Katjonu apmaiņas kapacitāte

Katjonu apmaiņas kapacitāte (CEC — cation exchange capacity) ir kopējais apmaiņas katjonu daudzums jeb kopējais negatīvais lādiņš, ko substrāts spēj saistīt ar virsmas lādiņu pie attiecīgas vides reakcijas pH.
Saistītie katjoni var tikt aizstāti ar citiem, piemēram, K var tikt aizstāts ar Ca un pretēji. Jo lielāka CEC, jo lielāks negatīvais lādiņš un vairāk katjonu var tikt saistīti.

Katjonu apmaiņas kapacitāti lieto, lai raksturotu augsnes auglību, augu barības vielu aizturēšanas spēju un augsnes spēju aizsargāt gruntsūdeņus no katjonu piesārņojuma.

Katjonu apmaiņas pamatā ir mālu minerālu un humusvielu negatīvi lādētās virsmas, uz kurām tiek absorbēti un aizturēti pozitīvi lādēti joni, kas ir atkarīga no pH, augsnes tekstūras, māla veida un humusvielu satura.

Mērvienības 
SI sistēmā katjonu apmaiņas kapacitātes mērvienība ir centimoli ūdeņraža uz kilogramu sausa substrāta (cmol/kg), taču parasti tiek lietota mērvienība — ūdeņraža miliekvivalenti uz 100 g sausa substrāta (meq+/100g).

Augsnes CEC 
Katjonu apmaiņas kapacitāte ir dinamiska augsnes ķīmisko sistēmu komponente, kas ietekmē augsnes struktūras stabilitāti, augu barības vielu pieejamību, augsnes pH un augsnes ķīmisko līdzsvaru mijiedarbībā ar augsnes mēslojumu. Tā raksturo arī augsnes auglību — spēju saistīt apmaiņas katjonus kā Ca, Mg, K, Cu, Zn un Fe. Jo lielāka CEC, jo auglīgāka augsne.

Augstākas CEC vērtības piemīt mazak erodētām augsnēm, kurās primārie minerāli lēnām tiek erodēti, atbrīvojot augu barības vielas.

Iežu granulometrija un CEC 
CEC pieaug, samazinoties minerālu daļiņu izmēriem, kas skaidrojams ar īpatnējās virsmas pieaugumu.

Smiltīm CEC vērtība ir ļoti zema, turpretim mālam tā ir vislielākā.

pH un CEC 
Augstāka katjonu apmaiņas kapacitāte ir bāziskā vidē un zemāka — skābā vidē, jo katjoni tiek aizvietoti ar ūdeņraža jonu.

Ja augsnei ir augsta CEC vērtība un tā satur daudz Ca, Mg, K un Na jonu, ir nepieciešams ievērojams daudzums H jonu, lai būtiski izmainītu pH, kā arī augsnes ķīmiskās un fizikālās īpašības — augsnei piemīt liela buferkapacitāte. Līdzīgi — ja augsne ar augstu CEC vērtību satur daudz H jonu, ir nepieciešams liels daudzums bāzisko katjonu, lai izmainītu tās īpašības.

Mālu CEC 
Mālu minerāliem piemīt augsta CEC, piemēram, smektītiem — 100—150, illītam — 10—40 un kaolinītam 3—15 cmol/kg to ķīmiskās struktūras dēļ. Visaugstākā CEC ir montmorilonītam (smektītu grupas mālam), turpretim viszemākā — ļoti erodētam kaolinītam. Mālu CEC uzlabojas, ja tajā ir liels humusvielu saturs.

1:1 struktūras māla minerāliem (kaolinīts) ir zemāka CEC, nekā 2:1 struktūras māla minerāliem (smektīti, illīts, vermikulīts, muskovīts)

Humusvielu CEC 
Humusvielām CEC ir lielāka nekā māliem — 200—400 cmol/kg, jo to koloīdiem ir liels negatīvais lādiņš. Humusvielu CEC ir 2—5 reizes lielāka kā montmorilonītam un līdz pat 30 reizes lielāka kā kaolinītam.

Skatīt arī 
 Anjonu apmaiņas kapacitāte
 Apmaiņas bāzu summa
 Māls
 Humusvielas
 Augsne

Atsauces 

Augsnes