Раздел 3. Физико-химические процессы в почвах

Особенности почв

• полихимизм;

• гетерогенность;

• органоминеральные взаимодействия;

• динамичность процессов;

• наличие открытой термодинамической системы;

• значительная роль окислительно-восстановительных процессов.

3.1 Структура почв

• живые организмы;

• неорганическая часть почвы;

• органическая часть почвы.

1. С химической точки зрения живые организмы содержат в основном элементы-органогены. Это – С, N, O, P, S, H.

2. Неорганическая часть почвы в свою очередь состоит из трех частей: а) минеральные соединения (сульфаты, хлориды, гидрокарбонаты и др.); б) оксиды (в основном кремния и водорода); в) макро- (натрий, калий, кальций, магний) и микроэлементы (железо, медь, олово, молибден и др.).

3. Органическую часть почвы делят на органические остатки и гумус, который в свою очередь подразделяется на: а) негуминовые вещества; б) промежуточные продукты; в) гуминовые вещества (гуминовые и фульвокислоты, прогуминовые вещества, гумин). (см. схему 1).

Органические остатки – это остатки, не утратившие своего анатомического строения (корни, листья и т.д.).

Гумус – это совокупность всех органических соединений, находящихся в почвах и не входящих в состав живых организмов, либо индивидуальные органоминеральные или органические соединения.

Негуминовые вещества – поступают в почву из разлагающихся остатков (моносахариды, аминокислоты, целлюлоза и др.).

Промежуточными продуктами распада, и гумификация являются продукты частичного гидролиза белков, жиров и углеводов.

Гуминовыми веществами называют темно окрашенные, азотсодержащие высокомолекулярные соединения.

Гумусовые кислоты и фульвокислоты – это азотсодержащие высокомолекулярные оксикарбоновые кислоты интенсивной окраски. Фульвокислоты обладают меньшими размерами углеродной цепи или меньшим количеством конденсированных звеньев.

Прогуминовые вещества – гуминоподобные продукты, сходные с промежуточными продуктами распада.

Гумин – неоднородная группа органических соединений, отличающихся от других групп нерастворимостью в кислотных и щелочных средах, т.к. в основном представляет собой гумусовые кислоты, прочно связанные с минеральной частью.

Газообмен и хемосорбция

«Покрывая земной шар, почва является той средой, в которой в теснейшей связи с жизнедеятельностью организмов идет медленное, но непрерывное поглощение и выделение газов. Это область газовых выделений земной коры» (В. Вернадский).

Азот, улавливаясь почвой, входит в состав новых органических соединений, переходит в селитры, растворяющиеся в природных водах или дающих твердые отложения. Разумеется, есть и обратный процесс – разложение соединений, содержащих азот и его выделение.

Почвы задерживают испарения водорода, не дают ему подниматься в верхние слои атмосферы и с помощью микроорганизмов переводят водород в химические соединения.

Почвы продуцируют большое количество метана (особенно болотистые почвы) с помощью восстановления метаногенами большого количества низкомолекулярных соединений.

В почвах содержится гораздо большее по сравнению с атмосферой количество углекислого газа – 1-3%, а иногда до 10%. Углекислый газ играет важную роль в почвенных химических реакциях, прежде всего в осаждении катионов.