg támad, aminek kiegyenlítése a

UpWHJNRPSOH[XPRN N|]|WWL WpUEH LOOHV]NHG NDWLRQRN iOWDO W|UWpQLN ( NDWLRQRN- rendszerint Na és Ca - lazán kötött helyzetük folytán miQWÄNLFVHUpOKHW LRQRN´V]HUHSHOQHN .O|QOHJHV WXODMGRQViJDLN D UHYHU]LELOLV GX]]DGyNpSHVVpJ D WL[RWUySLD D NO|QE|] V]HUYHWOHQ pV V]HUYHV DQ\DJRN DGV]RUSWtY PHJN|WpVpUH YDOy KDMODP WRYiEEi D PiU HPOtWHWW LRQFVHUpO NpSHVVpJ.OV OHJIHKpUYDJ\HQ\Kén színezett, zsíros tapintású, túlnyomóan nagy finomságú szemcsék tömött halmaza. Leginkább más anyagásványokkal, kvarccal és egyéb

iVYiQ\W|UPHOpNHNNHO NHYHUWHQ IRUGXO HO 6]HQGUHL 7DQ pV PXQNDWiUVDL iOWDO

végzett kutatások azt mutatják, hRJ\D]DJ\DJiVYiQ\RNRQYpJEHPHQ DGV]RUSFLyV]HULQWW|EE

szilícium épülhet be az agyagásványok szerkezetébe.

Fontos még megemlítenem a xenotim és monacit sor két tagját. A xenotim tetragonális

KRORpGHUHV V]HUNH]HW $ N|]HOL UiFVPpUHW IRO\WiQ 6L22-ot tartalmazhat. Valójában

VWDWLV]WLNXV HORV]OiVVDO D 3 KHO\pW D 6L IRJODOMD HO pV D W|OWpVNLHJ\HQOtW GpV D =U YDJ\ D 7K

beépülésével áll helyre. Azonban a SO4 anion is helyettesíthet, valamint a rács Er-t, La-t és U- t is tartalmazhat. Kristályai a cirkonéhoz KDVRQOyN )pQ\ pV NHWW VW|UpVH QDJ\ J\DQWD-, ill.

HU V YHJIpQ\ 3HJPDWLWiVYiQ\ 5HQGV]HULQW ViUJiVEDUQD-vörösesbarna, de lehet zöld, borsárga és szürke is. A monacit monoklin prizmás. Rácsa a tórium-ortoszilikáttal

KXWWRQLWWDO HJ\H] WtSXV *\DQWDIpQ\ EDUQD-Y|U|VEDUQD V]tQ iWWHWV] $ &H KHO\pQ /D-t, Y-ot, Nd-ot, Er-ot és Th-ot s ez utóbbi radioaktív termékét, mezotóriumot és He-ot is tartalmazhat. Lángban nem olvad. Gránit- pV JQHLV]N ]HWHNEHQ DSUyV]HPFVpV HOHJ\UpV]

pegmatitokban nagyobb kristályokban is keletkezik (Koch, 1967).

1.1.2. Talajalkotó szerves fázisok

Bár a szerves komponensek a talaj tömegének mindössze 2-5 %-át teszik ki, jelenlétük

D NpPLDL UHDNFLyN V]HPSRQWMiEyO DODSYHW IRQWRVViJ~ $ WDODM V]HUYHV DONRWyUpV]HL HJ\V]HU VtWYH NpWcsoportra, az ún. huminanyagokra és a nem huminanyagokra bonthatók (1. ábra). A szerves anyagok- még az ásványi talajokban is -MHOHQW VHQ EHIRO\iVROMiN D WDODM

fizikai és kémiai tulajdonságait (Stefanovits, 1975). A talaj szerves anyagai, amelyek túlnyomóDQ D IHOV UpWHJHNEHQ OHOKHW N IHO D ELRPDVV]iEyO UpV]EHQ HOERPORWW Q|YpQ\L pV iOODWL DONRWyUpV]HNE O WDODMRUJDQL]PXVRNEyO pV KXPXV]EyO iOOQDN 3DSS $ QHP

huminanyagokat –V]pQKLGUiWRNIHKpUMpNDPLQyVDYDN]VtURNYLDV]RNpVNLVPROHNXODW|PHJ

szerves savak - D WDODMEDQ OpY PLNURRUJDQL]PXVRN J\RUVDQ PLQHUDOL]iOMiN HQQHN PHJIHOHO HQ U|YLG pOHWWDUWDPXN PLDWW HO IRUGXOiVXN YLV]RQ\ODJ FVHNpO\ $ KXPLQDQ\DJRN

ezzel szemben komplex struktúrájúak.

1. ábra. Szerves anyagok csoportjai (Papp,1999)

A talajban mindezeken kívül 32-IpOH DPLQRYHJ\OHW IRUGXO HO 1LWURJpQWDUWDOPXN

hozzájárul a talaj nitrogénkészletéhez. A talajban a szerves anyagok mineralizációjának fontos köztes termékei és annak vízfelvételét, ioncsere-NDSDFLWiViW pV IpPPHJN|W -képességét lényegesen befolyásolják. Lúgos oldhatóságuk alapján a huminanyagok három frakcióra választhatók szét, mint ahogy 2. ábrán látható. Fontos megemlíteni, hogy azonos körülmények között a huminsavak stabilabb komplexkötéseket létesítenek, mint a fulvosavak (Csathó, 1994). Munkám során a talajalkotó szerves anyagok vizsgálatára nem tértem ki, de említésük feltétlenül szükséges, mert a nyomelemek megkötésében játszott szerepük rendkívül fontos.

Szerves

Huminanyagok

Nem huminanyagok

Talaj extrakció

Oldhatatlan humin Oldható extraktum

Csapadék huminsav Oldott komponensek Fulvosav

pH 2, savanyítás

2. ábra: A humusz analitikai jellemzése (Papp, 1999)

A taODMEDQOpY UHJHNHWpVSyUXVRNDWtalajvíz-pVWDODMOHYHJ tölti ki. A víz a talajban

KiURP NO|QIpOH iOODSRWEDQ OpWH]KHW $ G! —P iWPpU M FVDWRUQiNEDQ iUDPROQL NpSHV ~Q V]LYiUJyYt]DWDODMV]HPFVpNIHOOHWpQDGV]RUSFLyUpYpQPHJN|W G|WWYt]pVYpJOa d<10 µm

iWPpU M NDSLOOiULVRNEDQ D] ~Q NDSLOOiULVYt] +D D SyUXViWPpU G —P D YL]HW D

Q|YpQ\HN QHP NpSHVHN IHOYHQQL pV HEEHQ D] HVHWEHQ D Yt] WUDQV]SRUWMD D WDODMEDQ I NpQW

gázállapotban történik (Baranya, 1987). A talajatmoszféra oxigéntartalma HO VHJtWL D V]HUYHV

anyagok oxidatív lebontását. Összetételét és tulajdonságait tekintve több szempontból eltér a

QRUPiO DWPRV]IpUiWyO 9t]WDUWDOPD QDJ\REE D EHQQH OpY NRPSRQHQVHN D NO|QE|]

QDJ\ViJ~UHJHNEHQpVSyUXVRNEDQDGV]RUSWtYHPHJN|W GQHNpVD széndioxid koncentrációja biokémiai folyamatok révén 5-100-szor nagyobb lehet (Papp, 1999).

