ски индивидуальными кислотами определенного строения, а представляют собой группу высокомолекулярных соединений, сходных по составу и свойствам.

По данным гель-хроматографических исследований, нижний предел молекулярных масс гуминовых кислот определяется значениями 5 000–6 000 дальтон (Д). Встречаются кислоты с молекулярной массой 400 000–650 000 Д. Однако основное количество гуминовых кислот имеет молекулярную массу

20 000–80 000 Д.

До настоящего времени формулы гуминовых кислот установлены лишь гипотетически. Светлоокрашенные гумусовые вещества, остающиеся в растворе после подкисления щелочной вытяжки и отделения гуминовых кислот, определяют как фульвокислоты. Элементный состав фульвокислот характеризуется меньшим, чем у гуминовых кислот, содержанием кислорода и углерода. Содержание элементов в фульвокислотах составляет: 44–49 % углерода, 44– 49 % кислорода, 3–5 % водорода и 2–4 % азота.

По данным гель-хроматографических исследований, фульвокислоты всех типов почв представлены одной или двумя фракциями с молекулярными массами 10 000–15 000 и 4 000–6 000 Д. Несмотря на то, что фульвокислоты, по сравнению с гуминовыми кислотами, имеют более высокую растворимость и меньшую молекулярную массу, об их строении известно еще очень мало. Количественно и качественно установлено присутствие в составе молекул гуминовых кислот и фульвокислот различных функциональных групп: аминогрупп, амидных, альдегидных, карбоксильных, карбоксилатных, кетонных, метоксильных, фенольных, хинонных, гидроксихинонных, пептидных групп, а также спиртовых и фенольных ОН-групп. Общую кислотность гумусовых соединений обусловливает присутствие в молекулах карбоксильных и фенольных ОН-групп. В фульвокислотах кислотность преимущественно связана с карбоксильными группами. В гуминовых кислотах количество фенольных и карбоксильных ОН-групп практически одинаково.

4. Органоминеральные соединения в почвах

Все виды продуктов взаимодействия неспецифических веществ почвы или специфических гумусовых веществ с минеральными компонентами (катионами металлов, гидроксидами, неорганическими анионами, силикатами и т. д.) объединяют в понятие органоминеральных соединений. В соответствии с известной классификацией, разработанной Л. Н. Александровой, органоминеральные соединения почв делят на три группы: 1) гетерополярные соли; 2) комплексногетерополярные соли; 3) сорбционные комплексы.

Гетерополярные, или простые, соли гумусовых кислот образуются в ре-

зультате протекания реакций нейтрализации гумусовых кислот:

ГК–(СООН)n + nNaOH → ГК–(СООNa)n + nH2O.

В зависимости от рН среды, замещение протонов протекает как по карбоксильным, так и по фенольным ОН-группам. Состав таких солей выражается формулой

88

где Меn+ — соответствующий катион (Na+, K+, NH4+,Ca2+, Mg2+ и др.).

Гуматы щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде и встречаются только в некоторых солонцах и содовых солончаках.

Гуматы кальция плохо растворимы в воде при любых встречающихся в почвах значениях рН и склонны к образованию на поверхности минеральных компонентов пленок, которые прочно удерживаются силами адгезии.

Гуматы магния растворяются лучше, чем гуматы кальция. Они могут переходить в раствор и мигрировать в пределах почвенного профиля.

Индивидуальные гуматы или фульваты различных металлов редко встречаются в почве. Чаще формируются более сложные органоминеральные производные, в которых катионы металлов входят в анионную часть молекулы. При этом карбоксильные группы гумусовых кислот могут связывать катионы металлов тремя различными способами:

В случае дополнительного вовлечения фенольных групп гумусовых кислот происходит образование хелатных комплексных соединений. Свободные карбоксильные и фенольные ОН-группы комплексных солей металлов гумусовых кислот могут вступать в дальнейшее взаимодействие с катионами металлов с образованием комплексно-гетерополярных солей:

где Me — Аl3+, Fe3+; Me1 — Na+, K+, Са2+, Mg2+, Al3+.

Гумусовые кислоты склонны образовывать комплексные соединения со всеми переходными металлами, находящимися в почве в виде микроэлементов или поступающими с антропогенными выбросами. По способности образовывать соединения с гумусовыми веществами различные катионы можно расположить в ряд:

Fe3+ > Аl3+ >> Fe2+ > Сu2+ ≥ Zn2+ > Co2+ > Pb2+.

89

Положение металлов в этом ряду может меняться в зависимости от природы гумусовых кислот и рН среды.

Образование комплексных соединений и гетерополярных солей гумусовых кислот играет важную роль в процессах миграции и трансформации минеральных компонентов почвы. Эти процессы частично снижают опасность загрязнения почв, поскольку при достаточном количестве органических веществ в почве происходит связывание токсичных металлов.

Еще один вид органоминеральных соединений, образующихся в почве в процессе взаимодействия гумусовых веществ с кристаллическими или аморфными минералами почв, называют глино-гумусными, или сорбционными, ком-

плексами.

Выводы

•Почва — естественно-историческое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха, имеющее специфические ге- нетико-морфологические признаки и свойства, обусловливающие рост и развитие растений, т. е. она состоит из твердых частиц, почвенного раствора и почвенного воздуха. На долю твердой фазы приходится 40–65 % объема почвенной массы. Для типичных почв характерно следующее соотношение объемов твердой, жидкой и газообразной фаз: Т : Ж : Г = 2 : 1 : 1.

•Наиболее типичными компонентами почвенных растворов, концентрации которых значительно превосходят концентрации других ионов, являются

Са2+, Mg2+, K+, NH+4, Na+ и анионы НСО3−, SO−42, NО3− и Сl–.

•В соответствии с классификацией, разработанной Л. Н. Александровой, органоминеральные соединения почв делят на три группы: 1) гетерополярные соли; 2) комплексно-гетерополярные соли; 3) сорбционные комплексы. По способности образовывать соединения с гумусовыми веществами различные катионы можно расположить в ряд: Fe3+ > Аl3+ >> Fe2+ > Сu2+ ≥ Zn2+ > Co2+ > Pb2+.

•Образование комплексных соединений и гетерополярных солей гумусовых кислот играет важную роль в процессах миграции и трансформации минеральных компонентов почвы.

Контрольные вопросы

1.Возможно ли образование почвы без участия биотических факторов?

2.Какая фаза является доминирующей в почвах?

3.Какие ионы преобладают в почвенном растворе почв?

4.Какова характерная особенность комплексно-гетерополярных солей?

5.Какие катионы образуют наиболее прочные комплексы с гумусовыми веществами?

6.Какие химические связи формируют сорбционные комплексы?

90