Клебанович Н.В. (сост.) Почвоведение и земельные ресурсы

Подождите немного. Документ загружается.

гидролиза слабых кислот и оснований. Возникает вследствие того, что на границе

соприкосновения почвенных частиц и почвенного раствора появляется свободная

поверхностная энергия, величина которой тем больше, чем выше степень раз-

дробленности твердого вещества и больше удельная поверхность частиц. Она вы-

зывает притяжение или отталкивание поверхностью частиц целых молекул, а

также основных продуктов гидролитического расщепления солей слабых кислот и

сильных оснований. При этом происходит чисто физическое поглощение почвой

целых молекул без качественного их изменения.

Вследствие этого процесса некоторая часть растворимых соединений погло-

щается и закрепляется почвой. Поглощение, при котором молекулы вещества

притягиваются из раствора твердыми почвенными частичками и концентрируют-

ся у самой их поверхности, называется положительной адсорбцией. При этом на

границе раздела дисперсионной частицы и среды появляется повышенная концен-

трация молекул по сравнению с остальной средой. Положительная адсорбция ха-

рактерна для органических кислот, спиртов, алкалоидов. В почве имеет место

также отрицательная адсорбция, когда растворенные в воде вещества поглоща-

ются почвой слабо или не поглощаются вообще. При этом на границе раздела

дисперсионной фазы и среды появляется более низкая концентрация по сравне-

нию с остальным раствором. К таким веществам относятся хлориды и нитраты.

Вследствие низкого поглощения они легко мигрируют по почвенному профилю и

выносятся из почвы с водой.

– физико-химическая (обменная) – свойство обменивать некоторую часть

содержащихся в твердых фазах почвы катионов на эквивалентное количество ка-

тионов, находящихся в почвенном растворе. Сущность этого процесса заключает-

ся в том, что соли и кислоты, присутствующие в почвенном растворе, в значи-

тельной степени диссоциированы на катионы и анионы. При этом каждый катион

диссоциированной молекулы несет положительный заряд, каждый анион – отри-

цательный. Молекулы NaCl распадаются на Na

и Cl

, КCl на К

и Cl

, НCl на Н

и Cl

. При взаимодействии твердой фазы почвы с почвенным раствором почвен-

ные коллоиды, заряженные в большинстве случаев отрицательно, поглощают по-

ложительно заряженные ионы – катионы. Поглощенные катионы удерживаются

на поверхности почвенных частиц весьма прочно и могут быть вытеснены обрат-

но в раствор только другими катионами. Вследствие этого процесс поглощения

ионов из раствора является процессом обмена катионов на поверхности коллои-

дов. При этом, реакция обмена катионов является обратимой. Любой поглощен-

ный почвой катион при соответствующих условиях может снова перейти в рас-

твор:

[

]

[

]

2 CaClпочваCINHСапочва

+⇔+

Изучая физико-химическую поглотительную способность почв, К.К.Гедройц

установил следующие основные законы: 1) катионный обмен между почвой и

раствором происходит в эквивалентных отношениях; 2) обмен катионов происхо-

дит очень быстро, почти мгновенно; 3) реакция обмена обратима.

– химическая – это способность почвы закреплять поступающие в раствор

ионы в форме труднорастворимых или нерастворимых соединений, которые вы-

падают в осадок и примешиваются к твердой фазе почвы.

Закрепление ионов в результате химического поглощения происходит в том

случае, когда в почвенном растворе содержится растворенная соль. Она способна

вступать в химические реакции с ионами и образовывать нерастворимые или мало

растворимые соединения, которые будут удерживаться в почве от вымывания.

Например, химическая реакция между находящимися в почвенном растворе

легкорастворимыми солями Na

и CaCl

дает нерастворимые соединения,

прочно удерживаемые почвой.

↓+=+ NaClPOCaNaPOCaCl 6)(23

24342

Примером этого может служить также уравнение:

(

)

(

)

↓+=+

433

343

632 POCaKNONOCaPOK

Однако не все растворимые минеральные соединения могут химически по-

глощаться почвами. К этой категории относятся вещества, которые при взаимо-

действии с другими соединениями не дают нерастворимых или труднораствори-

мых образований.