1.2. A talajszerkezet kialakulása, mállási folyamatok.

$ WDODMRN KRUL]RQWiOLV V]HUNH]HWH D )|OG WDODMWDNDUyMiQDN IHOpStWpVH DWWyO IJJ HQ

hogy milyen nagyságrendben szemlélik, a talajhomogenitáshoz vagy a talajföldrajzhoz

WDUWR]LN6]HQGUHL$WDODMRNQDNXJ\DQDNNRUYDQIJJ OHJHVV]HUNH]HWHLVDPHO\HJ\-

HJ\V]HOYpQ\EHQV]LQWHNYDJ\UpWHJHNPHJIHOHO VRUUHQGMpWMHOHQWLpVDPHO\HNQHNMHOOHP] MH

az egyes talaj-tulajdonságok (pl. nedvesség- YDJ\ WiSDQ\DJWDUWDORP IJJ OHJHV HORV]OiVD $

talaj genetikai típusának, altípusának és változatának meghatározásánál a talaj jellegzetes

UpWHJ]HWWVpJH D WDODMNpS] GpVL IRO\DPDWRN MHOOHJpW WNU|] ÄJHQHWLNDL V]LQWHN´ Pegjelenése,

YDVWDJViJD pV WXODMGRQViJDL D OHJIRQWRVDEE EpO\HJHN $ WDODMV]HOYpQ\EHQ PHJILJ\HOKHW HJ\PiVWyO HJ\ YDJ\ W|EE WXODMGRQViJEDQ NO|QE|] V]HOYpQ\UpV]HN NpW QDJ\ FVRSRUWUD RV]WKDWyN %HV]pOQN D] HO EE PiU HPOtWHWW JHQHWLNDL V]LQWHNU O DPHO\HN Nialakulásában

IRQWRV V]HUHSH YROW D WDODMNpS] GpVL IRO\DPDWRNQDN 7RYiEEi EHV]pOKHWQN WDODMUpWHJHNU O

amelyek egy vagy több tulajdonságban különböznek ugyan egymástól, de ezek a különbségek nagyrészt nem a talajgenetikai folyamatok során jöttek létre. A NpV EELHNEHQIHMH]HWD

talajosztályozás és az osztályokba való besorolás kritériumai (pl. talajszerkezet) is elemzésre kerülnek.

$I|OGIHOV]tQpQOHY N ]HWHNNO|QE|] iWDODNXOiVRNRQPHQQHNNHUHV]WODPHO\HNHW

együttesen mállásnak nevezünk. Az átaODNXOiVW HO LGp] HQHUJLiN YDODPLQW D] iWDODNXOiV

jellege szerint megkülönböztetünk fizikai, kémiai illetve biológiai mállást, ám ez utóbbit –bár ez esetben szintén kémiai és fizikai változások mennek végbe- a növények élettevékenysége szabja meg (Vadász, 1957).

1.2.1. Fizikai mállás

$IL]LNDLPiOOiVWYDJ\PiVQpYHQDSUy]yGiVWHO LGp] WpQ\H] NN|]ODOHJIRQWRVDEE D K PpUVpNOHW $ N ]HWHN K YH]HW NpSHVVpJH iOWDOiEDQ URVV] H]pUW IHOV]tQN pV D EHOVHMN N|]|WW MHOHQW V K PpUVpNOHWNO|QEVpJ DODNXO NL $ felszín melegebb, kitágul, míg a belseje

QHP H]pUW IHV]OWVpJ NHOHWNH]LN D N ]HW IHOV]tQH PHJUHSHGH]LN $] tJ\ NHOHWNH] DSUy

repedésekbe víz kerülhet, amely megfagy. Ez a folyamat térfogat növekedéssel jár, hasonlóan a növényi gyökerek nyomóhatásához, H]pUW D N ]HW PHJUHSHGH]LN $ IL]LNDL PiOOiV VRUiQ D]

aprózódás csak 0,01 mm - HV V]HPFVHKDWiULJ PHKHW YpJEH PLDODWW PHJYiOWR]LN D N ]HW V]iPRV WXODMGRQViJD (OV VRUEDQ D IHOOHW Q PHJ D Yt]- pV D OpJiWMiUKDWyViJ MHOHQW VpJH LV

nagy, mert ezek teszik leKHW YpDNpPLDLPiOOiVJ\RUVOHIRO\iViW6WHIDQRYLWV

1.2.2. Biológiai mállás

A biológiai mállás a talajok tápanyagainak alakulását határozza meg. Lényege, hogy

D] pO OpQ\HN SO NLVHEE Q|YpQ\HN I|OGEHQ pO iOODWRN HOKDOiVD XWiQ D I|OGEHQ OpY tetem lebomlásnak indul, majd más szervezetek a bomlástermékeket fennmaradásukhoz

IHOKDV]QiOMiN (] D IRO\DPDW QHP VRUROKDWy LJD]iQ D N ]HWHN iWDODNXOiVL IRO\DPDWLKR] GH

befolyásolja a talaj szerkezetének, összetételének kialakulását (Filep, 1988).

1.2.3. Kémiai mállás

Kémiai mállás során az ásványszemcséknek nemcsak a mérete, hanem kémiai és

iVYiQ\WDQL |VV]HWpWHOH LV PHJYiOWR]LN $ IRO\DPDW LQGtWy RND D] KRJ\ D N ]HWHN IHOV]tQUH

jutva más körülmények (pH, PT stb.) közé kerülnek. A felszínen az addigi egyensúlyok a

PHJYiOWR]RWW N|UOPpQ\HNQHN PHJIHOHO HQ DODNXOQDN $] iVYiQ\RN HQQHN KDWiViUD iWDODNXOiVRQ PHQQHN NHUHV]WO PLN|]EHQ QDJ\REE HQHUJLiM~ PiV |VV]HWpWHO iVYiQ\RNNi DODNXOQDN 3DSS $ NpPLDL PiOOiV D]RQEDQ PLQGHQHN HO WW HJpV] VRU YLVzonylag

HJ\V]HU NpPLDL IRO\DPDWRW - hidrolízis, karbonizáció, redukció, oxidáció, kioldódás, kristályosodás - foglal magába, amelyek azonban csaknem mindig komplex mechanizmus formájában fejtik ki hatásukat (Stefanovits, 1975).

Az ásványok ezt követve, átalakuláson mennek keresztül. Az átalakulási folyamatok közvetlen kapcsolatban vannak a magmából való kristályosodás sorrendjével (3. ábra).

3. ábra: Magmából való kristályosodás sorrendje (Goldich, 1938)

Kioldódás és kristályosodás:

A szilárd anyagok oldhatósága a rácsenergiától és az ionok hidratációs energiájától függ. A kétfajta energia ellentétes hatású. A könnyen oldható anyagok általában ionkötést tartalmazó vegyületek, ahol a rácspontokon helyet foglaló ionok töltése kicsi, mérete pedig nagy, tehát az ionpotenciál, (z- rendszám, r- ionsugár) z/r szintén alacsony érték (4. ábra.).

