क्षार मिट्टी: Difference between revisions

{{Short description|Soil type with pH > 8.5}}क्षार या क्षारीय [[मिट्टी]] उच्च [[मिट्टी पीएच]] (8.5 से अधिक) एक खराब [[मिट्टी की संरचना]] और कम घुसपैठ क्षमता वाली मिट्टी की मिट्टी है। अधिकांशतः उनके पास 0.5 से 1 मीटर की गहराई पर एक सख्त चूने की परत होती है। क्षारीय मिट्टी अपने प्रतिकूल [[भौतिक रसायन]] '''भौतिक-रासायनिक''' गुणों के कारण मुख्य रूप से [[सोडियम कार्बोनेट]] की प्रबल उपस्थिति के कारण होती है जिससे मिट्टी में सूजन आ जाती है।<ref name="oregonstateedu">[http://extension.oregonstate.edu/umatilla/mf/sites/default/files/pnw597-e.pdf Managing irrigation water quality, Oregon State University, USA], Retrieved on 2012-10-04.</ref> और स्पष्ट करना/समझाना कठिन  है। वे अपना नाम तत्वों के [[क्षार]] धातु समूह से प्राप्त करते हैं जिससे [[सोडियम]] संबंधित है और जो मूलभूतता को प्रेरित कर सकता है। कभी-कभी इन मिट्टी को क्षारीय [[सोडिक मिट्टी]] भी कहा जाता है।<br />

क्षारीय मिट्टी क्षार (रसायन) हैं, किन्तु  सभी मूलभूत मिट्टी क्षारीय नहीं हैं।

# प्राकृतिक कारण सोडियम कार्बोनेट (Na₂CO₃) और [[ सोडियम बाईकारबोनेट ]] (NaHCO₃) [[अपक्षय]] पर

# कोयले से चलने वाले बॉयलर / बिजली संयंत्र, [[चूना पत्थर]] से भरपूर कोयला या लिग्नाइट का उपयोग करते समय [[कैल्शियम ऑक्साइड]] युक्त [[फ्लाई ऐश]] का उत्पादन करते हैं। CaO जल में आसानी से घुलकर बुझा हुआ चूना Ca(OH)₂, बनाता है। और वर्षा जल द्वारा नदियों / सिंचाई के पानी में ले जाया जाता है। चूने को नरम करने की प्रक्रिया Ca²⁺ और Mg²⁺ को अवक्षेपित करती है आयन / पानी में कठोरता को दूर करता है और नदी के पानी में सोडियम बाइकार्बोनेट को सोडियम कार्बोनेट में भी परिवर्तित करता है।<ref>{{cite web|url=http://www.gewater.com/handbook/ext_treatment/ch_7_precipitation.jsp|archive-url=https://archive.today/20130124043954/http://www.gewater.com/handbook/ext_treatment/ch_7_precipitation.jsp|url-status=dead|archive-date=January 24, 2013|title=अवक्षेपण मृदुकरण, जीई पावर और जल|access-date=11 October 2012}}</ref> सोडियम कार्बोनेट (धोने का सोडा) आगे शेष Ca²⁺ और Mg²⁺ के साथ अभिक्रिया करता है  कुल [[कठोर जल]] [[कोयला]] निकालने/उपक्षेपित करने के लिए पानी में साथ ही राख में उपस्थित पानी में घुलनशील सोडियम लवण पानी में सोडियम की मात्रा को बढ़ाते हैं। वर्ष 2011 में विश्व में कोयले की वैश्विक खपत 7.7 बिलियन टन थी। इस प्रकार नदी के पानी को Ca²⁺ और Mg²⁺रहित बना दिया जाता है और कोयले से चलने वाले बॉयलरों द्वारा Na⁺ को बढ़ाया जाता है।