- биологическая – это поглощение и закрепление в телах живых организмов

различных веществ из почвенного раствора. Минеральные соли, находящиеся в

почве или поступившие туда из вне в виде удобрений, используются микроорга-

низмами и растениями, что предохраняет их от вымывания. После отмирания ор-

ганизмов эти соединения как бы поглощаются почвой и могут быть использованы

повторно. Кроме этого, корневые системы и микроорганизмы выделяют СО

другие органические кислоты, которые растворяют нерастворимые в воде мине-

ралы и химические соединения. Особенностью этого поглощения является изби-

рательность усвоения из растворов важнейших для организма веществ. При этом

необходимые для организма вещества могут иметь минимальные концентрации

по сравнению с другими соединениями. Поэтому в верхних горизонтах почв вме-

сте с гумусом аккумулируется целый ряд химических элементов (азот, фосфор,

кальций и др.), которые являются обязательными составляющими живой субстан-

ции.

К.К.Гедройц многолетними исследованиями установил, что явления погло-

щения в основном связаны с большой удельной поверхностью тонкодисперсных

коллоидальных частиц почвы. По мере уменьшения диаметра частиц почвы воз-

растает удельная поверхность и, соответственно, возрастает количество погло-

щаемых катионов, которая достигает максимума при диаметре гранулометриче-

ских фракций < 0,22µ.

Всю массу тонко раздробленных частиц, состоящих из органических, орган-

но-минеральных и минеральных соединений, обуславливающую поглотительную

способность почвы, называют почвенно-поглощающим комплексом (ППК). В

основном ППК состоит из частиц и компонентов почвы, находящихся в состоянии

коллоидов. Под коллоидами понимают любое вещество в состоянии высшей сте-

пени раздробленности (дисперсности) и представляющие собой агрегат из сово-

купности многих молекул. К коллоидам принято относить вещества, отдельные

частички которых имеют размеры от 0,1 μ (микрона) до 1 mμ (миллимикрона).

Для наглядности, что же представляют собой коллоиды, можно остановиться на

следующем опыте.

Если взять небольшое количество чернозема, поместить в цилиндр, залить

водой, взболтать и оставить на некоторое время, то можно заметить следующее:

жидкость в верхней части цилиндра светлеет, становиться прозрачной - это моле-

кулярный раствор; в нижней части цилиндра находятся частицы во взвешенном

состоянии, они еще не успели опуститься на дно цилиндра - это суспензия; в

средней части цилиндра раствор слабоокрашенный, мутный, он долго не оседает,

проходит через обыкновенный фильтр - это коллоидный раствор или часть черно-

зема, находящегося в коллоидном состоянии.

Коллоидный раствор следует отличать от суспензий и молекулярных рас-

творов. Коллоидные частички, в отличие от взвеси, не видны в микроскоп и про-

ходят через бумажный фильтр. Однако в отличие от молекулярных (истинных)

растворов, коллоидные растворы не проходят через растительные перепонки и

поры животных.

Почвенные коллоиды в природных условиях могут образовываться различными

путями: а) путем дробления, разрушения и выветривания горных пород; б) в ре-

зультате конденсации отдельных молекул, химических реакций (образование

гидрозолей); в) вследствие накопление перегнойных веществ биологическим

путем.

С химической точки зрения почвенные коллоиды могут быть разделены на

три группы: минеральные, органические, органо-минеральные.

Минеральные коллоиды представлены главным образом коллоидально-

распыленными алюмосиликатами, гидратами окиси железа и алюминия, кол-

лоидальной кремниевой кислоты, а также соединениями закиси железа, окислов

марганца и др.

Минеральная часть, преобладающая в составе почвенных коллоидов, состо-

ит в основном из вторичных минералов и аморфных веществ. Из первичных ми-

нералов в коллоидной фракции в небольших количествах встречается кварц и

слюды. К вторичным минералам с кристаллической структурой, часто встречаю-

щимся в почвенной коллоидной фракции, принадлежат глинные минералы груп-

пы гидрослюд (иллит, гидробиотит), группы монтмориллонита (монтмориллонит,

бейделит, нонтронит), обладающие наибольшей дисперсностью, а также группы

каолинита (каолинит, галлузит).