4. ábra: Oldhatóság változása az ionméret függvényében (Papp, 1999)

A nagy ionpotenciálú kationok polarizálják és gyengítik a vízmolekulában az O-H kötést és a lejátszódó hidrolízis során rosszul oldódó hidroxidok és oxihidrátok keletkeznek (Papp, 1992).

muszkovit csillám K-földpát

Na plagioklász biotit, csillám

Na-Ca plagioklász herublende

Ca-Na plagioklász augit

Ca plagioklász hipersztén

olivin

n stabilitás a mállással szemben

c

energia kvarc

Karbonizáció:

A földkéreg anyagainak azon reakcióit, amelyeket víz, szén-dioxid, különösképpen pedig CaCO3 jelenlétében mutatnak, karbonizációnak nevezzük (Papp, 1992).

$V]pQGLR[LGYt]]HODN|YHWNH] NpSSHQUHDJiO

CO_2(g)+H₂O=H⁺+HCO₃^-

$NpS] G|WWSURWRQRND&D&23-PDOW|UWpQ UHDNFLyMDVRUiQ&D2+

és HCO3-

ionok keletkeznek:

CaCO3(s)+H⁺=Ca²⁺+HCO3-

A bruttóreakció ily módon:

CaCO3(s)+CO2(g)+H2O=Ca²⁺(aq)+2HCO3- (aq)

Ezek a reakciók viszonylag gyorsan lejátszódnak és igen gyakoriak (Papp, 1999).

Hidrolízis:

A hidrolízis, mint protolízis sajátos esete víz és más molekulák között lejátszódó

UHDNFLyW MHOHQW DPHO\ D Yt]PROHNXOiEDQ OpY 2-H kötés heterolitikus hasításával jár együtt.

$]iVYiQ\RNpVN ]HWHNPiOOiVIRO\DPDWDLEDQDKLGUROt]LVV]HUHSpWDiEUDPXWDWMD

5. ábra: Ásványok mállás-folyamatai (Papp, 1999)

$] iVYiQ\RN PiOOiVNpV]VpJH HOV VRUEDQ D IpP-R[LJpQ N|WpV HU VVpJpW O IJJ 0ivel

H]HN D N|WpVL HQHUJLiN D] HJ\HV IpPHNUH MyO LVPHUWHN DGRWW N ]HWHN HVHWpQ D NLROGyGiV

VRUUHQGMpWPHJMyVROKDWMXN3DSS$N|W GpV PpUWpNpWHOV VRUEDQD]HOHNWURQHJDWtYLWiV

értéke szabja meg.

Míg az alkáli- és alkáli földfémek kis mértékben, adGLJ D KDUPDGLN I FVRSRUW HOHPHL

nagyobb mértékben vonzzák az oxigénnel közös elektronokat, így málláskor a gyengébb kötések hamarabb felszakadhatnak (Papp, 1999).

Oxidáció és redukció:

$]RQ iVYiQ\RN pV N ]HWHN HVHWpEHQ DPHO\HN R[LGiOKDWy LOOHWYH UHGXNálható kationokat, vagy anionokat tartalmaznak, a mállási folyamatok redoxi-reakciók révén is

PHJLQGXOKDWQDN/HIRO\iVXNDWDVWDQGDUGSRWHQFLiOQDJ\ViJDpVHO MHOHWRYiEEiDN|]HJS+-ja határozza meg. A mállásfolyamatok sebessége széles határok között változik. A trópusi

pJKDMODW SpOGiXO D VHEHVVpJHW MHOHQW VHQ PHJQ|YHOL V LWW HOV VRUEDQ DONiOL- és alkáliföldfém-

LRQRNDWWDUWDOPD]yN ]HWHNPiOOiVDN|YHWNH]LNEH3DSS

1.2.4. Mállással foglalkozó kutatási eredmények

A talajok mállási folyamatait több kutató vizsgálta. Jerome és munkatársai (1997) az

iVYiQ\RNRQ OpY V]HUYHV NROORLGRN YLVHONHGpVpW pV WUDQV]SRUWMiW NXWDWWiN WHUPpV]HWHV YL]HNEHQ $ PLQWiNDW WDYDVV]DO YHWWpN V] U YHO YiODV]WRWWiN V]pW D NROORLG IUDNFLyW D YDOyGL

oldattól. Nyomelemek és a szerves szén mennyiségét mérték, majd mindezt a mállott talajbeli mennyiségekkel hasonlították össze. Megállapították, hogy a szerves anyag eloszlása meghatározza a nyomelemek mennyiségének alakulását. Közép és dél-Portugália bazaltjainak mállását tanulmányozták Prudencio és társai (2002). Vizsgálataik azt mutatták, hogy a

ED]DOWRN Ii]LV|VV]HWpWHOpUH MHOOHP] KRJ\ ROLYLQEHQ JD]GDJ DJ\DJiVYiQ\DL MyO

kristályosodtak és sok szmektitet tartalmaznak. Eredményeik szerint az ásványok eloszlását a lehordási terület befolyásolja. Míg a lankásabb területeken a <2 µm frakcióban a szmektitetek,

D PDJDVDEE YLGpNHNHQ D NDROLQLWIpOpN YDQQDN W~OV~O\EDQ $ NDSRWW HUHGPpQ\HNE O DUUD

N|YHWNH]WHWWHN KRJ\ D 3RUWXJiO WHUOHWHQ OpY ED]DOWRNUD XJ\DQRO\DQ WXODMGRQViJRN

jelleP] NPLQWPiVNOtPiM~WHUOHWHNHQ OpY ED]DOWRNUD$GpO-LQGLDL&DQYHU\ IRO\yQiOOpY

hegyek gneisz tartalmúak. Sharma és munkatársainak (2001) kutatásai azt mutatják, hogy a

IL]LNDL iWDODNXOiV H]HQ D KHO\HQ MHOHQW VHEE PLQW D NpPLDL PiOOiV 9L]VJiODWDLNat elem/Ti

mennyiségi arányok elemzésével értékelték. A hegyek felépítése egyenletes, nincsenek különleges felszíni kitüremkedések.

Emiatt a folyómederben csak kevés elem dúsul. Ezt támasztja alá, hogy az RFF-k (ritkaföldfémek) mennyisége a mederben és a perem területen azonos. Aide és munkatársai

D WH[DVL KHJ\HN N|UQ\H]HWL KDWiVRNUD W|UWpQ PiOOiViW YL]VJiOWiN (UHGPpQ\HLN EHPXWDWWiN KRJ\ D KHJ\L N|UOPpQ\HN PiVNpSSHQ KDWQDN D N ]HWHN PiOOiViUD PLQW D

tengerszinten megvalósulók. Bizonyos kutatások (Smith, 2000) a mállás során kialakult

JHRNpPLDLDQRPiOLiNYL]VJiODWiWWDUWMiNV]HPHO WW$XV]WUiOLDLNXWDWyNPXQNiLNEDQI NpQWD]

DUDQ\ WDUWDOP~ N ]HWHN PiOOiViYDO IRJODONR]WDN $ EDUQD HUG WDODMRN N|]|WW D] HJ\HV WtSXVRNEDQ HOWpU HN D MHOOHP] DJ\DJiVYiQ\-eloszlások (Horváth $ WtSXVUD MHOOHP]

IRO\DPDW D] DJ\DJRVRGiV DPHO\ G|QW HQ D] HOV GOHJHV V]LOLNiWiVYiQ\RN DJ\DJiVYiQQ\i PiOOiViWMHOHQWL(PHOOHWWD]LOOXYLiFLyDMHOOHP] IRO\DPDWDPHO\OHKHWV]HOHNWtYHOV VRUEDQD

szmektitnél, de megfigyelték az illit és a vermikulit esetében is. A csernozjom talajokra