# सोडियम कार्बोनेट सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा) [[ सोडियम सल्फ़ेट ]] [[सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] (कास्टिक सोडा) [[सोडियम हाइपोक्लोराइट]] (ब्लीचिंग पाउडर) आदि जैसे औद्योगिक और घरेलू अनुप्रयोगों में भारी मात्रा में सोडियम लवण का उपयोग किया जाता है। ये लवण मुख्य रूप से [[सोडियम क्लोराइड]] (सामान्य नमक) से उत्पन्न होते हैं। इन लवणों में उपस्थित सारा सोडियम उनके उत्पादन प्रक्रिया या खपत के समय नदी/भूजल में प्रवेश कर जाता है जिससे पानी की अम्लता बढ़ जाती है। वर्ष 2010 में सोडियम क्लोराइड की कुल वैश्विक खपत 270 मिलियन टन है। यह शक्तिशाली अमेज़ॅन नदी में घुले भार के लगभग सामान है। मानव निर्मित सोडियम लवण का योगदान सभी नदियों के कुल नमक भार का लगभग 7% है। सोडियम साल्ट लोड की समस्या चीन, भारत, मिस्र, पाकिस्तान, पश्चिम एशिया, ऑस्ट्रेलिया, पश्चिमी अमेरिका आदि में स्थित सघन रूप से खेती की जाने वाली नदी घाटियों के डाउनस्ट्रीम में विभिन्न वाष्पोत्सर्जन और वाष्पीकरण हानियों को पूरा करने के बाद शेष पानी में नमक के संचय के कारण बढ़ जाती है।<ref>{{cite web|url=http://irrisoft.org/cms/fileadmin/content/zfb/1998_02/keller_keller_davids_1998_river_basin_development_phases_implications_closure.pdf|title=नदी बेसिन विकास के चरण और बंद होने के निहितार्थ|author=J. Keller, A. Keller and G. Davids|access-date=25 August 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20131019161418/http://irrisoft.org/cms/fileadmin/content/zfb/1998_02/keller_keller_davids_1998_river_basin_development_phases_implications_closure.pdf|archive-date=19 October 2013|url-status=dead}}</ref>

# कृषि क्षेत्रों / भूमि द्रव्यमान के अतिररिक्त मानव निर्मित सोडियम लवण का एक अन्य स्रोत कूलिंग टॉवर के आसपास है जो समुद्री तट के पास स्थित विभिन्न उद्योगों में उत्पन्न अपशिष्ट गर्मी को नष्ट करने के लिए समुद्र के पानी का उपयोग करता है। तेल रिफाइनरियों, पेट्रोकेमिकल परिसरों, उर्वरक संयंत्रों, रासायनिक संयंत्रों, परमाणु और ताप विद्युत स्टेशनों, केंद्रीकृत [[एचवीएसी]] प्रणालियों आदि में विशाल क्षमता वाले कूलिंग टॉवर स्थापित किए गए हैं। [[ शीतलन टॉवर ]]से निकलने वाली बहाव / सूक्ष्म बूंदों में लगभग 6% सोडियम क्लोराइड होता है जो जमा करेगा आसपास के क्षेत्रों पर यह समस्या वहां बढ़ जाती है जहां राष्ट्रीय प्रदूषण नियंत्रण मानदंड प्रयुक्त नहीं किए जाते हैं या समुद्री जल आधारित गीले शीतलन टावरों के लिए सर्वोत्तम औद्योगिक मानक के बहाव उत्सर्जन को कम करने के लिए प्रयुक्त नहीं किया जाता है।<ref>{{cite web|url=http://www.ec.gc.ca/inrp-npri/default.asp?lang=En&n=2ED8CFA7-1|title= पार्टिकुलेट मैटर, एनवायरनमेंट कनाडा के लिए वेट कूलिंग टॉवर गाइडेंस|date= 25 November 2008|access-date=2013-01-29}}</ref> या मानव निर्मित कारण [[सिंचाई]] (सतह या भूजल) में सोडियम बाइकार्बोनेट के अपेक्षाकृत उच्च अनुपात और कम कैल्शियम और मैग्नीशियम युक्त पानी के नरम होने का अनुप्रयोग है।<ref name="oregonstateedu" />

क्षारीय मिट्टी को कृषि उत्पादन में सम्मिलित करना कठिन  है। कम अंतःस्यंदन क्षमता के कारण वर्षा का पानी मिट्टी पर आसानी से रुक जाता है और शुष्क अवधि में प्रचुर सिंचित जल और अच्छी जल निकासी के बिना खेती कठिन  से ही संभव है। कृषि सतही [[जलभराव (कृषि)]] (जैसे [[चावल]], घास) के लिए सहिष्णु फसलों तक सीमित है और उत्पादकता कम है।

मिट्टी की क्षारीयता सोडियम कार्बोनेट (Na₂CO₃) या सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO₃) मिट्टी में,<ref name="Handbook">[http://www.ars.usda.gov/sp2UserFiles/Place/53102000/hb60_pdf/hb60complete.pdf US Salinity Lab Handbook 60]</ref> या तो मिट्टी के कणों के प्राकृतिक अपक्षय के परिणामस्वरूप या सिंचाई और/या बाढ़ के पानी द्वारा लाया गया है ।

यह नमक अत्यंत घुलनशील है जब यह [[जलयोजन प्रतिक्रिया]] से गुजरता है तो यह इसमें अलग हो जाता है:

कार्बोनेट आयन {{chem|CO|3|2−}}, एक अशक्त आधार (रसायन विज्ञान) है जो एक प्रोटॉन को स्वीकार करता है इसलिए यह [[ बिकारबोनिट | बिकारबोनिट]] आयन और एक [[हाइड्रॉक्सिल आयन]] देने के लिए पानी में [[हाइड्रोलिसिस]] करता है:

