Карбонатно-кальциевое равновесие, факторы миграции карбонатов

Роль карбонатных систем в почвах настолько велика, что по отношению к ним говорят о карбонатно-кальциевых системах (К.К.С) и карбонатно-кальциевом равновесии (ККР).

Карбонатно-кальциевая система в почвах включает кальцит твердой фазы, ионы Са2+ в ППК, ионы и нейтральные частицы почвенного раствора: Са2+, СаНС03+, СаС03°, НС03- С03

2-, Н+ ОН- Н2С03> а также диоксид углерода С02 почвенного раствора и находящегося с

ним в равновесии почвенного воздуха.

Формирование карбонатного профиля регулируется состоянием карбонатно-почвенной системы. В основе карбонатно-кальциевой системы лежит реакция:

СаС03+С02+Н20=Са(НС03)2,

Процессы, определяющие равновесие карбонатно-кальциевой системы:

1)растворение С02 в почвенном р-ре.

[С02]раств = Кг• рС02

2)равновесие в системе С02-Н20

Н20+С02=Н2С03=Н+НС03=2Н+С03.

которое характеризуется константами диссоциации угольной кислоты:

3) диссоциация СаС03

СаС03=Са²⁺+С03^2-

Са+С02+Н20=Са+0Н+НС03.

Термин «известковый потенциал» только формально связан с выражением [рН—0,5рСа] и не означает, что величина рН обусловлена присутствием Са(ОН)2.

В формировании этой системы участвует С02, на его формирование оказывает роль биота почв.

Все фазы участ-т в формир-ии Са-системы (ТВ,жид,воздух почвы). Так же влияет ступенчатая диссоциация угольной к-ты. Растворение СаС03 идет с вытеснением Са-обменного из ППК (осложняет формирование СаС03-системы). + влияние ионного равновесия воды.

Растворение С03 в рас-ре зависит от р парциального С02 в почвенном воздухе, что связано с деятельностью почвенной биоты.

Если в растворе происходит падение парциального давления углекислоты, то растворимость СаСОз резко уменьшается и известь выпадает в осадок: Это может происходить в результате повышения температуры почвенного раствора или грунтовых вод по схеме Са(НС03)2 <± СаС03 + С02 + Н20.

Растворение СаС03 и его миграция завист от:

1)порциального давления С02

2)t почвенного р-ра

3)состава почвенного рас-ра.

Мигрируют карбонаты ф форме Са(НС03)2.

СаС03-СаНС03-зависит от кол-ва, от давления порциального.

t для растворения С02 дб низкая (оптимум поздяя весна).

из НС03 в С03 надо понизить влажность, и увеличить t.

СаСОз + СО₂ + Н₂О = Са(НСОз)2, при достаточном количестве влаги равновесие сдвигается в сторону бикарбонатных солей, которые, будучи подвижными, мигрируют во влажные сезоны года в пределах почвенного профиля. По мере испарения раствора, уменьшения парциального давления СО₂ в почвенном воздухе или благодаря геохимическим барьерам на пути миграции происходит выпадение осадка в форме карбонатных солей и постепенная их аккумуляция. В процессе осаждения солей и перехода бикарбоната Са в карбонат не исключено участие бактерий.

Миграция зависит от сезона (климатич. показателей):

мах С02 приходится на лето (конец мая-июля). В суточной динамике- мах рС02 днем, мин ночью, рано утром. При наличии растительного покрова воздух более насыщен С02, чем под паром.

Прфоль С03 формир-ся под нисходящими и восходящими миграциями С03.

Весной (холодный период),не много С02, но максимальная миграция СаС03 с нисходящие токи влаги, после снегатаяния по профилю.

Летом (теплый,сухой период) много С02, высокая t, восходящая вертикальная миграция С03.