Аморфные вещества коллоидной фракции представлены окисями железа,

алюминия, кремния, а так же продуктами их взаимодействия. В почвах могут об-

разовываться промежуточные формы коллоидов между кристаллами и аморфны-

ми веществами. Относительное соотношение между кристаллическими и аморф-

ными веществами коллоидных фракций различается в зависимости от типов почв.

Органические коллоиды являются составной частью перегноя и образуются в

результате гумификации животных и растительных остатков. Минеральные и ор-

ганические коллоиды, вступая во взаимодействие, дают коллоиды более сложного

состава – органо-минеральные коллоидальные соединения, которые представлены

соединениями алюминия и железа, а так же с частицами глинистых минералов.

По отношению к воде коллоиды можно разделить на две группы: гидрофиль-

ные и гидрофобные. Такие коллоиды, как кремниевая и гуминовая кислота, ад-

сорбируют на своей поверхности молекулы жидкой фазы почвенного раствора и

окружают себя водной оболочкой, относятся к гидрофильным коллоидам. Гидро-

фильные коллоиды отличаются способностью сильно набухать в воде и оставать-

ся устойчивыми в состоянии коллоидального раствора. В почве так же могут

встречаться коллоиды, которые не могут адсорбировать молекулы воды, которые

носят название гидрофобных. Гидрофобные коллоиды характеризуются незначи-

тельным набуханием, способностью свертываться и переходить в осадок. Поч-

венные коллоиды могут относиться к одной из групп или занимать промежуточ-

ное положение. Гидрофильность коллоидов повышается с увеличением степени

их дисперсности. Органические коллоиды более гидрофильны, чем минеральные.

В жидкой среде при образовании гидрозолей химическим путем в зависимо-

сти от характера ионной оболочки мицеллы ряд коллоидов получает определен-

ный электрический заряд – положительный или отрицательный. Коллоиды, кото-

рые получают отрицательный заряд, образуют кислотные золи - ацидоиды, поло-

жительный заряд - базоиды. Положительный или отрицательный заряд коллоид-

ной частицы зависит от строения мицеллы (рис.7.2.1.).

Коллоидные молекулы окружены двумя слоями зарядов. Первый слой, отве-

чающий собственно заряду молекулы, примыкает к ее ядру и является замкнутым.

У электроотрицательных коллоидов он имеет отрицательный заряд, у электропо-

ложительных - положительный. Второй слой противоположного знака соответст-

вует поглощенным ионам. По мере удаления от центра молекулы он становится

все более диффузными.

Рис. 14.1. Схема строения коллоидных молекул.

К группе ацидоидов относится коллоидальный кремнезем, глинистые мине-

ралы, перегнойные кислоты и вообще основная часть почвенных коллоидов. Поч-

венные суспензии, как правило, заряжены отрицательно. Базоиды в почве встре-

чаются крайне редко. Положительный заряд часто имеют гидраты окиси Fe и Al.

К амфолитоидам относятся окислы Fe и Al, а также протеиновые вещества поч-

венного перегноя. Как правило, почвенные коллоиды имеют отрицательный за-

ряд.

В почвах так же встречаются коллоиды, которые могут изменять свой заря

на положительный или отрицательный в зависимости от реакции среды. Они но-

сят название амфолитоидов. Коллоиды также могут находиться в двух различ-

ных состояниях: 1) в состоянии коллоидального раствора (псевдораствора) - золя;

2) в состоянии хлопьевидного или аморфного осадка - геля. Коллоидальный рас-

твор обычно называют гидрозолем. Коллоидальные растворы из состояния гидро-

золей могут переходить в гель и наоборот. В состоянии золя находятся коллоиды,

имеющие заряд. Когда коллоид теряет этот заряд или он понижается настолько,

что сила притяжения становится больше силы отталкивания, отдельные коллоид-

ные частички начинают “сцепливаться” друг с другом в крупные агрегаты и вы-

падают в осадок. Этот процесс носит название коагуляции. Обратный процесс пе-

рехода геля во взвешенное состояние носит название пептизация. Процесс пеп-

тизации заключается в том, что ионы электролита адсорбируются на поверхности

коллоидальных частиц, в результате возрастает электрокинетический потенциал,

увеличивается степень гидратации, вокруг частиц образуется гидратная оболочка,

это приводит к разрыву связей и переходу пептизируемого осадка в раствор.

