Остаточный индекс карбоната натрия (RSC) оросительной воды или почвенной воды используется для указания опасности щелочности для почвы. Индекс RSC используется для определения пригодности воды для орошения глинистых почв , которые имеют высокую катионообменную способность . Когда растворенный натрий по сравнению с растворенным кальцием и магнием высок в воде, глинистая почва набухает или подвергается дисперсии , что резко снижает ее инфильтрационную способность . [1]
В дисперсной [ требуется уточнение ] структуре почвы корни растений не могут распространяться глубже в почву из-за недостатка влаги. Однако вода с высоким индексом RSC не увеличивает осмотическое давление , чтобы препятствовать отводу воды корнями растений в отличие от воды с высокой соленостью . Орошение глинистых почв водой с высоким индексом RSC приводит к образованию залежных щелочных почв . [2] [3] [4]
RSC выражается в единицах мэкв/л . RSC не должен быть выше 1 и желательно меньше +0,5 для учета использования воды для орошения. [5] Формула для расчета индекса RSC:
При расчете индекса RSC следует учитывать качество воды, присутствующей в корневой зоне растений, что будет учитывать фактор выщелачивания в поле. [6] На кальций, присутствующий в растворенной форме, также влияет парциальное давление растворенного CO2 в корневой зоне растений в полевой воде. [7]
Кальцинированная сода [Na 2 CO 3 ] может присутствовать в природной воде из- за выветривания базальта , который является магматической породой. Известь [Ca(OH) 2 ] может присутствовать в природной воде, когда дождевая вода вступает в контакт с кальцинированными минералами, такими как зола, полученная при сжигании известкового угля или лигнита в котлах. Антропогенное использование кальцинированной соды также в конечном итоге увеличивает RSC речной воды.
Там, где речная вода и грунтовые воды многократно используются в интенсивно орошаемых речных бассейнах, речная вода, доступная в нижнем течении, часто оказывается непригодной для сельского хозяйства из-за высокого индекса RSC или щелочности. [8] Соленость воды не обязательно должна быть высокой.
В терминологии промышленной водоподготовки качество воды с высоким индексом RSC является синонимом мягкой воды , но химически сильно отличается от естественно мягкой воды, которая имеет очень низкую концентрацию ионов. [9] Когда соли кальция и магния присутствуют в растворенной форме в воде, эти соли осаждаются на поверхностях теплопередачи, образуя изолирующую твердую накипь/покрытие, которое снижает эффективность теплопередачи теплообменников. Чтобы избежать образования накипи в теплообменниках с водяным охлаждением, вода обрабатывается известью и/или кальцинированной содой для удаления жесткости воды .
В процессе умягчения известково-содовой водой происходят следующие химические реакции, в результате которых соли кальция и магния осаждаются в виде карбоната кальция и гидроксида магния, которые имеют очень низкую растворимость в воде.
Избыток кальцинированной соды после осаждения солей кальция и магния переходит в карбонаты и бикарбонаты натрия, которые придают почвенной воде высокий уровень pH или щелочности .
Бессточные озера называются содовыми или щелочными , когда приток воды содержит высокие концентрации Na2CO3 . Уровень pH воды содового озера обычно выше 9, а иногда соленость близка к солоноватой воде из-за истощения чистой воды солнечным испарением.
Газированные озера богаты ростом водорослей из-за повышенной доступности растворенного CO 2 в воде озера по сравнению с пресной или соленой водой озер. Карбонат натрия и гидроксид натрия находятся в равновесии с доступностью растворенного углекислого газа, как показано ниже в химической реакции
В дневное время, когда доступен солнечный свет, водоросли подвергаются процессу фотосинтеза , который поглощает CO2 , чтобы сместить реакцию в сторону образования NaOH, и наоборот, происходит в ночное время с высвобождением CO2 из процесса дыхания водорослей в сторону образования Na2CO3 и NaHCO3 . В водах содовых озер карбонаты натрия действуют как катализатор для роста водорослей, обеспечивая благоприятную более высокую концентрацию растворенного CO2 в дневное время. Из-за колебаний растворенного CO2 , pH и щелочность воды также продолжают меняться. [ 10]
.