Кауричев И.С., Гречин И.П. (ред.) Почвоведение

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение

Почвы

Черноземы

Минимальное

Максимальное

Каштановые

Минимальное

Максимальное

Сероземы

Минимальное

Максимальное

Микроэлементы, в мг на 1 кг почвы

Си в вы-

тяжке

н.

НС1

9,4

Zn в вы-

тяжке

н.

КС1

0,06

0,2

0,06

0,2

0,1

10,0

Мп в вы-

тяжке 0,1н.

SO.

1,5

125

Mo в ок-

Со в вы- салатной

тяжке

н. вытяжке

HNO,

(по Григ-

1 гу)

2,5

0,05

0,40

0,09

0,60

0,05

0,20

В в вод-

ной вы-

тяжке

0,4

1,5

0,5

0,9

0,1

0,6

По ориентировочным данным Г. Я. Ринькиса (1963), почвы харак-

теризуются как очень бедные подвижными формами микроэлементов

при следующем их содержании: медь<0,3; цинк<0,2; марганец<1; ко-

бальт<0,2; молибден<0,05; бор<0,1 мг на 1 кг почвы, а бедные —соот-

ветственно 1,5; 1; 10; 1; 0,15; 0,2. Очевидно, при указанном содержании

на таких почвах возможен эффект от применения микроэлементов в ка-

честве удобрений.

РАДИОАКТИВНОСТЬ ПОЧВ

Радиоактивность почвы обусловлена содержанием в ней радиоак-

тивных химических элементов. Различают естественную и искусствен-

ную радиоактивность почв.

Естественная радиоактивность. Этот вид радиоактивности вызы-

вается естественными радиоактивными элементами.

Все известные естественные радиоактивные элементы делят на сле-

дующие три группы (В. И. Баранов, Н. Т. Морозова, 1966).

Собственно радиоактивные элементы, все изученные изотопы ко-

торых радиоактивны. К ним относятся три семейства последовательно

превращающихся изотопов: урана — радия, актиния и тория. Промежу-

точными продуктами распада химических элементов этих семейств яв-

ляются как твердые, так и газообразные изотопы (эманации). Наиболь-

шее значение из этой группы элементов имеют уран (U

238

, U

235

), торий

(Th

232

радий (Ra

226

) и радон (Rn

222

, Rn

220

Изотопы «обычных» химических элементов, обладающие радио-

активными свойствами. К ним относятся калий (К

), рубидий (Rb

самарий (Sm

147

), кальций (Са

), цирконий (Zr

) и др. Ведущее зна-

чение из этой группы элементов имеет калий: он обусловливает наиболь-

шую величину естественной радиоактивности.

Радиоактивные изотопы, образующиеся в атмосфере под действи-

ем космических лучей, например тритий (Н

), бериллий (Be

, Be

)

и углерод (С

Естественные радиоактивные элементы представлены в основном

долгоживущими изотопами, с большим периодом полураспада — поряд-

ка 10

—10

лет. В процессе распада они испускают а- и р-частицы и

Y-лучи. Обычно эти изотопы находятся в крайне рассеянном состоянии.

Естественная радиоактивность почв зависит главным образом от

содержания урана, радия, тория и радиоактивного изотопа калия (К

100

Их энергия излучения составляет около 98% суммарной энергии излуче-

ния всех природных радиоактивных элементов.

В таблице 31 приводится содержание тория, урана и радия в поч-

вах СССР. Содержание радиоактивного калия (К.

) легко вычислить,

исходя из его валового запаса и изотопного состава. Содержание вало-

вого калия в почвах колеблется в пределах от 0,33% в песчаных до

2,64% в глинистых (С. А. Кудрин). Стабильные изотопы по весу состав-

ляют: К

—около 93,08% и К

— 6,9%, а радиоактивный К

—0,0119%.

