32. Гуминовые и фульво-кислоты, их роль в процессах почвообразования.

Гуминовые кислоты. Это высокомолекулярные азотосодержащие органические вещества, образующиеся при разложении отмерших растений и гумификации, окрашенные в черный или коричнево-черный цвет. Молекулярная-масса – от 400 до 1 000 000. Эти кислоты практически нерастворимы в воде и минеральных кислотах, но хорошо растворимы в щелочах, аммиаке, соде, пирофосфате натрия с образованием коллоидных растворов темной окраски (от вишневой до темно-коричневой и черной).Из растворов эти кислоты хорошо осаждаются водородом минеральных кислот, солями алюминия, железа, кальция, магния в виде аморфного студнеобразного осадка. В состав гуминовых кислот входят (% по массе): углерод – 52-62, водород –2,8-6,6, кислород- 31-40, азот- 2-6. Молекула гуминовой кислоты имеет ядро, боковые цепи и периферические функциональные группы. В ядро входят ряд ароматических циклических колец. Боковыми цепями могут быть углеводные, аминокислотные и другие цепочки. Функциональные группы представлены карбоксильными (-СООН) и феногидроксильными (ОН) группами, которые играют важную роль в почвообразовании, так как обуславливают процессы взаимодействия гуминовых кислот с минеральной частью почвы . При взаимодействии с катионами аммония, щелочных и щелочноземельных металлов гуминовые кислоты образуют соли – гуматы. Гуматы обладают различными свойствами. Соли аммония, натрия и калия хорошо растворимы в воде. Они легко мигрируют по почвенному профилю с током атмосферных осадков. Гуматы калия и магния нерастворимы в воде и образуют в почве водопрочные гели, за счет клеящей и цементирующей способности которых формируется водопрочная структура почвы. Основная масса гуминовых кислот представлена гелями, прочно связанными с минеральной частью почвы. Фульвокислоты. Это азотосодержащие высокомолекурярные органические кислоты, которые от гуминовых отличаются светлой (желтой, оранжевой) окраской, более низким содеражанием углерода, растворимостью в кислотах. Элементный состав (% по массе): углерод – 41-46, водород – 4-5, азот –3-4. Содержание кислорода динамично и зависит от количества углерода, как правило, в фульвокислотах его больше, чем в гуминовых кислотах. Фульвокислоты имеют сильнокислую реакцию и хорошо растворимы в воде. Благодаря этому они энергично разрушают минеральную часть почвы, причем степень их разрушительного действия определяется уровнем содеражания геминовых кислот. Гуминовые кислоты как бы ингибируют агрессивность фульвокислот. Молекулы фульвокислот построены по такому же принципу, как и молекулы гуминовых, однако ядро менее выражено, боковых цепей несколько больше, а по количеству функционльных групп они значительно превосходят гуминовые кислоты. Взаимодействуя с минеральной частью, фульвокислоты образуют соли – фульваты. Практически все фульваты растворимы в воде.

33. Состав и свойства гумусовых веществ и ихвзаимодействие с минеральной частью почвы.

Гумусовые вещества представляют собой наиболее характерную и специфическую часть органического вещества почвы. Обычно они составляют от 80 до 90% общего количества содержащихся в почве органических веществ.

Среди гумусовых веществ различают три главные группы соединений: гуминовые кислоты, фульвокислоты, гумин и ульмин (гумусовые угли). Каждая группа соединяет близкие по составу, строению и свойствам соединения. Все гумусовые вещества являются высокомолекулярными соединениями циклического строения, содержащими азот, и имеют кислотную природу.

ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Их элементный состав и структура непостоянны. Содержание углерода 52 - 58%, водорода 3,3 - 4,8%, азота 3,6 - 4,1% и кислорода 34 - 39%. Постоянным компонентом гуминовых кислот является азот. Часть его представлена аминокислотами, находящимися в непрочной связи с ядром гуминовой кислоты. Другая часть связана прочно.

Гуминовые кислоты в свободном виде представляют собой черный блестящий порошок игольчатого или зернистого строения. При обработке водой они дают слабые коллоидные растворы бурого цвета. Со щелочными катионами - натрием, калием, аммонием, литием гуминовые кислоты дают соли, малорастворимые в воде с образованием молекулярных растворов. Такие растворы в тонком слое прозрачны, бурого цвета, а в толстом слое непрозрачны и черного цвета. С двухвалентными катионами кальция, бария, магния и другими, а также с трехвалентными катионами железа и алюминия гуминовые кислоты дают соли, нерастворимые в воде.

ФУЛЬВОКИСЛОТЫ. По данным Н.И.Тюрина и В.В.Пономаревой, они представляют собой настоящие органические кислоты, относящиеся к группе оксикарбоновых кислот, содержат азот. Элементный состав фульвокислот подзолистой почвы, по данным В.В.Пономаревой, следующий: углерода 45,3%, водорода 5%, кислорода 47,3%, азота 2,4%. Таким образом содержание углерода и азота в фульвокислотах значительно ниже, а кислорода значительно выше, чем в гуминовых кислотах.

Фульвокислоты способны разрушать минералы, образовывать комплексные и внутрикомплексные соединения с гидроксидами и играют существенную роль в подзолообразовании. Эквивалентная масса фульвокислот равна 160, то есть вдвое ниже, чем у гуминовых кислот. Соли фульвокислот со щелочными и щелочноземельными металлами растворимы в воде. С алюминием и железом фульвокислоты дают соединения, нерастворимые в воде при нейтральной реакции, но растворяющиеся при кислой или щелочной реакции раствора. В почве фульвокислоты, видимо, связаны с гуминовыми кислотами, образуя с ними соединен6ия типа сложных эфиров. В гумусово-иллювиальных горизонтах некоторых подзолистых почв фульвокислота закреплена в форме соединений с железом и особенно с алюминием.

Важнейшее качество гумуса - его колоидность. Коллоидные, поверхностно-активные вещества обладают комплексными (анионно-катионными) мицеллами с явным преобладанием анионных ацидоидных свойств. Именно колоидность объясняется важная роль гумуса в почвоведении и земледелии. Коллоидные поверхностно-активные вещества гумуса проявляют высокую активность даже при предельно малой толщине адсорбционных слоев. Небольшие добавки гумусовых веществ к почвообразующей породе делает ее отличающейся от чистой породы рядом новых свойств, в том числе плодородием.

Коллоидные поверхностно-активные вещества способны растворить органические соединения, нерастворимые и малорастворимые в воде. При этом растворение неполярных углеводородов происходит полностью во внутренней части мицелл, а полярные вещества типа октана, длинноцепочечных аминов и фенолов располагаются внутри мицеллы так, что их углеводородные цепи направлены в ядро мицеллы, а полярные группы - в водную фразу.