MHOOHP] D] LOOLWWDUWDORP Q|YHNHGpVH pV D V]PHNWLW PHQQ\LVpJpQHN FV|NNHQpVH D IHOV]tQ IHOp

%DURQD (UUH D OHJPHJIHOHO EE PDJ\DUi]DW D V]PHNWLW-illit átalakulás. A meszes csernozjomokban a degradációs folyaPDWRN NLVHEE PpUWpN HN pV KD D WDODMNpS] N ]HW

tartalmazott kloritot, akkor az a felszíni szintben is megtalálható. A réti talajokban az agyagásványok eloszlásában az a tendencia, hogy a szmektitek, illetve közberétegzéseinek

PHQQ\LVpJH D PpO\VpJJHO Q $] DJ\DJiVYiQ\RN HOV GOHJHV HUHGHWH PHOOHWW HJ\UpV]W

számoltak a csillám, hidrocsillám-szmektit, a klorit-szmektit átalakulással és a szmektit

V]LQWHWL]iOyGiViYDO $] LOOLWQpO V]iPROWDN D] HOV GOHJHV iVYiQ\RN PiOOiViYDO D

mállástermékek kilúgozódásával, az agyagfrakció kimosódásával és az eluviális szintben a

NYDUF pV D I|OGSiW UHODWtY IHOKDOPR]yGiViYDO LV $ NORULW OHKHW HOV GOHJHV GH HO LV PiOOKDW LOOHWYH IHUUROt]LV OHKHW VpJH LV IHQQiOO %X]RJiQ\ 9LHUV pV PXQNDWiUVDL D

szerves anyagban gazdag és a szerves anyagban szegény természetes vizeket vizsgálták.

0XQNiMXN D N ]HWHN PiOOiVL IRO\DPDWDLKR] DQQ\LEDQ NDSFVROyGLN KRJ\ D] iWDODNXOiV VRUiQ NHOHWNH] V]HUYHV DQ\DJRN Yt]EH NHUOpVpW N|YHWWpN Q\RPRQ %LQGHQPDQ YL]VJiOWD

plagioklászokban az RFF-N HORV]OiViW $ PpUW pUWpNHNE O HORV]OiVL J|UEpNHW V]iPROW PDMG

ezeket összefüggésbe hozta korábbi eredményeivel, illetve ezen elemekre vonatkozóan meghatározta a nátrium és kálium befolyását. A mállási folyamatokban a mohák szerepét vizsgálta AGDPR pV 9LRODQWH 0HJiOODStWRWWiN KRJ\ D PRKD pV D N ]HW

kapcsolódásánál több fém-oxalát (Mn, Mg, Cu) is keletkezett. A mohák savakat termeltek,

DPHO\HN D PiOOiVL IRO\DPDWRNDW HO VHJtWLNVarga és társai (2003) a kémiai mállás hatását

ásványos összetételét XRD (röntgendiffrakció), elemi összetételét XRFS (röntgenfluoreszcens spektrometria) módszerrel határozták meg, hangsúlyozottan a < 2 µm szemcsefrakciót.

Hasonló analitikai módszereket alkalmazott Szilágyi (2002), melyekkel a balatoni üledékek

YL]VJiODWiW YpJH]WH HO 0LQGH]HNHW ILJ\HOHPEHYpYH D PiOOiVIRO\DPDWRN MHOHQW VpJpW YpJV VRURQ DEEDQ IRJODOKDWMXN |VV]H KRJ\ D] iWDODNXOy iVYiQ\RN LOOHWYH N ]HWHN PLO\HQVpge,

WRYiEEiDPiOOiVPpUWpNHG|QW HQEHIRO\iVROMDDIRO\DPDWEDQNHOHWNH] WDODMRN|VV]HWpWHOpWpV

tulajdonságait (Pécsi, 2000).

1.3. A szemcseméret hatása a talaj tulajdonságaira.

A talajokkal foglalkozó publikációk nagy része a talajtanban elfogadott s]DEYiQ\RNQDN PHJIHOHO PLQWDYpWHOL WHFKQLNiYDO YHWW WDODMV]LQWHN $ % & KRUL]RQWRN

vizsgálatával foglalkozik. Kevesebb munka tárgyalja az egyes rétegek szemcseméret szerinti szétválasztását és az így kapott frakciók vizsgálatát. Fontos tudni, hogy a szemcseméret és a nyomelemek mennyiségének alakulása között összefüggés van. Fergusson (1990) a fémek

OHGpNHNEHQ W|UWpQ IHOKDOPR]yGiViQDN YL]VJiODWDNRU OiWWD KRJ\ D IpPHN HORV]OiVD pV D NRQFHQWUiFLyG|QW HQIJJDYL]VJiOWPLQWiNV]HPFVHHORV]OiViWyO$NLVHEEPpUHW V]HPFVpN PHO\HN I NpQW DJ\DJiVYiQ\RNEyO iOOQDN WDUWDOPD]]iN D IpPHNHW D OHJQDJ\REE

koncentrációban (Xiangdong, 2000). Ugyanakkor Thorton (1983) azt is bizonyította, hogy a kisebb szemcsemérettartományok nehézfém tartalma is nagyobb, mint a durvábbaké. Alloway (1990) munkájával bizonyította, hogy ennek oka a nagyobb fajlagos felület, a nagyobb adszorpciós képesség, valamint az, hogy kis koncentrációjuk miatt a fém csapadékok

ILQRPDEE V]HPFVpNE O iOOQDN 6RQJ pV WiUVDL V]LQWpQ NO|QE|] V]HPFVHPpUHW

(< 2 µm, 2-53 µm és > 53 µm) talajfrakciókban a Pb, Zn és Cd megjelenési formáit tanulmányozták, bányamenti talajokban. Céljuk a kémiai és az ásványtani összetétel közötti kapcsolat tisztázása volt. Megállapították, hogy az 53 µm-nél nagyobb szemcséknél a Zn és a Cd oxidált formában, agyagásványokhoz kötötten van jelen.

A legtöbb munkában azonban csupán a talajminták átlagos összetételét meghatározva

N|YHWNH]WHWQHN D Q\RPHOHPHN OHJJ\DNUDEEDQ D QHKp]IpPHN PHJN|W GpVpUH *KDGLUL pV

társai (1999QpJ\WDODMWtSXVRQDV]WULFKQLQPHJN|W GpVpWWDQXOPiQ\R]WiN$]WWDOiOWiNKRJ\

DWDODMNRUiWQDJ\RQMyOPHJOHKHWiOODStWDQLDPHJN|W|WWV]WULFKQLQPHQQ\LVpJpE O

Agyagásványok és a Cs, Ba, Cu, Zn és Pb ionok közötti kapcsolattal foglalkozó (Gier, 2000) tanulmány sem foglalkozik szemcsefrakcionkénti vizsgálattal. E munkában a kutatók meghatározták az adszorpció mértékét röntgen fotoelektron spektroszkópiával (XPS).

Lars-Ove Lang munkájában (2000) a 45-63 µm-HV V]HPFVHWDUWRPiQ\EDQ OpY

ásványos fázisok (apatit, titatnit, cirkon) stabilitását mutatta be.