Процесс коагуляции происходит при взаимодействии коллоидов с электро-

литами (растворами солей, кислот, щелочей). Сущность этого процесса заключа-

ется в том, что электролиты распадаются в растворе на ионы, при этом катионная

часть приобретает положительный заряд, анионная – отрицательный. Эти ионы

диссоциированных молекул, встречаясь в растворе с коллоидами, нейтрализуют

их заряды. При этом коллоиды с отрицательным зарядом будут каогулироваться

катионами, а положительно заряженные коллоиды – анионами. Так как в почве

преобладают отрицательно заряженные коллоиды, то их коагуляция может про-

исходить под действием положительно заряженных катионов почвенного раство-

ра. При этом коагулирующая способность катионов, начиная от лития до алюми-

ния, возрастает по мере увеличения их атомного веса и зависит от валентности.

Это зависит от величины так называемого порога коагуляции - концентрации, при

которой золь переходит в гель. Одновалентные катионы слабее двухвалентных.

По степени возрастания коагуляционной способности катионы располагаются в

следующем порядке: Li

> Na

> NH

> K

> H

> Mg

> Ca

> Al

+++

> Fe

+++

. При

коагуляции степень дисперсности уменьшается, а при пептизации увеличивается.

Коагуляция может быть обратимой и необратимой. Обратимой является коа-

гуляция, вызванная воздействием одновалентных катионов Na

, K

, H

. В этом

случае гель может снова перейти в раствор. Необратимой является коагуляция,

вызванная двух- и трехвалентными катионами Mg

, Ca

, Al

+++

, Fe

+++

. Если осаж-

дение или свертывание коллоидов вызвано одновалентными катионами, то такая

коагуляция будет непрочной. Коагуляция, вызванная двух- и трехвалентными ка-

тионами, отличается большой прочностью и устойчивостью. Щелочи однова-

лентных катионов могут вызывать пептизацию почвенных коллоидов.

Коагуляция происходит под влиянием высокой температуры, действием

электролитов, при взаимодействии двух разноименно заряженных коллоидов. В

природных условиях коагуляцию почвенных коллоидов может вызывать низкая

температура. В почвах при смешивании двух золей, из которых один имеет поло-

жительный заряд, а другой - отрицательный, может происходить взаимная коагу-

ляция. Это явление происходит вследствие взаимного притяжения противопо-

ложно заряженных частиц. Взаимная коагуляция играет большую роль в жизни

почвы, значительная часть почвенных коллоидов является результатом взаимной

коагуляции положительных золей Fe(OH)

и Al(OH)

c отрицательными золя пе-

регнойных кислот и SiO

При взаимной коагуляции двух коллоидов порога коа-

гуляции не наблюдается. В природных условиях процессы коагуляции почвенных

коллоидов могут происходить под влиянием дегидратации.

14.1. Адсорбционные свойства почвенных коллоидов.

Адсорбция - изменение концентрации вещества на поверхности раздела двух

фаз в связи с особыми свойствами поверхностного слоя. В почвах встречаются

два типа поверхностей раздела фаз: 1) твердое тело – газ и 2) твердое тело - жид-

кость. Адсорбироваться могут газы, жидкости и вещества, растворенные в жидко-

сти.