ТАБЛИЦА 31

Содержание радиоактивных изотопов в почвах СССР

(по В. И. Баранову, Н. Т. Морозовой, 1966)

Элемент

Торий

Уран

Радий

Содержание в весовых процентах на воздушносухую почву

4-10-е— 16-10-*

•3-10-е —5,1-10-*

Ю-12—

1,7-Ю-

Валовое содержание радиоактивных элементов в почвах зависит

в основном от почвообразующих пород. Так, в почвах, сформировав-

шихся на продуктах выветривания кислых горных пород, радиоактив-

ных элементов содержится больше, чем в почвах, образовавшихся на

основных или ультраосновных породах. Почвы тяжелого механического

состава содержат радиоактивных элементов больше, чем почвы легкого

механического состава. Высокой радиоактивностью обладают суглини-

стые дерново-луговые почвы речных пойм, тогда как торфяноболотные

почвы, особенно верховых торфяников, характеризуются низким содер-

жанием радиоактивных элементов. Например, в торфяниках верховых

болот содержится тория (4—8) •

10~

радия (0,8—2,2)

•

10~

По профилю почв радиоактивные элементы распределяются обыч-

но довольно равномерно, хотя в некоторых случаях наблюдается их от-

четливая аккумуляция в иллювиальных и глеевых горизонтах.

По данным В. И. Баранова (1962), суммарная энергия излучений

почвы при среднем содержании в ней радиоактивных элементов (U, Th

и К) составляет 4,0128 мэв в 1 сек. на 1 г почвы. При этом энергия

а-излучения составляет 65%, энергия р-излучения— 28% и энергия

7-излучения — 7%. Р-излучение почв обязано главным образом К

-40

-излучение распределяется почти равномерно между торием, ураном

и калием. В почвах Армении естественная доля у -радиоактивности, вы-

званная калием, составляет 60—70% (В. Л. Ананян, 1962), в почвах

Харьковской области —56—90% (Н. К- Крупский, Э. И. Вешко, 1962).

В почвенном воздухе содержатся газообразные продукты распада

радиоактивных элементов — эманации. К ним принадлежат изотопы ра-

дона: радон (Rn

222

), торон (Rn

220

) и актинон (Rn

219

). Перечисленные

изотопы принадлежат к инертным радиоактивным газам. При распаде

они выделяют а-частицы и образуют ряд короткоживущих твердых р- и

у -излучателей, которые, оседая на окружающих веществах, придают им

так называемую наведенную радиоактивность. Эманации растворимы

в воде. Период полураспада их равен: у радона — 3,8 дня, у торона

—

54,5 сек., у актинона

—

3,9 сек.

Поступление эманации в почвенный воздух зависит от концентра-

ции радия, тория и актиния в почвах и породах и значения коэффици-

ента эманирования (отношения количества эманации, выделяемой в поч-

венный воздух, к полному количеству эманации, образовавшейся за тот

же период времени). В почвах он может изменяться от

до 99%.

101

Концентрация эманации в почвенном воздухе определяется про-

должительностью их жизни и скоростью газообмена почвенного возду-

ха с атмосферным, причем концентрация, например, радона в атмо-

сферном воздухе значительно меньше (в 100 раз и более), чем в поч-

венном воздухе.

В таблице 32 представлена концентрация радона и торона в поч-

венном воздухе.

ТАБЛИЦА 32

Концентрация эманации в почвенном воздухе

(по В. И. Баранову, Н. Г. Морозовой, 1962)

Почвы

Дерново-подзолистая

Серая лесная

Чернозем

Каштановая

Солонец среднестолбчатый

Коричневая горная

Торфяная

Глубина отбора

почвенного воз-

духа, в см

30—40

25—50

30—50

25—35

'25—35

Эманации, 10

0,4—0,7

3,7—4,0

2,3—3,5

1,5—1,67

3,67

2,4—3,0

0,07

кюри/см

Тп

0,07-0,43

2,7—3,0

2,33—3,83

2,96—3,33

2,34

1,43-2,94

0,07

Искусственная радиоактивность почв вызывается теми радиоактив-

ными изотопами, которые образуются в результате атомных и термо-

ядерных взрывов или являются отходами атомной промышленности.

При атомных взрывах в результате деления тяжелых ядер урана

235

, U

233

) и плутония (Ри

239

) образуется большое количество нбвых

радиоизотопов с периодом полураспада от долей секунды до многих лет.