Sok tanulmány a talajok nehézfém-PHJN|W NpSHVVpJpYHO IRJODONR]LN

Környzetvédelmi szempontból ezen vizsgálatok meghatározó fontosságúak lehetnek. A nehézfémek talajbeli mobilitásának, növény általi felveheW VpJpQHN |NROyJLDL V]HUHSpQHN PHJKDWiUR]iViKR]HOHQJHGKHWHWOHQDNO|QE|] HU VVpJJHOPHJN|W|WWDONRWyNPHQQ\LVpJpQHN PHJKDWiUR]iVD (]HQ YL]VJiODWRN HOV OpSpVH D QHKp]IpPHN NO|QE|] N|WpVWtSXVDLQDN V]pWYiODV]WiVDNO|QE|] H[WUDKiOiVLPyGV]HUHNNHO 3Dtrice (2001) munkájában a talajminták

iWODJRV|VV]HWpWHOpQHNLVPHUHWpEHQYL]VJiOWDDPHJN|W GpVPpUWpNpWV]HPFVHPpUHWIUDNFLyNUD

bontást nem alkalmazott. A kapott eredményeit a talaj pH-jának, szervesanyag-, és agyagtartalmának alakulásával vetette össze és megállapította, hogy a szerves anyag köti meg a legtöbb nyomelemet. Koch és Grupe (1991) a talajok nehézfémtartalmának mobilitását annak eredetével hozták kapcsolatba.

gVV]HIRJODOyDQ HOPRQGKDWy KRJ\ D V]DNLURGDORP OHJLQNiEE D IHOV UpWHJHN YL]VJiODWiYDl

IRJODONR]LN pV FVXSiQ QpKiQ\ HVHWEHQ YL]VJiO V]HPFVHPpUHWWHO |VV]HIJJ MHOHQVpJHNHW

Legtöbb esetben azonban a talajok nehézfém összetételét kutatják környezetvédelmi

V]HPSRQWRNDWV]HPHO WWWDUWYD

1.4. Talajosztályozás

A talajosztályozási rendszerHN NO|QE|] PyGRNRQ pSOKHWQHN IHO /HKHWQHN

mesterségesek, vagy természetesek, lehetnek morfológiaiak vagy genetikusak stb. attól

IJJ HQKRJ\PLNDFVRSRUWRVtWiVV]HPSRQWMDL

1.4.1. Nemzetközi csoportosítás

Az amerikai rendszer kidolgozói egy természetes rendszert kívántak létrehozni, hogy ez alkalmas legyen a Föld összes talajának besorolására. Olyan tulajdonságokat vettek

ILJ\HOHPEH DPHO\HN MyO PpUKHW N V]iPV]HU HQ NLIHMH]KHW N YROWDN )RQWRV YROW V]iPXNUD

hogy a kiválasztott sajátság a talaj genetikáját tükrözze és növénytermesztés szempontjából is hasznos legyen. Ez a felosztás a talajszelvény jellemzése az ún. diagnosztikai szintek meglétére vagy hiányára épül. A rendszerben 7 taxonómiai szintet különböztetnek meg. Az

RV]WiO\R]iVOHJIHOV EEV]intje a 10 rend. (Soil Survey Staff, 1960) (Soil Survey Staff, 1999) A FAO-UNESCO rendszerében nagy súlyt kaptak a Soil Taxonomy-ban alkalmazott

YL]VJiODWL pV pUWpNHOpVL PyGV]HUHN YDODPLQW IRJDOPDN $] RV]WiO\R]iV IHOV V]LQWMpW

nagycsoport alkotja, melyek 9 nagyobb csoportba sorolhatók. Az osztályozási rendszer alacsonyabb kategóriái a talajegységek és alegységek. A fázisok a talajhasználatot korlátozó sajátságokat jelzik pl. kövesség, cementált padok stb. (FAO, 1998)

1.4.2. Hazai csoportosítás

A hazai talajosztályozási rendszer nemzeti, természettudományos, genetikai és

WDODMI|OGUDM]L DODSRNRQ Q\XJYy UHQGV]HU $ WDODMUHQGV]HUWDQ I WtSXVW pV N|]HO WtSXVW

különböztet meg. Egy talajtípusba olyan talajok tartoznak, amelyek hasonló környezeti tényez N KDWiViUD DODNXOWDN NL pV D WDODMIHMO GpV KDVRQOy IHMO GpVL V]DNDV]iW NpSYLVHOLN YDODPLQWHJ\D]RQIRO\DPDWWiUVXOiVVDOMHOOHPH]KHW N

$ I WtSXVRNDW DVV]HULQW OHKHW FVRSRUWRVtWDQL KRJ\ G|QW HQ D] pJKDMODW EDUQD HUG - és csernozjom-talajok), a víz (sziNHV UpWL OiS YDODPLQW PRFViUL iUWpUL HUG WDODMRN D WDODMNpS] N ]HW N ]HWKDWiV~ WDODMRN KDWiVD DODWW NpS] GQHN-e, vagy pedig valamely

WpQ\H] NRUOiWR]]D D WDODMNpS] GpVW Yi]-, valamint öntés- pV OHMW KRUGDOpN WDODMRN

(Szabolcs, 1966). Munkám során ezt a besorolást alkalmaztam, mintáim megnevezése is

HUUHXWDO$]WiEOi]DWEDQDI WtSXVRNDWpVWtSXVRNDWIRJODOWDP|VV]H

Típusok:

Köves, sziklás váztalaj Kavicsos váztalaj Földes kopár talaj Futóhomok talaj Váztalajok

Humuszos homok Humuszkarbonát talaj Rendzina Erubáz (fekete nyirok)

!"$#%&(')*+,*-.'/*0

Ranker

12- !3$!#3&"(3+54*6*'*!87-39-6 '/

:*6*'*!87-39-6 '/

Agyagbemosódásos barna er^{6 '/} Ramann-^{.;'9-6 '/*0}

<*# -# 3&*!27-9-6 '/

<-7*3 +$-6# 3&*!27-39-6 '/

Közép- és délkelet-^{=->4)7-39-6 '/*0}

? !-3*/*+@7-39-6 '/

Meszes vagy mészlepedékes csernozjom talaj Réti csernozjom talaj

Öntés csernozjom talaj Csernozjom talajok

Kilúgozott csernozjom talaj Szoloncsák talaj Szoloncsák-szolonyec talaj Réti szolonyec talaj

A&44!6 -;)!*'*3&BC'/

Másodlagos szikesek Szikes talajok

Szology talajok Szoloncsákos réti talaj Szolonyeces réti talaj Réti talaj Öntés réti talaj Lápos réti talaj Réti talajok

Csernozjom réti talaj Mohaláp-talaj Rétláp-talaj Láptalajok

Telkesített láp talaj

DE*B! -)F -;-)-6 '/*0 DE*B! -)F -;-)-6 '/

Nyers öntés talaj Humuszos öntés talaj

G*'&>#)0<;!8#0<H'6;0)30(;!I'/ 0<*-6';0)30J'/)

K2/ *-6';09'/

1. táblázat: Magyarország talajai (Szendrei, 1998)

) HOHPHNpVQ\RPHOHPHNDWDODMEDQ

$ NRQFHQWUiFLy PpUWpNH DODSMiQ PHJNO|QE|]WHWQN I HOHPHNHW 2

-10^-2 %) és nyomelemeket (10^-2-10^-6 $ PH] JD]GDViJL V]DNN|Q\YHNEHQ D I HOHPHNHW PDNUR-, a nyomelemeket pedig mikroelemekként említik. A nyomelemek közé, melyek koncentrációja kisebb, mint 10^-4 tömeg % sorolható az elemek majd 90 %-a. A nyomelemek egy része a növények számára, illetve az állati és emberi táplálkozásban nélkülözhetetlen (Bohn, 1985).

