1.2. Фазовый состав почвы

Элементный состав почвы становится сравнительно малоинформативным, когда приходится решать вопрос о механизмах почвенных

процессов и о тех законах, которым эти процессы подчиняются. Почвообразование осуществляется в результате множества протекающих одновременно или последовательно процессов и химических реакций. Полной классификации этих процессов пока нет.

В первом приближении почвенно-химические процессы можно подразделить на следующие большие группы:

1. Процессы трансформации органических и минеральных компонентов почвы. Процессы трансформации объединяют химические реакции разложения, синтеза и перестройки различных веществ, входящих в почвообразующую породу, в состав почвы или привносимых в почвы извне. К ним относятся все реакции выветривания (разложения) минералов и горных пород, идущие путем растворения, окисления, восстановления, гидролиза и т. п. В эту группу входят также реакции минерализации органического вещества, процессы гумификации, реакции образования и растворения осадков.

2. Процессы переноса веществ. Эти процессы охватывают как внутрипочвенную (в том числе внутригоризонтную, внутрипедную) миграцию вещества, так и миграцию с переносом вещества через границу почва – сопряженная среда (атмосфера, воды, породы). Частными видами процессов этой группы являются элювиирование и иллювиирование, аккумуляция, выщелачивание, лессиваж.

3. Специфические сложные процессы формирования отдельных почвенных горизонтов или почвенного профиля. Процессы преобразования воспринимаются как целостное, специфическое явление, но состоящее из многих частных процессов и реакций. К ним можно отнести оглеение, оподзоливание и т.п. Понимание всех этих процессов опирается уже не на элементный состав почвы, а на ее вещественный (молекулярный) состав. В конкретных реакциях участвуют не атомы, а ионы и молекулы, и поэтому химия почв реально базируется на свойствах молекул.

Характерная черта любой почвы – ее многофазность, когда молекулы одного типа могут входить в разные фазы и поэтому в неодинаковой степени участвовать в химических реакциях.

Фазой называют совокупность гомогенных частей гетерогенной системы, обладающих одинаковым составом и одинаковыми термодинамическими свойствами независимо от массы. Иногда фазу определяют как совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых во всех точках по составу и по всем химическим и физическим свойствам и отграниченных от других частей системы некоторой видимой поверхностью (поверхностью раздела). Если исходить из этого определения, то становится ясно, что почва представляет собой многофазную систему. Излагаемые иногда представления о почве, как о трехфазной системе (твердая, жидкая, газообразная фазы) не согласуются со строгим определением понятия «фаза». Можно, очевидно, говорить о том, что почва представлена твердой, жидкой и газообразной частями, но термин «фаза» употребляется в химии и термодинамике в строго определенном смысле, и осуществлять подмену одного термина другим, несмотря на привычные для многих почвоведов представления, недопустимо.

Общее число твердых фаз в любой почве может быть очень велико; полного их перечня пока нет. Многие фазы хорошо различимы невооруженным глазом или при просмотре в оптическом и электронном микроскопах. Отдельные фазы составляют совокупности частиц кварца, слюд, обломков полевых шпатов, кристаллов или обломков кристаллов каолинита, галлуазита и т.д. Особыми фазами представлены скопления труднорастворимых или легкорастворимых солей, оксидов, гидроксидов.

Одинаковые по составу, но различные по кристаллическому строению компоненты образуют различные фазы. Например, карбонат кальция СаСО₃ может быть представлен кристаллами кальцита или арагонита. Цинк в твердых фазах может быть представлен в форме

карбоната ZnCО₃ (смитсонит) или фосфата Zn₃(PО₄)₂ ∙ nН₂O (гопеит).

Фазовый состав почвы не тождествен вещественному составу почвы. Число фаз может быть больше числа веществ, составляющих систему. Такой случай уже упоминался: карбонат кальция может образовывать минимум три фазы – кальцит, арагонит, люблинит. Возможен и противоположный случай, когда число фаз меньше числа составляющих веществ, при этом одна или несколько фаз образованы за счет нескольких составляющих веществ. Типичный пример – почвенный раствор. Практически каждый химический элемент в почве входит в состав многих веществ и обнаруживается одновременно в разных фазах.