जो बदले में [[कार्बोनिक एसिड|कार्बोनिक अम्ल]] और हाइड्रॉक्सिल देता है:

कार्बोनेट-बाईकार्बोनेट-कार्बन डाइऑक्साइड के संतुलन के लिए कार्बोनेट या रासायनिक गुण देखें।

उपरोक्त प्रतिक्रियाएं कैल्शियम कार्बोनेट के विघटन के समान हैं दो लवणों की विलेयता केवल अंतर है। CaCO₃ की तुलना में Na₂CO₃ लगभग 78000 गुना अधिक घुलनशील है, इसलिए यह {{chem|CO|3|2−}} की कहीं अधिक मात्रा को भंग कर सकता है इस प्रकार पीएच को 8.5 से अधिक मान तक बढ़ा सकता है, जो कैल्शियम कार्बोनेट और भंग कार्बन डाइऑक्साइड के बीच संतुलन होने पर अधिकतम प्राप्य पीएच से ऊपर है। मिट्टी के घोल में संतुलन में होता है।

:*जल (H₂O) आंशिक रूप से H₃O⁺ (हाइड्रोनियम) और OH^– (हाइड्रॉक्सिल) आयनों में वियोजित होता है। आयन H₃O⁺ में एक सकारात्मक विद्युत आवेश (+) होता है और इसकी सांद्रता को सामान्यतः  [H⁺] के रूप में लिखा जाता है। हाइड्रॉक्सिल आयन OH^– का ऋणात्मक आवेश (-) होता है और इसकी सांद्रता [OH⁻] के रूप में लिखी जाती है।

:*शुद्ध पानी में, 25 डिग्री सेल्सियस पर पानी का पृथक्करण स्थिरांक (Kw) 10⁻¹⁴ है।

:*चूँकि K_w = [H⁺] × [OH^–], तो H₃O⁺ और OH^– आयनों की सांद्रता 10−7 M (बहुत कम सांद्रता) के समान  होती है।

:* उदासीन जल में, [[pH]], H₃O⁺का ऋणात्मक दशमलव लघुगणक होता है सांद्रता, यह 7 है। इसी प्रकार, PH#pOH भी 7 है। pH में प्रत्येक इकाई कमी H₃O⁺ की दस गुना वृद्धि दर्शाती है एकाग्रता इसी प्रकार, पीएच में प्रत्येक इकाई वृद्धि ओएच-सांद्रता के दस गुना वृद्धि का संकेत देती है।

:* पानी में घोल (रसायन) नमक (रसायन) के साथ, H₃O⁺ की सांद्रता और OH^– आयन बदल सकते हैं, किन्तु  उनका योग स्थिर रहता है, अर्थात् {{nowrap|7 + 7 {{=}} 14}}. इसलिए 7 का पीएच 7 के pOH और 9 के पीएच के साथ 5 के pOH से मेल खाता है।

: * औपचारिक रूप से [[रासायनिक गतिविधि]] के संदर्भ में आयन सांद्रता को व्यक्त करना पसंद किया जाता है, किन्तु  यह संभवतः ही पीएच के मान को प्रभावित करता है।

:*अधिक H3O+ आयन वाले पानी को अम्ल {{nowrap|pH < 7}} कहा जाता है, और OH^– आयनों की अधिकता वाले पानी को क्षारीय या क्षारीय {{nowrap|pH > 7}} कहा जाता है। {{nowrap|pH < 4}} के साथ मिट्टी की नमी को बहुत अम्लीय कहा जाता है और {{nowrap|pH&nbsp;>&nbsp;10}} के साथ बहुत क्षारीय (क्षारीय) कहा जाता है।

H₂CO₃(कार्बोनिक अम्ल ) अस्थिर है और H₂O उत्पन्न करता है (पानी) और CO₂ (कार्बन डाइऑक्साइड गैस वातावरण में पलायन)। यह घुलनशील सोडियम हाइड्रॉक्साइड और उच्च पीएच या निम्न पीएच या पीओएच के रूप में शेष क्षारीयता (या चूँकि मूलता) की व्याख्या करता है।

सभी भंग सोडियम कार्बोनेट उपरोक्त रासायनिक प्रतिक्रिया से नहीं गुजरते हैं। शेष सोडियम कार्बोनेट और इसलिए की उपस्थिति {{chem|CO|3|2−}} आयन, CaCO₃ का कारण बनता है (जो केवल थोड़ा घुलनशील है) ठोस कैल्शियम कार्बोनेट (चूना पत्थर) के रूप में अवक्षेपित करने के लिए, क्योंकि के उत्पाद  {{chem|CO|3|2−}} एकाग्रता और Ca²⁺ एकाग्रता स्वीकार्य सीमा से अधिक है। इसलिए कैल्शियम आयन Ca²⁺ स्थिर हैं।