Más csoportosításban beszélhetünk esszenciális (létfenntartáshoz szükséges), illetve

QHP HVV]HQFLiOLV HOHPHNU O (J\ HOHP PpJ KD HVV]HQFLiOLV LV HJ\ RSWLPiOLV V]LQW HJ\

határkoncentráció IHOHWW WR[LNXVVi PpUJH] Yp YiOLN VpUOpVW RNR]KDW HJ\ pO OpQ\

anyagcseréjében. A nem esszenciális elemek a kritikus határkoncentráció alatt elveszítik

MHOHQW VpJNHWIHOHWWHYLV]RQWSRWHQFLiOLVKDWiVXNQ\LOYiQYDOy&VDWKy$]DOiEELDNEDQ

az általam mért elemekre vonatkozó geokémiai ismereteket foglaltam össze. A bemutatott és mért elemek kiválasztásánál a Szádeczky-Kardoss-féle csoportosítást vettem alapul. Minden csoportból vizsgáltam elemeket, így a geokémiai hasonlóságokat és különbségeket is megfigyelhettem.

$I NRPSRQHQVHNJHRNpPLiMD

Nátrium:

A szilikátok nátrium tartalma málláskor (hasonlóan a káliumhoz) gyakorlatilag

FVDNQHPWHOMHVHQROGDWEDPHJ\$QiWULXPELROyJLDLMHOHQW VpJHDNiOLXPpKR]KDVRQOy0iOOiV VRUiQDQiWULXPPHJOHKHW VHQPR]JpNRQ\QDN bizonyul (Weiss, 1998).

Magnézium:

A magnézium szilárd fázisban egyrészt karbonátásványokban, másrészt a szilikátásványokban található meg. A jó magnézium ellátottságú talajok a hegyvidékeken a

YXONiQL N ]HWHN pV D GRORPLW IHOV]tQL HOWHUMHGpVpYHO PXWDWnak összefüggést (Stefanovits,

7DODMV]LQWHQNpQWL HORV]OiVD HOV VRUEDQ D] DJ\DJiVYiQ\RN LOOHWYH D V]pQVDYDV PpV]

eloszlását követi.

A réti öntéstalajokban az egyre nagyobb oldhatóságú anyagok mennyiségének

PD[LPXPDL D IHOV]tQ IHOp PXWDWQDN PHJHU sítve azt, hogy e talajokban uralkodóak a

IHOKDOPR]yGiVLIRO\DPDWRN6WHIDQRYLWV&VHUQR]MRPWDODMRNMHOOHP] V]HOYpQ\HLEHQLV DQDJ\REEGRORPLWWDUWDORPDPpO\HEEV]LQWHNEHQIRUGXOHO 6WHIDQRYLWV$PDJQp]LXP

geokémiailag litofil és oxifil (Post, 2000). A magnézium ionpotenciálja kicsi ahhoz, hogy túlnyomóan hidrolititekben adszorbeálódjék. Ennek ellenére is van magnézium-agyagásvány.

Alumínium:

Az alumínium vegyértéke a természetben állandó (3), de koordinációs száma

PHJOHKHW VHQYiOWR]yDPLDN|UQ\H]HWK PpUVpNOHWpQHNQ|YHNHGpVpYHOQ $]$ODWDODMEDD]

DODSN ]HWE O$O-tartalmú ásványok (földpátok, agyagásványok, csillámok stb.) révén kerül. A földpátokban a SiO4-WHWUDpGHUHNHW KHO\HWWHVtW $O24-tetraéderekben négyes koordinációs számmal szerepel. Az Al oldhatósága kisebb, mint a többi litofil elemé. Az elem alkáli- szilikátjai pl. a földpátok, könnyebben mállanak a tiszta SiO2 ásványnál, a kvarcnál. Ez mennyiségük változását is befolyásolja. A talaj Al tartalmú fázisainak vizsgálata rendkívül fontos, hiszen a talaj szervetlen, kristályos alkotórészei közül az Al-R[LGRN MHOHQW V V]HUHSHW

játszanak többek között a nehézfémek megkötésében (Egozy, 1980). Az Al oldékonyságát a

WDODM NpPKDWiVD LV EHIRO\iVROMD $] $O HOV VRUEDQ $O3+

ionként van jelen a talajban pH=4,5

DODWW %RKQ (EEHQ D IRUPiEDQ D] DJ\DJiVYiQ\RN NLFVHUpO KHO\HLQHN MHOHQW V UpV]pW

elfoglalja.

Szilícium:

A szilícium D OHJQDJ\REE PHQQ\LVpJEHQ HO IRUGXOy HOHP D WDODMEDQ $ 6L PDJiEDQ

álló jellegére utal, hogy a periódusos rendszerben nincs más elem, amely alapállapotban a négy vegyértékelektron alatt komplett oktett héjat tartalmazna (Bodor, 1998). A Si

HO IRUGXOiVD D WDODMPLQWiNEDQ LV UHQGNtYO VRNIpOH OHKHW 6]HUNH]HWpE O DGyGyDQ KDVRQOy

szerepet tölt be, mint a szerves vegyületek esetén a szén. Fizikai málláskor a kvarc ellenálló- képessége miatt mindinkább felhalmozódik a nagy szemcsetartományokban (Siantar, 1994).

Foszfor:

A talajokban a foszfor egy része szerves (30-40 %), más része szervetlen (60-70 %) vegyületben YDQ $ IRV]IRU HO IRUGXO D] iVYiQ\RN NULVWiO\UiFViEDQ iVYiQ\DONRWy LRQNpQW $ WDODM NpPKDWiViQDN FV|NNHQpVpYHO Q D NiOFLXP-foszfátok oldódása, míg az alumínium- és vas-foszfátoké csökken. A foszfor számos ionnal alkot vegyületet, így az alumíniummal, a vassal alkot foszfátokat, de számos mikroelemmel (cink, réz) is kapcsolatba lép.

$IRV]IiWPHJN|W GKHWD]DJ\DJiVYiQ\RNRQD]DGV]RUEHiOWNDWLRQRNRQNHUHV]WOLV$

NpWYHJ\pUWpN NDWLRQRNNDO WHOtWHWW LOOLW NDROLQLW pV PRQWPRULOORQLW W|EE IRV]IiWRW DGV]RUEHál,

PLQW D] HJ\YHJ\pUWpN NDWLRQRNNDO WHOtWHWW HJ\pE Ii]LVRN +D]iQNEDQ D OHJW|EE IRV]IRU D

csernozjom talajokban (400-900 mg/kg) van, a réti és a szikes talajokban a mennyisége közepes (600- PJNJ PtJ D] HUG WDODMRNEDQ D OHJNHYHVHEE -600 mg/kg). A szintek közötti eloszlást tekintve az összes foszfor a csernozjom talajokban a felszínen maximális és

PHQQ\LVpJH D PpO\VpJJHO FV|NNHQ D] HUG WDODMRNEDQ iOWDOiEDQ D IHOV V]LQWEHQ YDQ GH

rendszerint a felhalmozódási szintben is van egy maximum, míg a réti és szikes talajokban a

PD[LPXP XJ\DQFVDN D IHOV V]LQWEHQ YDQ PDMG HJ\ PLQLPXP XWiQ LVPpW Q D PpO\VpJJHO

(Szendrei, 1998).

