El índice de carbonato de sodio residual (RSC) del agua de riego o del agua del suelo se utiliza para indicar el peligro de alcalinidad del suelo. El índice RSC se utiliza para encontrar la idoneidad del agua para el riego en suelos arcillosos que tienen una alta capacidad de intercambio catiónico . Cuando el sodio disuelto en comparación con el calcio disuelto y el magnesio es alto en agua, el suelo arcilloso se hincha o sufre una dispersión que reduce drásticamente su capacidad de infiltración . [1]
En la estructura del suelo disperso [se necesita aclaración ] , las raíces de las plantas no pueden extenderse más profundamente en el suelo debido a la falta de humedad. Sin embargo, el agua de alto índice RSC no aumenta la presión osmótica para impedir la extracción de agua por las raíces de las plantas, a diferencia del agua de alta salinidad . El riego de suelos arcillosos con agua de alto índice RSC conduce a la formación de suelos alcalinos en barbecho . [2] [3] [4]
Fórmula del índice RSC
El RSC se expresa en unidades meq / l . El RSC no debe ser mayor que 1 y preferiblemente menor que +0.5 para considerar el uso de agua para riego. [5] La fórmula para calcular el índice RSC es:
- Índice RSC = [HCO 3 + CO 3 ] - [Ca + Mg]
- Índice RSC = HCO 3 /61 + CO 3 /30 - Ca / 20 - Mg / 12 (en caso de que las concentraciones iónicas se miden en mg / l o ppm como sales)
Al calcular el índice RSC, se debe considerar la calidad del agua presente en la zona de la raíz del cultivo, lo que tomaría en cuenta el factor de lixiviación en el campo. [6] El calcio presente en forma disuelta también se ve influenciado por la presión parcial del CO2 disuelto en la zona de las raíces de las plantas en el agua del campo. [7]
Contaminación natural del agua
La ceniza de sosa [Na 2 CO 3 ] puede estar presente en el agua natural debido a la meteorización del basalto, que es una roca ígnea . La cal [Ca (OH) 2 ] puede estar presente en el agua natural cuando el agua de lluvia entra en contacto con minerales calcinados como la ceniza producida por la quema de carbón calcáreo o lignito en calderas. El uso antropogénico de carbonato de sodio también se suma finalmente al RSC del agua del río.
Cuando el agua del río y el agua subterránea se utilizan repetidamente en las cuencas fluviales de riego extensivo, el agua del río disponible en los tramos más bajos a menudo se vuelve inútil en la agricultura debido al alto índice RSC o alcalinidad. [8] No es necesario que la salinidad del agua sea alta.
Agua ablandada
En la terminología del tratamiento de agua industrial, la calidad del agua con un índice RSC alto es sinónimo de agua blanda, pero es químicamente muy diferente del agua blanda natural que tiene una concentración iónica muy baja. [9] Cuando las sales de calcio y magnesio están presentes en forma disuelta en agua, estas sales precipitan sobre las superficies de transferencia de calor formando una capa / capa dura aislante que reduce la eficiencia de transferencia de calor de los intercambiadores de calor. Para evitar la formación de incrustaciones en los intercambiadores de calor enfriados por agua, el agua se trata con cal o carbonato de sodio para eliminar la dureza del agua .
Las siguientes reacciones químicas tienen lugar en el proceso de ablandamiento de soda de cal que precipita las sales de calcio y magnesio como carbonato de calcio e hidróxido de magnesio que tienen muy baja solubilidad en agua.
