5.3. Основные закономерности сорбционных процессов в почвах

Рассмотрение возможных типов сорбционных взаимодействий в почвах показывает, что почва – очень сложный полифункциональный сорбент, на котором одно и то же вещество или ион может сорбироваться одновременно по нескольким типам взаимодействия.

Для количественной характеристики сорбции в почвах используют ряд показателей.

Сорбционная емкость почв – максимальное количество вещества, способное сорбироваться почвой. Ввиду полифункциональности почвы как сорбента, ее сорбционная емкость будет неодинакова к различным веществам, включая катионы. Понятие сорбционной емкости следует применять к конкретным веществам или ионам.

Емкость катионного обмена (ЕКО) – максимальное количество катионов, удерживаемое почвой в обменном состоянии. Это относительно стабильная величина для каждой почвы, однако и она зависит от рН, вследствие амфолитоидности некоторой части почвенных поверхностей, а также от природы ионов,участвующих в обменном поглощении. В связи с этим необходима стандартизация метода определения ЕКО. Распространенный стандартный метод – определение ЕКО по количеству поглощенного иона Ва из буферного раствора при рН 6,5.

Емкость катионного обмена зависит от типа почвы, содержания основных катионопоглощающих компонентов (глинистые минералы, органическое вещество), гранулометрического состава и варьирует в очень широких пределах. Поэтому можно указать лишь преобладающие ее значения для различных почв табл. 5.1.

Селективность ионного обмена. При прочих равных условиях (концентрации в эквивалентных единицах, рН и т.д.) одна и та же почва поглощает из растворов, содержащих смесь различных ионов, неодинаковые количества как катионов, так и анионов.

Таблица 5.1

Значения еко для различных типов почв

Почва	ЕКО, м-экв на 100 г почвы
Дерново-подзолистая песчаная	3–6
Дерново-подзолистая среднесуглинистая	10–20
Дерново-подзолистая глинистая	15–25
Серая лесная среднесуглинистая	15–30
Чернозем типичный тяжелосуглинистый	30–70
Чернозем южный суглинистый	20–50
Светло-каштановая суглинистая	20–40
Серозем типичный суглинистый	8–20
Краснозем суглинистый	13–25

В большинстве типов почв приводят следующие ряды катионов и анионов по возрастанию способности к обменному поглощению:

Однако эти ряды не универсальны и могут изменяться в различных почвах и в зависимости от условий – рН, температуры, концентрации.

5.4. Кинетика сорбционных процессов в почвах

Для большинства сорбирующихся веществ быстрые скорости сорбции характерны лишь на первых этапах взаимодействия.

Затем они замедляются, но истинное равновесие ( и) не устанавливается.

Можно говорить лишь о кажущемся равновесии ( к), при котором сорбционные процессы продолжаются, но с малыми скоростями. Характерная кривая кинетики сорбции вещества почвой показана на (рис. 5.2).

Рис.5.2. Кривая кинетики сорбции вещества почвой

Статика сорбции вещества в почвах дает представление о его распределении между фазами почвы в зависимости от содержания вещества в системе (рис.5.3).

а

б

в

г

Рис. 5.3. Виды изотерм сорбции вещества почвами:

А – выпуклая; б – линейная; в – вогнутая; г – S-образная

Важнейшая статическая сорбционная характеристика – изотерма сорбции, выражающая зависимость содержания сорбированного вещества в твердой фазе от концентрации вещества в равновесном растворе при постоянной температуре. Для разных веществ в почвах виды изотерм сорбции различны.