Образующиеся радиоактивные вещества, попадая в воздушное прост-

ранство, переносятся на большие расстояния, постепенно выпадая на

земную поверхность, в том числе и на почву. В результате происходит'

глобальное загрязнение искусственными радиоизотопами. Загрязнение

отходами атомной промышленности имеет локальное значение.

Искусственные радиоизотопы, включаясь в биологический круго-

ворот веществ, попадают через растительную и животную пищу в орга-

низм человека, накапливаются в костях и других тканях, вызывая ра-

диоактивное облучение. Наибольшую опасность в биологическом отно-

шении представляют изотопы стронция (Sr

) и цезия (Cs

137

Искусственная радиоактивность почв обусловлена в основном Sr

и Cs

137

. Они представляют наибольшую опасность для человека, что оп-

ределяется большим периодом полураспада (28 лет у Sr

и 33 года у

137

высокой энергией излучения (оба они р-излучатели, a Cs

137

, кро-

ме того, и у-излучатель), способностью легко включаться в биологичес-

кий круговорот и попадать в организм человека.

Содержание и распределение Sr

и Cs

137

в почвах определяется

интенсивностью и характером их выпадения из атмосферы, свойствами

самих изотопов и почв и в целом совокупностью всех природных уело-'

вий (растительность, климат, рельеф).

Распределение выпадающих из атмосферы Sr

и Cs

137

по террито-

рии СССР зависит от широты местности. Максимальное выпадение на-

блюдается в пределах 30—50° с. ш.

По данным В. И. Баранова и его сотрудников, в поверхностном го-

ризонте почв (0—5 см) в 1959—1960 гг. содержание Sr

колебалось

в пределах 6,6—25,8 мкюри/км

(в среднем 14,1 и 17,8). Эти числа при-

мерно того же порядка, что и в почвах других стран северного полуша-

рия. В 1960 г. уровень содержания этого изотопа увеличился примерно

в 3 раза по сравнению с 1957 г. По состоянию на 1 июля" 1963 г. содер-

жание Sr

и Cs

137

в среднем по СССР составляло соответственно 44

и 86 мкюри/км

(В. Н. Чуркин, В. Ф. Брендаков).

102

В таблице 33 приводится содержание Sr

в некоторых типах почв

СССР. Высокое содержание Sr

в пойменных почвах объясняется тем,

что в пойму с водосборного бассейна дополнительно сносится поверх-

ностным и внутрипочвенными стоками некоторое количество стронция.

Послойное определение Sr

в различных почвах показало, что ос-

новная часть его (80—90%) сосредоточена в самом Верхнем горизон-

те — мощностью 0—5 см, а остальная часть распределяется до глубины

25—30 см.

ТАБЛИЦА 33

Содержание Sr

в различных типах почв европейской части СССР в 1961 г.

(Э.

Б. Тюрюканова, Ф. И. Павлоцкая, В. И. Баранов, 1966)

Почва

Дерново-подзолистая суглинистая

Торфяная переходного водораздельного бо-

лота

Чернозем типичный мощный

Суглинистый на лёссовидном суглинке

Генетический

горизонт

А*

Тз

Глубина, в см

0-5

5—20

20—30

0—5

5—10

10—20

0—2

2—5

5-20

20—30

Содержание,

в Ю-

кюри/см'

0,1—1,0 .

0,2—0,4

0,2—0.4

3,9

1.2

0,3

1—2

4,8

0,1—0,5

0,1-0,2

На хорошо проницаемых почвах Грузии при обилии осадков Sr

проникает до глубины 80 см (Н. Т. Кварацхелиа, Г. Г. Глонти, 1965).

Радиоактивный стронций по своим радиоактивным свойствам бли-

зок к кальцию, а радиоактивный цезий

—

к калию, поэтому в почве в их

поведении наблюдается некоторое сходство с указанными химическими

элементами. Закрепление и содержание Sr

и Cs

137

в почве зависит от

того,

в форме каких соединений они находятся (водорастворимые, ионо-

обменные, труднорастворимые), а также от свойств почвы. Значитель-

ная часть Sr

и Cs

137

содержится в обменном состоянии, при этом строн-

ций может легко вытесняться, а цезий способен поглощаться более проч-

но (необменно).