- CaSO 4 + Na 2 CO 3 ---> CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
- CaCl 2 + Na 2 CO 3 ---> CaCO 3 ↓ + 2NaCl
- MgSO 4 + Ca (OH) 2 + Na 2 CO 3 ---> Mg (OH) 2 ↓ + CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
- MgCl 2 + Ca (OH) 2 + Na 2 CO 3 ---> Mg (OH) 2 ↓ + CaCO 3 ↓ + 2NaCl
- 2NaHCO 3 + Ca (OH) 2 ---> CaCO 3 ↓ + Na 2 CO 3 + 2H 2 O
- Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 ---> CaCO 3 ↓ + 2NaOH
- Ca (HCO 3 ) 2 + Ca (OH) 2 ---> 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Mg (HCO 3 ) 2 + 2Ca (OH) 2 ---> Mg (OH) 2 ↓ + 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- MgCO 3 + Ca (OH) 2 ---> Mg (OH) 2 ↓ + CaCO 3 ↓
El exceso de carbonato de sodio después de precipitar las sales de calcio y magnesio se encuentra en carbonatos y bicarbonatos de sodio que imparten un pH o alcalinidad elevados al agua del suelo.
Lagos de soda
Los lagos de la cuenca endorreica se denominan lagos de soda o alcalinos cuando las entradas de agua contienen altas concentraciones de Na 2 CO 3 . El pH del agua del lago de soda está generalmente por encima de 9 y, a veces, la salinidad es cercana al agua salobre debido al agotamiento del agua pura por evaporación solar.
Los lagos de soda son ricos en crecimiento de algas debido a la mayor disponibilidad de CO 2 disuelto en el agua del lago en comparación con los lagos de agua dulce o salada. El carbonato de sodio y el hidróxido de sodio están en equilibrio con la disponibilidad de dióxido de carbono disuelto como se indica a continuación en la reacción química.
- Na 2 CO 3 + H 2 O <=> 2NaOH + CO 2
- NaHCO 3 <=> NaOH + CO 2
Durante el día, cuando la luz solar está disponible, las algas se someten a un proceso de fotosíntesis que absorbe CO 2 para cambiar la reacción hacia la formación de NaOH y viceversa se lleva a cabo durante la noche con la liberación de CO 2 del proceso de respiración de las algas hacia Na 2 CO 3 y Formación de NaHCO 3 . En las aguas de los lagos de soda, los carbonatos de sodio actúan como catalizadores para el crecimiento de algas al proporcionar una concentración superior favorable de CO 2 disuelto durante el día. Debido a la fluctuación del CO 2 disuelto , el pH y la alcalinidad del agua también varían. [10]
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Ver también
- PH del suelo
- Impacto ambiental del riego
- Índice de artículos relacionados con el suelo
- Verdura verde agreti
- Combustible de algas
- Algacultura
- Gravitropismo
Referencias
- ^ Gestión de la calidad del agua de riego, Universidad Estatal de Oregon, Estados Unidos , obtenido el 4 de octubre de 2012.
- ^ "Evaluación del riesgo de salinidad para la región de Queensland Murray-Darling (ver apéndice-2), Departamento de medio ambiente y gestión de recursos de Queensland" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 10 de abril de 2013 . Consultado el 29 de octubre de 2012 .
- ^ IP Abrol, JSP Yadav y FI Massoud. "Suelos afectados por la sal y su gestión, consulte el párrafo 4.7" . Consultado el 23 de diciembre de 2012 .
- ^ Farooq Ahmad. "Cultivo de pasto Karnal / Kallar en suelos alcalinos sódicos en Pakistán" (PDF) . Consultado el 22 de enero de 2013 .
- ^ Manual de laboratorio de salinidad de EE. UU. 60
- ^ "Manual de gestión de la salinidad, calidad del agua, página 85" (PDF) . Consultado el 5 de octubre de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ "Fitorremediación de suelos sódicos y salino-sódicos" (PDF) . Consultado el 23 de julio de 2013 .
- ^ J. Keller, A. Keller y G. Davids. "Fases del desarrollo de la cuenca hidrográfica e implicaciones del cierre" (PDF) . Consultado el 25 de agosto de 2012 .
- ^ "Ablandamiento de la precipitación, GE Power & Water" . Consultado el 11 de octubre de 2012 .
- ^ GE energía y agua. "Química del agua, manual de tratamiento de aguas industriales" . Consultado el 4 de enero de 2014 .