Сорбционные процессы в почвах

1. Обменная сорбция катионов - способность катионов диффузионного слоя почвенных коллоидов обмениваться на эквивалентное количество соприкасающихся с ним ионов раствора.

Закономерности обменной сорбции:

1. Эквивалентность обмена между поглощенными катионами и катионами раствора

2. С увеличением валентности энергия поглощения возрастает

Li⁺< Na⁺< K⁺<NH₄⁺ <Cs⁺<< Mg²⁺ <Ca²⁺<< Al³⁺<Fe³⁺

3. Внутри рядов ионов одной валентности энергия поглощения возрастает с увеличением атомной массы:

⁷Li⁺< ²³Na⁺< ³⁹K⁺< ¹⁸NH₄⁺< ⁸⁹Pd⁺

²⁷Mg²+< ⁴⁰Ca²+< ⁵⁹Co²⁺< ¹¹²Cd²⁺

²⁷Al³⁺< ⁵⁶Fe³⁺

Экологическое значение поглощенных катионов

Катионы	Экологическая значимость катионов
Са2+	Оптимум его содержания 80-90% - в типичных черноземах, высокое структурообразование, оптимальные водно-физические свойства почвы
Mg2+	Всегда сопровождает Са. Соотношение Са: Mg = 5 : 1. его действие аналогично Са. В щелочных условиях содержание Mg увеличивается. Встречается магниевая солонцеватость
Na+	В количестве 3% необходимый компонент оптимального функционирования. Активный пептизатор коллоидов, почва приобретает солонцеватость, бесструктурность, щелочную реакцию. Солонцы.
Н+	Источник почвенной кислотности. Кислотность проявляется при содержании Н+более 5%. Максимум при содержании 40-50%, структура теряет водопрочность. Характерна для дерново-подзолистых почв
Катионы		Экологическая значимость катионов
К+		Основной источник доступного калия
А13+		Интенсивный коагулятор коллоидов в тропических почвах. Встречается в кислых почвах, как физиологически токсичный катион
Fe3+		Интенсивный коагулятор коллоидов в тропических почвах. Участвует в создании структурных микроагрегатов. Ожелезненные почвы малопластичны, не набухают, образуют железистые коры
NН+		Единственная возможная аккумуляция доступного растениям азота. Поглощается коллоидами в процессах аммонификации. Легко используется корневыми системами растений. Не накапливается в количествах более 3% от ЕКО

Сорбционные процессы в почвах

2. Сорбция анионов почвами

Ряд анионов по способности закрепляться на почвенных коллоидах

Cl^- =NO₃^- < SO₄^2- << PO₄^2- <SiO₄^4- < OH^-

Cl- и NO₃- практически не сорбируются

По мере увеличения кислотности и содержания в почве окислов железа и алюминия (ацидоидов) сорбция анионов возрастает

В тропических почвах, богатых алюминием и железом из-за интенсивной сорбции фосфатов применение фосфорных удобрений неэффективно.

Физическое состояние почвенных коллоидов

2. Гель - частицы сцепляются между собой, образуя пространственную сетку, в ячейках которой удерживается вода

3. Золь - частицы разделены водой. Это связано с образованием на их поверхности гидратных оболочек

Физическое состояние почвенных коллоидов

Коагуляция – переход золя в гель

Пептизация – переход геля в золь

Обратимые коллоиды – коллоиды, которые легко переходят из золя в гель и обратно

Необратимые коллоиды – коллоиды, трудно переходящие в состояние золя

По количеству удерживаемой воды коллоиды делятся на гидрофильные, сильно гидротированные трудно коагулируют (органическое вещество, монтмориллонит) и гидрофобные (гидроокислы Fe, каолинит)

Адгезия – слипание поверхности каких-либо веществ разного химического состава

Тиксостопия – гель переходит в золь при механическом воздействии и обратно при снятии механической нагрузки (криогенные почвы).