При возделывании сельскохозяйственных культур на почвах, за-

грязненных искусственными радиоизотопами, они извлекаются корня-

ми растений и накапливаются в урожае. Уменьшить поступление их

•растения можно соответствующими приемами. Для этого необходимо

знать содержание и поведение радиоактивных изотопов в почвах, а так-

же закономерности Их поступления в растения. Большой вклад в изу-

чение этих вопросов внесли В. М. Клечковский, И. В. Гулякин,

Е. В. Юдинцева, М. К- Мельникова и другие ученые.

Исследованиями показано, что Sr

по сравнению с Cs

137

интенсив-

нее поступает в растения, что объясняется различной степенью их за-

крепления в почве. Кальциелюбивые растения обычно поглощают боль-

ше Sr

, чем растения, бедные кальцием. Больше всего накапливают

стронция бобовые культуры, меньше

—

корнеплоды и клубнеплоды и

еще меньше

—

злаковые. Растения, содержащие больше калия, больше

поглощают Cs

137

На почвах легкого механического состава и бедных гумусом при

прочих равных условиях в растения больше поступает радиоактивных

изотопов, чем на почвах тяжелого механического состава и богатых гу-

мусом. Поступление Sr

в растения снижается на Окультуренных поч-

вах, при известковании и внесении удобрений. Резко снижают поступле-

ние Cs

137

в растения различные калийные удобрения, а поступление Sr

тормозится при внесении фосфатов щелочных металлов.

103

ГЛАВА VII

•

ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ

СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ

Твердая фаза почвы представляет собой полидисперсную

систему, состоящую из частиц разных размеров

—

от крупных (песок,

гравий) до мельчайших (илистых и коллоидных). Благодаря содержа-

нию тонкодисперсных частиц и пористости почва обладает способностью

задерживать те или иные вещества, приходящие с ней в соприкоснове-

ние.

Почвой задерживаются вещества в молекулярном и ионном состоя-

нии, тонкие и коллоидальные суспензии. Явление поглощения и удер-

живания веществ из почвенного раствора, а также коллоидально рас-

пыленных частиц, паров, газов и живых микроорганизмов получило

название поглотительной способности почв.

С поглотительной способностью связаны важнейшие особенности

почвообразовательных процессов и многие свойства, определяющие пло-

дородие почв.

Поглотительная способность почв оказывает большое влияние на

условия произрастания растений. Под влиянием последних в процессе

сельскохозяйственного использования наблюдается существенное из-

менение поглотительных свойств почв.

Явление поглощения получило научное объяснение благодаря тру-

дам Д. Т. Уэя (1850), Т. Грема (1860). Ван Беммелена (1878),

П. А. Костычева (1886), К. К. Гедройца (1909, 1922). Дальнейшее раз-

витие учения о поглотительной способности почв связано с работами

В.

Р. Вильямса, Г. Вигнера, И. Н. Антипова-Каратаева, С. Маттсона,

А. Н. Соколовского, Н. П. Ремезова, С. Н. Алешина, Н. И. Горбунова

и других исследователей.

ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ, ИХ СОСТАВ,

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА

Коллоидами называют частицы размером от 0,2 до 0,001 ц. Вслед-

ствие небольшой величины коллоидные частицы проходят через обыч-

ные фильтры, не оседают в воде, обнаруживают броуновское движение

и характеризуются рядом других свойств. В воде такие частицы дают

коллоидные растворы, или системы. Последние отличаются как от ис-

тинных (молекулярных) растворов, характеризующихся еще более мел-

ким размером частиц (<0,001(л), так и от грубых суспензий (частицы

крупнее 1[х). Коллоидные свойства начинают проявляться у частиц

размером меньше 1 ц. Поэтому выделяют так называемую предколло-

идную фракцию, объединяющую частицы размером от 1 до 0,2ц..

В природных условиях коллоидные частицы образуются двумя пу-

тями— конденсационным и дисперсионным. В первом случае коллоид-

ные частицы образуются вследствие физического или химического сое-

динения молекул или ионов. Дисперсионное образование коллоидных

104

*Иоиы

Дд+

О Ионы

Br'

Рис.