[[File:ExchangeESP.JPG|thumb|300px|मिट्टी के कणों की सतह पर और [[मिट्टी की नमी]] में आयनों के बीच सोडियम विनिमय प्रक्रिया]]

 

 

'''ना⁺ अधिक गतिशील है और इसका विद्युत आवेश Ca से कम है²⁺''' ताकि डीडीएल की मोटाई बढ़ जाए क्योंकि अधिक सोडियम आयन इसमें समा जाते हैं। डीडीएल की मोटाई मिट्टी की नमी में आयनों की कुल सांद्रता से भी प्रभावित होती है क्योंकि उच्च सांद्रता डीडीएल क्षेत्र को कम करने का कारण बनती है।

:* लवणीय परिस्थितियों में, मिट्टी के घोल में कई आयन मिट्टी की सूजन का प्रतिकार करते हैं, जिससे लवणीय मिट्टी में सामान्यतः  प्रतिकूल भौतिक गुण नहीं होते हैं। क्षारीय मिट्टी, सिद्धांत रूप में, खारी नहीं होती है क्योंकि [[क्षारीयता]] की समस्या बदतर होती है क्योंकि लवणता कम होती है।

जब मिट्टी कुछ समय के लिए एक निश्चित SAR मान के साथ पानी के संपर्क में आती है, तो ESP मान SAR मान के लगभग सामान हो जाता है।

एसएआर और आरएससी की गणना करते समय, फसल के मूल क्षेत्र में उपस्थित पानी की गुणवत्ता पर विचार किया जाना चाहिए जो कि खेत में [[मृदा लवणता नियंत्रण]] कारक को ध्यान में रखेगा।<ref>{{cite report|chapter-url=https://publications.qld.gov.au/en/dataset/salinity-management-handbook/resource/104ce9f9-25cd-4839-ade6-670d9d25a688|title=लवणता प्रबंधन पुस्तिका|chapter = Chapter 11: Water quality| page =85|date = 19 December 2013|publisher = Queensland Government}}</ref> भंग CO का आंशिक दबाव₂ पौधों में जड़ क्षेत्र भी खेत के पानी में घुले हुए कैल्शियम का निर्धारण करता है। [[यूएसडीए]] समायोजित एसएआर का अनुसरण करता है<ref>{{cite web |url=http://naldc.nal.usda.gov/download/30435/PDF|title=समायोजित एसएआर इंडेक्स की गणना पर एक संक्षिप्त नोट|author=Lesch S. M. and SuarezD. L. |access-date=5 October 2012}}</ref> जल अम्लता की गणना के लिए।

कई बार ऊपरी मिट्टी में लवणों का प्रवास सतही स्रोतों के बजाय भूमिगत जल स्रोतों से होता है।<ref>{{cite web|url=http://www.qmdc.org.au/publications/download/690/website-pdfs/land-soils/salinity-risk-assessment-for-the-queensland-murray-darling-region.pdf|title=Salinity Risk Assessment for the Queensland Murray-Darling Region (see appendix-2), Queensland Department of Environment and Resource Management|access-date=29 October 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20130410074047/http://www.qmdc.org.au/publications/download/690/website-pdfs/land-soils/salinity-risk-assessment-for-the-queensland-murray-darling-region.pdf|archive-date=2013-04-10|url-status=dead}}</ref> जहां भूमिगत जल तालिका उच्च है और भूमि उच्च सौर विकिरण के अधीन है, भूजल केशिका क्रिया के कारण भूमि की सतह पर रिसता है और मिट्टी की ऊपरी परत में घुलित लवणों को छोड़कर वाष्पित हो जाता है। जहाँ भूमिगत जल में उच्च लवण होते हैं, वहाँ यह तीव्र लवणता की समस्या को जन्म देता है। जमीन में [[ गीली घास ]] लगाने से इस समस्या को कम किया जा सकता है। गर्मियों के समय सब्जियों/फसलों की खेती के लिए पॉली-हाउस या शेड नेटिंग का उपयोग करने की भी सलाह दी जाती है ताकि मिट्टी की लवणता को कम किया जा सके और पानी/मिट्टी की नमी को संरक्षित किया जा सके। पॉलीहाउस उष्णकटिबंधीय देशों में तीव्र गर्मी के सौर विकिरण को फ़िल्टर करते हैं ताकि पौधों को पानी के तनाव और पत्ती जलने से बचाया जा सके।