6.3.2. Карбонатна і карбонатно-кальцієва рівноваги.

Карбонатні іони наявні у ґрунтах у формі легкорозчинних солей (Na₂CO₃, NaHCO₃), а також важкорозчинних сполук (CaCO₃). Відповідно до розчинності сполук карбонатні іони здатні переходити із твердих фаз ґрунту у ґрунтовий розчин, а в умовах проведення аналізу − у рідкі фази паст і суспензій.

У розчинах співвідношення CO₃²⁻ і HCO₃⁻ іонів залежить від парціального тиску діоксиду карбону газових фаз ґрунтових систем (PCO₂) − реальних ґрунтів, насичених водою ґрунтових паст і водних ґрунтових суспензій. Зокрема, парціальний тиск CO₂, який становить 0,1 атм, відповідає умовам тимчасово затоплених ґрунтів, а 0,003 атм − середньому значенню у газових фазах більшості автоморфних ґрунтів. За умови зменшення PCO₂ рівновага (карбонатна) зміщується у бік утворення CO₃²⁻ і це зумовлює до підвищення рН унаслідок того, що CO₃²⁻ є сильнішим акцептором протонів або сильнішою основою порівняно з HCO₃⁻. За умови збільшення PCO₂ рівновага зміщується вліво у бік утворення HCO₃⁻, слабшої основи, і рН знижується:

2HCO₃⁻ ↔ CO₃²⁻ + CO₂ + H₂O

(Карбонатна рівновага)

У карбонатно-кальцієвій системі (ККС), як і у КНС, за умови зменшення PCO₂ рівновага зміщується у бік утворення CO₃²⁻, і спостерігається зростання рН. Проте внаслідок того, що у ККС наявний Кальцій, який реагує з CO₃²⁻ з утворенням важкорозчинного карбонату кальцію, зменшується концентрація карбонатних іонів або карбонатна лужність.

Отже, у ККС за умови зменшення PCO₂ спостерігається зростання рН і зменшення карбонатної лужності. Збільшення PCO₂ у КНС зумовлює до зниження рН, а у ККС − до зниження рН і зростання карбонатної лужності, що пов’язано, насамперед, зі зростанням розчинності кальциту.

Зміни PCO₂ і, як наслідок, відповідні зміни рН та карбонатної лужності можуть відбуватися як у реальних ґрунтах у природних умовах, так і у процесі проведення аналізу. За даними Ф. Дюшофура (1970), у природних умовах у період високої біологічної активності та за умови зростання PCO₂ значення рН карбонатних ґрунтів може знижуватися < 7, а у сухий період у результаті зниження біологічної активності і PCO₂ значення рН зростають.

В умовах аналізу ґрунтів зі зростанням співвідношення води і ґрунту, наприклад, унаслідок переходу від пасти до суспензії (1:5), спостерігається зростання рН і зменшення карбонатної лужності унаслідок розбавлення і зменшення PCO₂ у газових фазах ґрунтових систем. Найбільша різниця між рН паст і суспензій (1:5) характерна для карбонатних піщаних ґрунтів у зв’язку з найбільшою різницею у кількості води, яку додають до ґрунту при приготуванні насиченої водою пасти і водної ґрунтової суспензії.

Різке збільшення рН суспензій, порівняно з пастами, використовують як один із діагностичних показників солонцюватості ґрунтів. Визначені розрахунковим шляхом тенденції щодо змін PCO₂, рН і Луж._кар у системах, які містять карбонати Na і кальцит, знаходять експериментальне підтвердження. Вони можуть бути використані для інтерпретації результатів дослідження лужності ґрунтів і прогнозування її змін за умови зміни умов середовища.