6 juni 2014
Tentamen i markkemi/jordmånslära, MV0192
Ansvariga utgivare: Dan Berggren Kleja & Magnus Simonsson, Inst f mark och miljö, SLU
Tillåtet hjälpmedel: räknedosa. Totala antalet poäng: 30. För godkänt krävs 15 poäng. För betyg på
hela kursen vägs tentamensresultaten samman enligt betygskriterierna.
Svaren på frågorna 1-2 skrivs på en separat bunt papper (Magnus), samt svaren till frågorna 3-8 på
en annan separat bunt papper (Dan).
1) Tabell 1 nedan visar mineralogidata från Fjärdingslöv, en moränlera i Skåne.
a) Nämn två effekter av fenomenet kemisk vittring av markens mineral! Effekterna ska ha betydelse
för både markkemin i sig och för ekosystemets funktion.
(1 p)
b) Amfibol är profilens viktigaste långsiktiga källa till kalcium. Beskriv med både ord och en
schematisk reaktionsformel vad som händer med de ämnen som ingår i mineralet, när kalcium blir
tillgängligt för växtligheten genom kemisk vittring!
(2 p)
c) Vilket eller vilka av mineralen i tabell 1 bidrar väsentligt till jordens katjonbyteskapacitet? Hur har
laddningarna uppstått?
(2 p)
Tabell 1. Mineralogi i Fjärdingslöv 10–25 cm
Mineral
Kvarts
Procent av finjorden (<2 mm)
58
Kalcit (CaCO3)
0
Plagioklas (Ca/Na-fältspat)
8
Kalifältspat
Amfibol (Ca2Al2Mg3FeII3Si6O22(OH)2)
Muskovit (ljus glimmer) och illit
11
3
11
Vermikulit och smektit
2
Klorit
7
2) Se figur 1! Jordmånerna vid positionerna 1, 2, 3 och 4 är inceptisol, entisol, spodosol och histosol
(men i en annan ordning). Kombinera platsnummer med trolig jordmån! Motivera utifrån
jordmånernas bildning och de faktorer som kontrollerar den!
(4 p)
Figur 1. Illustration till fråga 2.
BYT PAPPER!
3) Antag att vi har en jord som innehåller ca 2% organiskt material (humus), 2% götit (FeOOH), samt
2% lermineral (vermikulit/smektit). pH-värdet är ca 5. Du tillsätter en liten mängd av följande joner:
Ca2+, Cu2+, NO3- och H2PO4-. Koncentrationerna är så låga så att inga mineralutfällningar bildas.
a) Hur fördelar sig de olika jonerna (i stora drag) mellan fast fas och lösning?
(2 p)
b) Redogör, för respektive jon, vilken eller vilka av de tre faserna ovan som kommer att stå för någon
betydande inbindning?
(3 p)
c) Teckna schematiska reaktionsformler för de fall då det sker någon inbindning till
någon av komponenterna (kan göras på lite olika sätt – valfritt vilket)
(3 p)
4) Det finns två angreppssätt att undersöka huruvida någon mineralfas reglerar lösligheten av ett
ämne – vilka? Ange kort, fördel/nackdel med de båda angreppssätten.
(3 p)
5) Arsenik är ett redoxkänsligt element som kan förekomma i höga koncentrationer i vissa akviferer i
östra Asien (Indien, Bangladesh). Den reducerade formen (H3AsO3) är inte bara mer mobil än den
oxiderade formen (H3AsO4), utan den är också mer toxisk.
Skriv en balanserad halvcellsreaktion för reduktionen av HAsO42- till H3AsO3.
(2 p)
6) Det finns två vanliga mått för ett ytvattens förmåga att buffra vätejoner, d v s alkalinitet och ANC.
Vad är det som skiljer mellan dessa båda mått? När kan det vara en fördel att använda det ena
framför det andra?
(2 p)
7) Du har provtagit marklösning från en vattenmättad jord. Aktiviteten av Fe2+ är 10-3 och pH är 5,0.
Om Fe2+ antas vara i jämvikt med götit (FeOOH), vad är då pE?
Använd följande reaktion och termodynamiska jämviktskonstant
FeOOH(s) + 3H+ + e-
Fe2+ + 2H2O
log K = 11,3
(2 p)
8) Tropiska jordar kan innehålla mineralen kaolinit och gibbsit. Dessa båda mineral löses upp enligt
följande reaktionsfromler:
Al2Si2O5(OH)4(s) + 6H+(aq)
(kaolinit)
Al(OH)3 (s) + 3H+(aq)
(gibbsit)
2Al3+(aq) + 2H4SiO40(aq) + H2O(l)
Al3+(aq) + 3H2O(l)
log Kso = 10,5
log Kso = 8,03
Beräkna stabilitetslinjerna för kaolinit och gibbsit. Lägg in dessa båda linjer i ett diagram med
-log{Al3+} (eller pAl) som beroende variabel och -log(H4SiO40) som oberoende variabel. Antag att pH är
5,6. Vilket av de båda mineralen kommer att kontrollera lösligheten av aluminium vid jämvikt då
-log{H4SiO40} = 3,0 samt då -log{H4SiO40} = 4,0? Motivera ditt svar!
(4 p)