10. Кубическая кристаллическая

решетка бромистого серебра.

частиц происходит при механиче-

ском или химическом раздроблении

более крупных частиц.

Состав почвенных коллоидов.

Почвенные коллоиды по своей при-

роде делятся на минеральные, орга-

нические и комплексные (органо-

минеральные). Минеральная часть

почвенных коллоидов состоит из не-

большого количества тонкодисперс-

ных первичных минералов, главным

образом кварца и слюд, и в преоб-

ладающем большинстве — из вто-

ричных минералов. Последние раз-

деляются по строению на кристал-

лические и аморфные.

Вторичные минералы кристал-

лического строения чаще всего пред-

ставлены группой гидрослюд (ил-

лит, гидробиотит), группой монтмо-

риллонита (монтмориллонит, бей-

деллит, нонтронит), группой каоли-

нита (каолинит, галлуазит) и группой полуторных окислов (гетит, гиб-

бсит и др.). Минеральные коллоиды различаются по степени раздроблен-

ности, или дисперсности. Самой высокой степенью дисперсности отлича-

ются минералы группы монтмориллонита. К вторичным минералам

аморфного строения относятся гидраты окиси железа, алюминия и крем-

ния.

В различных почвах соотношение между кристаллическими и

аморфными коллоидами неодинаково. Для большинства почв мине-

ральные кристаллические коллоиды составляют 87—90%, а аморфные

10—13%

(А. Ф. Тюлин, 1950).

Органические коллоиды почв, отличающиеся высокой степенью

дисперсности, представлены основными группами гумусовых веществ:

гуминовыми кислотами, фульвокислотами и их солями.

Органо-минеральные коллоидные комплексы представлены преиму-

щественно соединениями гумусовых веществ с глинистыми и другими

вторичными минералами.

Строение почвенных коллоидов. Почвенные коллоиды вследствие

высокой степени дисперсности отличаются большой поверхностной энер-

гией. При взаимодействии почвенных коллоидов (дисперсной фазы)

с водой (дисперсионная среда) в системе возникают электрические си-

лы.

Вокруг коллоидных частиц в растворе образуется двойной электри-

ческий слой, состоящий из зарядов противоположного знака.

Представление о генезисе двойного электрического слоя можно по-

лучить на примере простейшего кристаллического коллоида — броми-

стого серебра, имеющего кубическую решетку (по Г. Вигнеру, 1929).

Каждый ион, расположенный внутри кристаллической решетки (рис. 10),

связан с шестью соседними ионами противоположного заряда. Он пол-

ностью уравновешивает свою атомную энергию и находится в состоя-

нии покоя. На поверхности решетки ионы связаны менее чем с шестью

противоположно заряженными ионами, и поэтому их электрические за-

ряды компенсированы не полностью: на гранях у ионов остается несвязан-

ной '/в их валентности, на ребрах —

, а в углах кристаллической

решетки

—

/б их валентности. Наличие неизрасходованных частей валент-

ности («остаточных валентностей»), увеличивающихся при раздробле-

нии вещества, обусловливает появление электрического поля, вызываю-

щего притягивание ионов из раствора, то есть их поглощение. Если кри-

105

сталл притягивает из раствора равное количество катионов и анионов,

то наблюдается его рост. В растворе создаются условия, когда *кристадл

поглощает преимущественно катионы или анионы. Закрепляются те ио-

ны,

которые дают при взаимодействии с ионами кристаллической ре-

шетки труднорастворимые соединения. Например, если в растворе бу-

дут находиться ионы Ag

и N0^", то произойдет преимущественное

^при-

соединение Ag

, Дающее труднорастворимое соединение AgBr; если же

в растворе будут ионы К

и Вг~, то произойдет присоединение Вг~.

