De Chemie van IJzerrijke venen Fons Smolders Onderzoekcentrum B-WARE/Radboud Universiteit
Veenvorming O 2 CO 2 Fe H 2 O C C H 2 O H 2 O C Fe C H 2 O H 2 O C C H 2 O Fe Fe C C C H 2 O H 2 O
IJzerrijkdom veen Fe 2+ O 2 Fe(OH) 3 (ferrihydriet) Fe 2 O 3 (hematiet) toplaag veen Veen (permanent nat) FeOOH (goethiet) Labiel Org. Stof Fe 2+ Fe 2+ grondwater CO 3 2- PO 4 3- S 2- Fe 3 O 4 (Magnetiet) Fe(OH) 2 (groene roest) FeCO 3 (Sideriet) Fe 3 (PO 4 ) 2 (vivianiet) FeS 2 (pyriet)
Oxidatieprocessen veen Afbraak van organisch materiaal: C organisch + 2 H 2 O CO 2 + 4H + + 4e - Reductor Electronen kunnen niet vrij voorkomen in de natuur. Deze reactie kan dus alleen verlopen indien er tegelijktijd een reactie plaatsvindt waarbij de electronen worden geconsumeerd. De oxidator wordt ook wel elektronenacceptor genoemd Oxidatoren (met een voorbeeld van een bijbehorende reactie): Afnemende affiniteit Zuurstof: O 2 + 4 H + + 4 e - -> 2 H 2 O Denitrificatie: 2 NO 3- + 12 H + + 10 e - -> N 2 + 6 H 2 O Nitraatreductie naar ammonium: NO 3- + 10 H + + 8 e - -> NH 4+ + 3 H 2 O Mangaanreductie: MnO 2 + 4 H + + 2 e - -> Mn 2+ + 2 H 2 O IJzerreductie: Fe(OH) 3 + 3 H + + e - -> Fe 2+ + 3 H 2 O Sulfaatreductie: 2- SO 4 + 8 H + + 8 e - -> S 2- + 4 H 2 O Methaanvorming: CO 2 + 8 H + + 8 e - -> CH 4 + 2 H 2 O
O 2 CO 2 C H 2 O C H 2 O C Fe Fe C Fe C H 2 O C H 2 O Fe Fe H 2 O C C C H 2 O H 2 O
Oxidatieprocessen veen Zuurstof Zuurstof Aerobe afbraak Sulfaat/Nitraat Aerobe afbraak Sulfaat/Nitraat Anaerobe afbraak Anaerobe afbraak Intact veen Intact veen
Broeikasgasemissies
Oxidatieprocessen veen Mest NO 3 NH 4 O 2 P Organisch Materiaal Fe(III)OOH-P CO 2 Fe 2+ SO 4 2- FeS x aeroob anaeroob Organisch Materiaal N 2 S 2- FeS x Fe 2+ CO 2 NH 4 P Vaste bodemfracties
Oxidatieprocessen veen Voorbeeld van bodemprofielanalyses in het Wormer en Jisperveld
Wormer- en Jisperveld Fosfor profielen voor verschillende percelen in Wormer- en Jisperveld (in mmol per liter bodem volume). Meeste fosfor zit in de toplaag. Totaal-P (mmol L -1 ) 30 25 20 15 10 Klaver Snijder 1 Snijder 2 Bijltje Bark 5 0 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Diepte (cm)
Vernatten van IJzerijke landbouwbodem
Labiel Org. materiaal is belangrijk
IJzerrijke bodems zijn rijk aan fosfor
IJzerrijke bodems zijn rijk aan fosfor
Vernatten van ijzerrijk veraard veen Tusschenwater (Drenthe)
Oxidatieprocessen veen Afbraak van organisch materiaal: C organisch + 2 H 2 O CO 2 + 4H + + 4e - Reductor Electronen kunnen niet vrij voorkomen in de natuur. Deze reactie kan dus alleen verlopen indien er tegelijktijd een reactie plaatsvindt waarbij de electronen worden geconsumeerd. De oxidator wordt ook wel elektronenacceptor genoemd Oxidatoren (met een voorbeeld van een bijbehorende reactie): Afnemende affiniteit Zuurstof: O 2 + 4 H + + 4 e - -> 2 H 2 O Denitrificatie: 2 NO 3- + 12 H + + 10 e - -> N 2 + 6 H 2 O Nitraatreductie naar ammonium: NO 3- + 10 H + + 8 e - -> NH 4+ + 3 H 2 O Mangaanreductie: MnO 2 + 4 H + + 2 e - -> Mn 2+ + 2 H 2 O IJzerreductie: Fe(OH) 3 + 3 H + + e - -> Fe 2+ + 3 H 2 O Sulfaatreductie: 2- SO 4 + 8 H + + 8 e - -> S 2- + 4 H 2 O Methaanvorming: CO 2 + 8 H + + 8 e - -> CH 4 + 2 H 2 O
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen
Vernatten van ijzerrijk veen NH 4 + Bodemadsorptiecomplex Fe 2+ Fe 2+ FeS SO 4 2- S 2- Org. Mat.(C/N/P) Fe(O)OH-P Fe 2+ FeCO 3 Fe 3 (PO 4 ) 2 NH 4 + Org. Mat.(C/N/P) PO 4 3- TIC HCO 3 - O 2 Org. Mat.(C/N/P) CO 2 Precipitatie Uitgassing NO 3 - N 2
Hoge of lage waterstanden?
Redox-wiel
Afplaggen toplaag???? Emsens et al., 2015
Afplaggen toplaag
Herstelveenvormende natuur Enkele foto s in de Oosterpolder (Groningen) waar veenmosgroei op gang is gekomen na afplaggen van de toplaag, vooral met soorten die voorkomen onder meer gebufferde omstandigheden.
Nog meer IJzer??
Nog meer IJzer??
Nog meer IJzer
Dank voor Uw aandacht!!!!!