Kén:

A kén DV]HUYHWOHQIi]LVEDQV]XOILGiVYiQ\RNEDQI NpQWSLULWNpQWpVV]XOIiWiVYiQ\NpQW

(leginkább gipsz) található meg. A PpUVpNHOW |YL WDODMRNUD MHOOHP] KRJ\ D] LQWHQ]tY

kioldódás és kilúgozódás miatt a kén nem szulfát formában található meg(Braun, 1986):

+LiQ\D D WDODMEDQ 6KDZRUEL V]HULQW WHDEHWHJVpJHW RNR] PiVRN V]HULQW HU V NLPRVyGiVD D

hüvelyes növények számára is káros (Canfield, 1997). Amerikai kutatók tapasztalatai

-RKQVRQV]HULQWDWDODMRNNpQWDUWDOPDI NpQWDV]HUYHVDQ\DJRNNDOiOONDSFVRODWEDQ

Kálium:

A talajban a kálium G|QW HQ V]HUYHWOHQ DONRWyNKR] N|W|WWHQ WDOiOKDWy PHJ $]

ásványokban, így a földpátok, csillámok és egyes agyagásványok esetében a kristályrács

DONRWy HOHPH 6]iPRV HVHWEHQ HO IRUGXO iVYiQ\RN NULVWiO\UiFViED EHpSOYH SO D WDODMRNEDQ

kicsapódó egyes vas- és alumínium-foszfátokban) is. A kálium az ásványokból a mállás során mobilizálódik. A szovjet talajokat tekintve a réti csernozjom, típusos és öntés réti, valamint réti szolonyec talajokban határozták meg a káliumtartalékokat (Gorbunov, 1969). A tartalékok nagysága és a szintek közötti lefutása a talajok szemcseösszetételével mutatott összefüggést,

DPLW D]RQEDQ D WDODMRN iVYiQ\L |VV]HWpWHOpEHQ OpY NO|QEVpJHN YDODPLQW D WDODMNpS] GpVL

folyamatok módosítottak (Darab, 1972). Az ásványok kémiai összetétele lényegesen

EHIRO\iVROMDD.PHJN|W GpVpW6]HQGUHL

Kálcium:

A kálcium a szilárd fázisok felületén adszorbeálódva a kationok között a legnagyobb

PHQQ\LVpJEHQ IRUGXO HO $ NLO~JR]iVNRU PHQQ\LVpJH FV|NNHQ /HJLQNiEE NDOFLWNpQW

esetenként dolomitként és igen ritkán aragonitként, valamint szilikátként, nagyobb mennyiségben földpiWNpQW H]HQ W~O DPILERONpQW pV SLUR[pQNpQW IRUGXO HO )HOYHKHW VpJH D V]HPFVHPpUHW FV|NNHQpVpYHO Q $ NLVNXQViJL UpWL pV V]LNHV WDODMRN YL]VJiODWD D]W PXWDWWD

hogy a kalcit mind a fizikai homok (homok, lösz), mind a fizikai agyag (iszap, agyag) frakcióNEDQHO IRUGXOW6]HQGUHL

Titán:

A titán az ásványokban túlnyomóan 6-os koordinációban jelenik meg. A Ti³⁺ kis mennyiségben az amfibolban van jelen. A Ti az Al-mal szoros kapcsolatban van. Kevéssé mutat pozitív kapcsolatot a ferrivassal, mert ionpotenciálja nagyobb, így nehezebben oldódik, mint a ferrivas. Sok esetben (Ferrel, 1978) önálló ásvánnyá különül el.

Mangán:

A mangán I NpQW V]XOILGiVYiQ\NpQW R[LG pV R[LKLGUR[LGNpQW V]LOLNiWNpQW pV IRV]IiWNpQW IRUGXO HO -HOOHP] MH KRJ\ UHGXNWtY YLVzonyok között mozgékonyabb és a

NLV]iUDGiV QDJ\EDQ FV|NNHQWL IHOYHKHW VpJpW (ORV]OiVD VDMiW iVYiQ\DLQDN LOOHWYH D

vasásványoknak az eloszlását, valamint a redoxiviszonyok változását követi, amelyet a

NLO~JR]yGiV PyGRVtWKDW '~VXOiViW HOV VRUEDQ D] LG OHJesen vízzel telített talajokhoz kötik.

+D]iQNEDQ D 'XQD |QWpVHQ NpS] G|WW KRPRN UpWL |QWpV pV UpWL FVHUQR]MRPRN V]HJpQ\HN

mangánban (Elek, 1964). A mangán geokémiailag szoros kapcsolatban van a vassal. A talajban a Mn-oxidok gyakran játszanak szerepet a nehézfémek akkumulációjában: Co, Ni, Zn (Harter, 1992). A Mn a növények számára fontos mikrotápelem, speciális szerepe van a

IRWRV]LQWp]LVEHQ 1|YHNY S+pUWpN PHOOHWWFV|NNHQD0QIHOYHKHW VpJH.DUERQiWRVWDODMRN

esetén sok Mn alakul át oldhatatlan formába.

Vas:

A talajban a vas MHOHQW V PHQQ\LVpJEHQ IRUGXO HO D Q|YpQ\HN V]iPiUD PLNURWiSHOHPQHNPLQ VO$V]LOiUGIi]LVIHOOHWpQDYDV)H-ionokként és Fe(OH)2-ként, míg szilárd fázisban szulfidokként (pl. pirit), oxidokként, oxihidroxidokként, szilikátokként

YDODPLQW IRV]IiWRNNpQW IRUGXO HO $ WDODMV]LQWHN N|]WL HORV]OiViUD MHOOHP] KRJ\ |QiOOy

ásványainak, így az oxidoknak és az oxihidroxidoknak eloszlását, valamint az agyagtartalom és a redoxiviszonyok változását követi. Az agyagok átlagos vastartalma 4.87 %. A vas minden növényben megtalálható kisebb-nagyobb mennyiségben. Vashiány különösen a lúgos talajokban léphet fel, mivel ilyen körülmények között a vas oldhatatlan ferrioxid-hidrát formájában kicsapódik (Lead, 1999).