У молекул, находящихся на поверхности, не полностью насыщены силы вза-

имного притяжения, за счет которых притягиваются частицы из газовой или жид-

кой среды. В жидкой фазе электроотрицательные почвенные коллоиды удержи-

вают вокруг своих молекул катионы, которые сопровождают молекулу при ее

движении. Среди катионов встречаются ионы Н

, металлические катионы Ca

, K

, Na

, положительные ионы NН

, Mn

, Cu

, Zn

, в кислых почвах –

+++

. Эти ионы называются обменными, так как могут участвовать в процессах

обратимого обмена с ионами почвенного раствора. Обмен между поглощенными

ионами и ионами почвенного раствора происходит непрерывно, при этом между

ними устанавливается кинетическое равновесие. Все ионы поглощаются одинако-

во интенсивно. Поглощение зависит от валентности, степени гидротации и других

причин. Гидротированные ионы поглощаются менее энергично, чем негидротиро-

ванные. Поливалентные легче, чем одновалентные. По уменьшению активности

поглощения ионы располагаются в следующем порядке: Al, Ca, Mg, Н, К, Na.

Вода, адсорбированная на поверхности почвенных частичек, приобретает

особые свойства. На поверхности твердых частичек молекулы воды удерживают-

ся под воздействием сил электростатического притяжения между ионами, распо-

лагающихся на поверхности твердых частиц и диполяции воды. Поляризацион-

ные силы притягивают несколько слоев диполей воды. По мере удаления слоя ди-

полей воды от почвенной частички, ориентация и сила их притяжения ослабляет-

ся. Силы притяжения поверхностного слоя почвенных частиц действуют на рас-

стояние, равное нескольким диаметрам молекул воды. Адсорбированный слой во-

ды на поверхности частичек теряет свою подвижность и сильно уплотняется. Ес-

ли в обычных условиях плотность воды составляет 1, то здесь она достигает 1,7

г/см

, что соответствует давлению в несколько десятков тысяч атмосфер. В ре-

зультате высокой плотности воды она замерзает при температуре -78

С, не обла-

дает электропроводностью, не содержит растворенных веществ, т.е. представляет

собой “не растворяющий объем”.

Адсорбция может быть положительной, при которой увеличивается концен-

трация вещества в поверхностном слое, и отрицательной - уменьшение концен-

трации вещества в поверхностном слое. Явление адсорбции жидкости сопровож-

дается выделением тепла, которая называется теплотой смачивания.

Отношение теплоты, выделившейся при смачивании водой, к теплоте смачи-

вания бензола (gН

О : g бензол) называется мерой гидрофильности. Различные

компоненты почвы имеют не одинаковую меру гидрофильности (табл.14.1).

Адсорбционные свойства почв зависят от удельной поверхности почвенных

частиц, поэтому, чем тяжелее гранулометрический состав почв, тем большая их

поглотительная способность. Адсорбционные свойства наиболее резко выражены

у глинистых почв, менее - у суглинистых и песчаных.

Таблица 14.1. Гидрофильность почвенных компонентов (М.В. Чапек).

Теплота смачивания кол/г почвы Почвы

и их компоненты

водой бензолом

Гидрофильность

gН

О : g бензол

SiO

· nH

O 5,49 2,70 2,04

· nH

O 11,68 3,65 3,11

· nH

O 9,05 2,87 3,15

Чернозем прокаленный 3,46 0,91 3,80

Чернозем исходный 8,18 0,63 13,0

Торф 50% разложения 25,0 1,0 25,0

Газы могут адсорбироваться сухой почвой. Их адсорбция заключается в кон-

денсации газа вокруг коллоидной частицы. Адсорбция газа сопровождается выде-

лением тепла. Газы, входящие в состав воздуха, поглощаются почвой с различной

интенсивностью. Поглощению газов противостоит явление смачивания, т.е. сма-

чивание будет происходить только тогда, когда сконденсированные на поверхно-

сти частицы газы будут вытеснены жидкостью.

Из составляющих частей воздуха, наиболее сильно адсорбируются водяные

пары Они, конденсируясь на поверхности частичек, дают начало образования

водной пленки, которая называется гигроскопической влагой. Так как в воздухе

над почвой и в почве всегда содержится некоторое количество водяных паров, по-

этому почва в естественных условиях не пересыхает до потери гигроскопической

влаги.

14.2. Поглощение катионов почвой.