В результате присоединения ионов к поверхности кристаллической

решетки вокруг коллоида возникает слой катионов или анионов, при-

тянутых из окружающего раствора и удерживаемых остаточными ва-

лентностями ионов, расположенных на поверхности решетки. Каждый

притягиваемый ион несет электрический заряд, который не полностью

расходуется на связь й поверхностными ионами кристаллической ре-

шетки. Расход электрической энергии у отдельных ионов зависит от ме-

ста взаимодействия их с ионами кристаллической решетки. Он колеб-

лется от 7б до

/в их заряда, равного для одновалентных ионов 4,77- Ю

-10

электростатических единиц. Остающийся избыток электрической энер-

гии сообщает кристаллу (коллоиду) электрический заряд. Величина

последнего тем выше, чем больше присоединено ионов и выше их ва-

лентность. Ионы, закрепленные на коллоиде силами остаточных валент-

ностей, составляют внутренний электрический слой частицы. Он полу-

чил название потенциалопределяющего слоя. В результате различия

зарядов коллоида с потенциалопредедяющим слоем

окружающего рас-

твора возникает разность потенциалов, которая носит название элект-

ростатического или термодинамического потенциала.

Коллоидная частица, обладая высоким потенциалом, не может су-

ществовать в растворе в таком виде. Избыток электрической энергии,

сообщенной частице потенциалопределяющим слоем, компенсируется

притягиванием из окружающего раствора ионов с противоположным

знаком заряда. Эти ионы образуют вокруг коллоидной частицы второй,

внешний слой, называемый слоем противоионов, или компенсирующих

ионов. В отличие от ионов внутреннего слоя, прочно удерживаемых си-

лами свободных валентностей, слой противоионов, удерживаемый элек-

тростатическими силами, неодинаков по плотности: часть ионов притя-

гивается коллоидом с большей силой и располагается более плотно,

нейтрализуя значительную часть электрического заряда, сообщенного

ио-

нами внутреннего слоя; другая часть ионов находится вне пределов

влияния электростатических сил. Разность потенциалов той части жид-

кости, которая непосредственно связана с поверхностью коллоида и в

которой сосредоточены прочно удерживаемые компенсирующие ионы,

и окружающего раствора получила название электрокинетического

потенциала, или дзета-потенциала. Коллоидную частицу вместе с внут-

ренним и внешним слоями ионов Г. Вигнер называл мицеллой.

Н. И. Горбунов (1948) предложил обобщенную схему строения

коллоидной мицеллы (рис. 11). Вокруг ядра мицеллы, которое может

быть разнообразным по составу и строению, прочно удерживается слой

ионов, несущий заряд

— слой

потенциалопределяющих ионов. Ядро ми-

целлы вместе со слоем потенциалопределяющих ионов, прочно удержи-

ваемых силами остаточных валентностей, называется гранулой. Между

гранулой и раствором, окружающим коллоид, возникает электростати-

ческий потенциал, под влиянием которого ионы притягиваются из рас-

твора. Компенсирующие ионы располагаются вокруг гранулы двумя сло-

ями. Ионы, удерживаемые электростатическими силами, образуют не-

подвижный слой компенсирующих ионов. Ядро мицеллы вместе со слоя-

ми потенциалопределяющих ионов и неподвижных компенсирующих

ио-

нов называется коллоидной частицей. Между коллоидной частицей и ок-

ружающим раствором возникает электрокинетический потенциал, под

106

Рис.

11. Схема строения коллоидной мицеллы (поН. И. Гор-

бунову).

влиянием которого находится второй слой компенсирующих ионов

—

диффузный слой.

В приведенных схемах коллоидной мицелле для наглядности при-

дана шарообразная форма. В действительности коллоидные частицы

имеют вид пластинок, дисков, палочек, иголок. Структура расположе-

ния внешних слоев ионов у них более сложна. Она может быть пред-

ставлена в виде роя облака ионов.

Коллоидная мицелла характеризуется электронейтральностью. Но

в связи с тем, что основная масса ее принадлежит грануле, заряд по-

следней рассматривается как заряд всего коллоида. Отрицательно за-

ряженные гранулы имеет большинство глинистых минералов, коллоид-

ная кремнекислота, органические коллоиды. Гидроокиси железа и алю-

миния в кислой среде имеют положительный заряд гранул.