1.5.2. A nyomelemek geokémiája

0LHO WW UiWpUQpN D Q\RPHOHPHN JHRNpPLiMiUD IRQWRV PHJHPOtWHQL KRJ\ Dtalajban

OpY Q\RPHOHPHNDNULVWiO\UiFVEDQPLO\HQPyGRQIRUGXOQDNHO 1pJ\IpOHKHO\]HWOHKHWVpJHV

Rose (1987) szerint, ezek az alábbiak:

a. $ I HOHP DWRPMDL D NLV PHQQ\LVpJ DQ\DJEDQ Yannak, mint például a Pb az anglezitben (PbSO4), a Cu a malachitban (Cu2CO3(OH)2). Ezen alakban található nyomelemek

PR]JpNRQ\ViJD iOWDOiEDQ D] ROGKDWyViJWyO LOOHWYH D V]HPFVpNHW HO iOOtWy IL]LNDL

folyamatoktól függenek.

b. A nyomelem a jól kristályosodott ásvány kristályszerkezetében található, mint például a Zn a magnetitben, vagy a Pb a K - földpátban. Az ásvány sokszor vulkáni, metamorf vagy hidrotermális folyamatokban keletkezett. Ezen alakban található nyomelemek viselkedése azon ásvány tulajdonságától függ, amelyben a kérdéses elem található.

c. A nyomelemek rosszul kristályosodott anyagban találhatók, így a fázis magába zárja az elemet, ezenkívül adszorbeálódhat a fázis felületén is. Ilyen típusú vegyületek a legtöbbször a felszín közelében keletkeznek. Viselkedésük hasonló a b.) pontban említett

Q\RPHOHPHNpKH] GH D URVV] NULVWiO\RVRGiV PLDWW D Q\RPHOHPHN D N|UQ\H] ROGDWRN V]iPiUD MREEDQ KR]]iIpUKHW HN PLQW D GXUYD V]HPFVpV DQ\DJRN HVHWpEHQ 0DMGQHP

tökéletes kristályrácsot kaptak vulkáni, metamorf környezetben. Ezek általában részleges

ROGiVVDOYDJ\HU VVDYNH]HOpVVHOV]DEDGtWKDWyNIHO

d. A nyomelem a Fe - Mn oxid, az anyag vagy a szerves anyag kolloid részecskéinek a

IHOOHWpQ YDJ\ D] DJ\DJiVYiQ\ NLFVHUpOKHW UpWHJHLEHQ DGV]RUEHiOyGRWW $ N|UQ\H]

olGDWRN |VV]HWpWHOpEHQ EHN|YHWNH] OHJNLVHEE YiOWR]iV Q\RPHOHPHNHW V]DEDGtWKDW IHO

melyek oldatba kerülnek.

Vanádium:

A vanádium három földkéregbeli alakja ionsugarában kevéssé különbözik egymástól:

V³⁺ 0.65, V⁴⁺ 0.61, V ⁵⁺ 0.4 Å. A 3-pUWpN YDQiGLXP LRQrádiusza a Fe³⁺-pYDO HJ\HQO $]

Fe³⁺- at azonban mégsem helyettesíti, mert ezzel szemben redukálószer, tehát az Fe³⁺- at Fe²⁺-

YpUHGXNiOMD*HKULQJ0pUHWpE ODGRGyDQDQpJ\pUWpN YDQiGLXPD7L4+- ot és ritkán az Al³⁺-ot helyettesíti. A vanádium mennyisége a földkéregben aránylag nagy, átlag 0.02 %, kb. 15-ször annyi, mint az ólomé. A rutilban találtak 0.5 %-LJWHUMHG YDQiGLXPPHQQ\LVpJHW 6RNV]RUD0JKHO\HWWHVtW MHNpQWLVHO IRUGXO0LNNRQHQ

Króm:

Feltételezések szerint a króm a Föld N|]pSV |YpEHQ NO|Q|VHQ IHOKDOPR]yGLN

(Szádeczky-Kardoss, 1922). A króm általában oxifil tulajdonsággal rendelkezik. Földi viszonylatban a króm túlnyomó része kromit FeCr2O4 és króm tartalmú magnetit alakjában jelenik meg. A króm néhány esetben az Al és a 0J KHO\HWWHVtW NpQW LV LVPHUHWHV $ &U3+

ionsugara ugyanis 0.64 A, közel áll az Al³⁺ és a Mg²⁺-éhoz, melyek szintén 6-os koordinációjú helyet igényelnek. A szilikátokból a króm viszonylag könnyen kioldódik.

6]HUYHV OHGpNHNEHQ SpOGiXO D N V]pQ KDPXMiEDQnéha ugyancsak figyelemre méltó króm-

IHOKDOPR]yGiVpV]OHOKHW )HQGRUI

Kobalt:

A kobaltHOV VRUEDQV]LGHURILOHOHP0LYHOSiUDWODQUHQGV]iP~PHQQ\LVpJHQHPFVDN

a vasnál, hanem másik szomszédjánál, a nikkelnél is sokkal kisebb. Szilikátokban csak rejtve jelenik meg. A kobalt nagy mértékben oldható, hidroxidjai azonnal átalakulnak oxidokká.

6]LOLNiWRNEDQ D] HO IRUGXOiVD QDJ\REE PpUWpN PLQW D YDV pV WLWiQ iVYiQ\RNEDQ

Nyomelemként számos szulfid-iVYiQ\EDQ PHJWDOiOKDWy *\DNUDQ N|W GLN D PDQJiQKR].

0iOOiVNRUN|QQ\ iWDODNXOiVDPLDWWiWPHQHWLKHO\]HW D)HpVD1LN|]|WW'DYLVRQ

Nikkel:

A nikkel V]LGHURILO HOHP GH HU V D NDONRILO MHOOHJH LV $ WHUPpV]HWEHQ FVDN HJ\HV J\HQJpQ R[LGiOy YLV]RQ\RN N|]W NHOHWNH] V]XOILGRNEDQ MHOHQLN PHJ Iplfémes kötésben, nem igazi ionként. A Föld felszínén a Ni ionizálódva a Fe-KH] pV I OHJ D 0J-hoz kapcsolódik, ionrádiuszuk méretének hasonlósága miatt. Kén és arzén jelenlétében gyengén kalkofilként viselkedik (Ma, 1995).

Réz:

A réz szilárd fázis felüleWpQDGV]RUEHiOyGYDIRUGXOHO D WDODMEDQ) NpQW V]XOILG– és szilikátásványokban, a Ca²⁺, illetve a Mg²⁺ és az Fe²⁺ helyén. Kis mennyiségben van jelen a

KD]DL PHV]HV N ]HWHQ NLDODNXOW FVHUQR]MRP pV UpWL WDODMRNEDQ (OHN (ORV]OiVD D

szintekben a szervesanyag és az agyagásványok, valamint a vas-, az alumínium-, és a mangán-R[LGRN OHIXWiViW N|YHWL ÈOWDOiEDQ D IHOV V]LQWEHQ G~VXO $ I|OGNpUHJEHQ D Up] D

legnagyobb átlag-PHQQ\LVpJ NDONRILOHOHP+DUWHU

Cink:

A cink az agyagásványok felületén Zn²⁺, Zn(OH)⁺-NpQW N|W GYH IRUGXO HO $ YHUPLNXOLW IHOOHWpQ N|W GLN D OHJHU VHEEHQ D PRQWPRULOORQLWpQ NHYpVEp PtJ D NDROLQLWpQ D OHJNHYpVEp (O IRUGXO YDV- és mangán-oxidok és oxihidroxidok, karbonátok felületéhez

N|W GYH ÈVYiQ\RN SO V]LOLNiWRNEDn a Mg helyén) kristályrácsában is megtalálható,

KHO\HWWHVtW NpQW/HJNHYHVHEEDFLQNDKRPRNWDODMRNEDQVRNDOiSpVDFVHUQR]MRPWDODMRNEDQ (OHN$FLQNDOLWRV]IpUDIHOV UpV]pEHQVRNNDOJ\DNRULEEPLQWD]DOVyEEUpWHJHNEHQ

(Mesquita, 1996). KöW GpVHD)H-, Mn-oxidokhoz nagyon gyakori, így koncenrációja is magas

D QDJ\ YDV pV PDQJiQ WDUWDOP~ WDODMRNEDQ -HOHQOpWH HO VHJtWL D YDV pV D PDQJiQ ROGyGiViW

(Mandal, 1992)