Сущность реакции катионного обмена состоит в том, что катионы внешнего

раствора вытесняют из почвы поглощенные ионы, а сами поглощаются почвой в

эквивалентных количествах. Реакция катионного обмена обратимая и может про-

текать по следующей схеме:

[ ] [ ]

24 CaCIППКNaCIППК

+⇔+

Поглощение катионов почвой характеризуется показателем емкости обмена

катионов (ЕКО), которые представляет себя как способность почв удерживать то

или иное количество катионов в обменной форме. ЕОК выражается в мг-экв на

100 г почвы. Величина ЕОК определяется рядом факторов, из которых наиболь-

шее значение имеют гранулометрический, химический и минералогический со-

став почвенных коллоидов, кислотно-щелочная реакция почвы.

Одним из основных факторов, оказывающих влияние на величину поглоще-

ния катионов, является количество предколлоидной и коллоидной фракции (раз-

мер частиц с диаметром < 0,001мм). В связи с этим емкость поглощения катионов

у глинистых почв выше, чем у песчаных. Однако выявить корреляционную зави-

симость между количеством поглощенных катионов и содержанием частиц или-

стой фракции не представляется возможным вследствие разнообразного характе-

ра почвенных коллоидов.

Влияние реакции среды на емкость обмена катионов проявляется в том, что с

повышением рН повышается величина емкости поглощения. Для ацидоидов это

объясняется тем, что ионы Н

внешнего слоя при разной величине рН замещаются

по-разному. У амфолитоидов с повышением рН окружающего раствора повыша-

ется отрицательный заряд и соответственно - поглотительная способность.

Скорость обмена катионов зависит от их расположения на внешней поверх-

ности частиц. Если катионы расположены на поверхности частиц, то реакция об-

мена протекает почти мгновенно. В случае, когда катионы располагаются в меж-

пакетных пространствах, для установления равновесия реакции обмена требуется

значительное время (до нескольких суток).

Равновесие между катионами почвенных коллоидов и окружающего их рас-

твора зависит от многих факторов, основными из которых являются: 1) свойства

катионов, 2) свойства адсорбентов и 3) свойства растворов.

Из свойств катионов основное значение имеет валентность. С ее увеличе-

нием повышается способность катионов к внедрению в компенсирующий слой

отрицательных коллоидов (табл.14.2).

Таблица 14.2. Способность к внедрению различных катионов (по К.К. Гейдройцу).

Li Na NH

K Mg Ca Al Fe

3,8 4,5 6,5 6,8 7,7 10,2 16,7 18,7

В одних и тех же условиях одновалентные катионы внедряются в меньших

количествах, чем двухвалентные, а двухвалентные меньше, чем трехвалентные

< M

). Это объясняется тем, что многовалентные ионы образуют с

анионами потенциалопределяющего слоя менее диссоциирующие соединения,

чем одновалентные. Ионы одной и той же валентности имеют неодинаковую спо-

собность к внедрению, что объясняется размерами их гидрационных оболочек. У

ионов с одинаковой валентностью, но с различными радиусами, плотность на-

пряжения повышается с уменьшением радиуса. Ионы с малыми радиусами притя-

гивают большее количество диполей воды и имеют вместе с гидрационной обо-

лочкой больший размер, чем ион больших размеров. Наличие большей гидраци-

онной оболочки ослабляет адсорбционную способность катиона, у одновалентных

катионов она возрастает в ряду Li < Na < К ≤ NH

, у одновалентных - Mg < Са.

Ион Н

со своей способностью к внедрению занимает особое положение. В

водных растворах в свободном виде протон Н

не существует, а присоединяет мо-

лекулу воды, образует ион гидроксония Н

О с диаметром 1,35 Ǻ. В связи с малым

размером н внедряется сильнее одно-, в некоторых случаях - и двухвалентных ка-

тионов.

Одновременно с поглощением катионов из раствора в эквивалентных коли-

чествах вытесняются катионы из компенсирующих слоев. Способность к вытес-

нению, как и способность к поглощению, у разных катионов различна. В данном

случае наблюдается следующая закономерность: чем легче катион поглощается,

тем труднее он вытесняется. Например, одновалентные катионы легче вытесня-

ются, чем двухвалентные и т.д.