В природных условиях возникновение заряда на поверхности кол-

лоида обусловлено либо присоединением ионов, либо их- диссоциацией

в окружающую среду. Механизм образования двойного электрического

слоя вокруг коллоидной частицы в результате присоединения ионов уже

рассмотрен на примере бромистого серебра.

С. Н. Алешин на основании представлений А. В. Думанского (1948)

о строении коллоидной мицеллы дал следующее объяснение возникнове-

нию заряда при диссоциации ионов. Твердая частица заряжается от-

рицательно вследствие частичной диссоциации ею щелочных и щелочно-

земельных катионов в жидкую дисперсионную среду. Эти катионы и

образуют слой противоионов. Благодаря высокому потенциалу электри-

ческого поля, созданного слоем потенциалопределяющих ионов, около

поверхности гранулы образуется слой ориентированных (дипольных) мо-

лекул воды. Последний лишь незначительно понижает электрический

потенциал поля, и поэтому за слоем воды образуется слой противоио-

нов.

Противоионы, расположенные ближе к слою потенциалопределяю-

107

Рис.

12. Схема строения двойного электрического слоя вокруг дисперсной

частицы (по С. Н. Алешину):

/—ядро;

—

слой потенциалопределяющих ионов; 3

—

адсорбционный слой воды;

4 — прочносвязанный слой противоионов (обменные ионы); 5

—

подвижный (диффуз-

ный) слой противоионов; 6

—

интермицеллярная жидкость.

щих ионов, удерживаются электростатическими силами относительно

прочно. Противоионы,

как и

ионы, находящиеся

интермицеллярной

жидкости, гидратированы диполями воды.

Появление зарядов

различных коллоидов обусловливается

их хи-

мическим составом

структурными свойствами.

двухслойных мине-

ралах группы каолинита

и в

трехслойных минералах группы монтмо-

риллонита присоединение катионов может проявляться

результате

возникновения электрического заряда

при

освобождении валентностей

краевых ионов кислорода

на

местах разрыва связей. Отрицательные

за-

ряды могут появляться

на

поверхности пластинок таких коллоидов

результате изоморфного замещения четырехвалентного кремния трех-

валентным алюминием,

также алюминия двухвалентными катиона-

ми — железом, магнием

(рис.

13).

гидрослюд заряды появляются

в ре-

зультате изоморфного замещения ионов

кристаллической решетке.

Коллоидная кремнекислота является устойчивым отрицательно заря-

женным коллоидом,

котором электрический потенциал создается бла-

годаря диссоциации ионов водорода

(рис. 14).

Коллоиды органической природы (гуминовые кислоты

фульвокис-

лоты) проявляют способность присоединения благодаря наличию функ-

циональных групп, диссоциирующих водород, таких

как

карбоксильные

(СООН)

фенолгидроксильные

(ОН), а

также карбонильных

(СО),

характеризующихся двойной кислородной связью.

108

Рис.

13. Схема появления свободных отрицательных зарядов

в решетке монтмориллонита в результате замещения алюминия

магнием, кремния алюминием (по Ф. В. Чухрову).

Наибольшей способностью к диссоциации обладает водород карбок-

сильной группы, затем фенолгидроксильной. Электростатический заряд,

возникающий вследствие диссоциации ионов водорода у молекул гу-

мусовых кислот, компенсируется присоединением катионов из окружаю-

щего раствора (рис. 14). Наличие в гумусовых кислотах свободной кар-

бонильной группы, имеющей двойную кислородную связь, также обу-

словливает проявление электрокинетических свойств этих органических

коллоидов.

Свойства почвенных коллоидов. Одним из важнейших свойств

коллоидов является их способность в определенных условиях среды

диссоциировать в окружающий раствор ионы, удерживаемые электро-

кинетическими силами.

В зависимости от знака заряда коллоиды делятся на ацидоиды и ба-

зоиды. Ацидоидами называются коллоиды, несущие отрицательный за-

ряд и диссоциирующие в раствор Н+-ионы. Такие коллоиды характе-

Рис.

14. Схема строения мицелл:

—

кремнекислоты; 2

—

гуминовой кислоты (по Н. И. Горбунову).

109