Это объясняется теми же факторами, что и их поглощение (степенью диссо-

циации и величиной гидрационной оболочки). Способность вытесняться у одно-

валентных ионов падает в ряду Li > Na > NH

≥ K > H, у двухвалентных: Mg > Ca.

На поглощение ионов большое влияние оказывают химический состав и

структура адсорбентов (табл. 14.3).

Таблица 14.3. Обмен хлоридов различных катионов с NH

- минералами.

Минералы Способность к внедрению

- монтмориллонит

- каолинит

- мусковит

- биотит

Li < Na < H < K < Mg < Ca < Ba

Li < Na < H < K < Mg = Ca < Ba

Li < Na < Mg < Ca < Ba < K <H

Одновалентные катионы К и Н поглощаются слюдами лучше, чем Са и Mg.

Этим они отличаются от каолинита и монтмориллонита. В верхних горизонтах

почвенного профиля емкость поглощения выше, чем у нижележащих, что объяс-

няется большим содержанием органического вещества.

На равновесие катионов оказывает влияние также объем и концентрация поч-

венного раствора. Изучение соотношения между почвой и раствором показывает,

что в начале количество вытесненных катионов растет очень быстро, почти про-

порционально, а в дальнейшем замедляется.

В определенных условиях прочность связи поглощенных катионов с колло-

идными частичками может быть настолько большой, что они становятся необ-

менными. Необменно фиксироваться могут все катионы, однако наиболее выра-

жено это наблюдается у К

и NH

, для которых характерна относительно большая

величина радиуса (К – 1,33, NH

- 1, 43 Ǻ). Положительная роль фиксации заклю-

чается в том, что катионы не вымываются и сохраняются в почве. Отрицательное

- заключается в недоступности элементов питания для растений.

14.3. Поглощение анионов почвой.

Поглощение почвой анионов обусловлено радом факторов:

• особенностями анионов, которые по способности к поглощению распола-

гаются в ряд Cl ¯= NO

¯< SO

¯< PO

¯< OH¯.

• составом почвенных коллоидов, при этом, чем больше в почве глинистых

минералов и коллоидов с базоидными свойствами, тем больше анионов мо-

жет быть поглощено.

• электрическим потенциалом и реакцией среды, которая обуславливает из-

менение потенциала. При этом подкисление среды способствует поглоще-

нию анионов, подщелачивание ослабляет этот процесс.

В природе поглощение анионов проявляется в нескольких формах – механиче-

ское, химическое, физико-химическое и биологическое.

Механическое поглощение и последующее осаждение анионов происходит в ре-

зультате механического захвата при коагуляции коллоидов.

Химическое осаждение имеет большое значение в поглощении фосфат-ионов, ко-

торые закрепляются в почвах в форме фосфатов Ca и Mg. В почвах с близкой к

нейтральной реакцией среды образование труднорастворимых основных фосфа-

тов кальция происходит в результате реакции обмена с катионами кальция, кото-

рые находятся в диффузном слое почвенных коллоидов. Данная реакция можно

записать следующей схемой:

[

]

[

]

ППКPOHCaСaППК →+

242

)( + 2CaHPO

В кислых почвах поглощение фосфатов происходит в результате взаимодействия

с ионами железа, алюминия и марганца. При этом химическое осаждение фосфа-

тов происходит по следующим схемам:

Al(OH)

+ H

→ Al PO

+ 3H

[ ] [ ]

+→+

ППКPOHCaППК

242

)( 2AlPO

Физико-химическое поглощение фосфатов происходит в природных усло-

вий, когда в адсорбции фосфатов принимают участие амфотерные почвенные

коллоиды и глинистые минералы. Амфотерные коллоиды отличаются большой

способностью к поглощению фосфатов в связи с наличием значительной поверх-

ности по сравнению с кристалическими формами гидроокислов железа и алюми-

ния. Глинистые минералы поглощают фосфат-ионы благодаря наличию в кри-

сталлической решетке гидроксил-ионов, способных к реакции обмена.

Биологическое поглощение анионов связано с жизнедеятельностью расте-

ний и почвенных микроорганизмов. Растения своей корневой системой извлекают

из глубоких горизонтов почвы и подстилающей ее породы, различные элемент и