16. Виды поглотительной способности почв

Поглотительной способностью почв называется свойство ее компонентов (твердой, жидкой, газообразной и биологической фаз) о6менно или необменно поглощать из окружающей среды различные твердые, жидкие и газообразные вещества, отдельные молекулы, катионы и анионы.

Наиболее полно характеристика поглотительной способности почв изложена в работах К.К. Гедройца, который выделил пять ее видов: механическая, химическая, биологическая, физическая и физико-химическая.

Механическая поглотительная способность. Под механической поглотительной способностью понимают свойство почвы как пористого тела задерживать в своей толще твердые частицы, диаметр которых больше диаметра ее пор. Почва может задерживать и более мелкие частицы, если они попадают в искривление пор или в замкнутые поры. Механическое поглощение не является сорбционным процессом. Его величина (емкость) зависит главным образом от гранулометрического состава и сложения почв. Примером механической поглотительной способности может служить поглощение взвешенных в фильтрующейся через почву оросительной воде илистых частичек, что наблюдается при кальматировании каналов и водохранилищ.

Физическая (аполярная) поглотительная способность. Это способность почвы поглощать целые молекулы поверхностью дисперсных, преимущественно коллоидных частиц, т.е. поглощение поверхностью – адсорбция. Чем больше в почве коллоидных частиц и чем они дисперснее, тем выше физическая поглотительная способность. Физически или аполярно поглощаются водяной пар, молекулы газа, а также твердых веществ, целые бактерии. Энергия поглощения газов и паров снижается в следующей последовательности: водяной пар, NH₃, СО₂, О₂, N₂. Примером физического поглощения может служить гигроскопическая вода – это молекулы воды, адсорбированные вокруг коллоидных частиц почвы

Таким образом, физическая поглотительная способность основана на свойстве почвы изменять концентрацию молекул различных веществ на поверхности тонкодисперсных частиц. Молекулярная сорбция бывает положительной и отрицательной. Молекулы, притягивающиеся к поверхности высокодисперсных частиц, испытывают положительную физическую адсорбцию. Это в основном органические кислоты, алкалоиды, высокомолекулярные органические соединения. Молекулы, не увеличивающие свою концентрацию на поверхности высокодисперсных частиц, испытывают отрицательную физическую адсорбцию. Это многие минеральные соли, кислоты, щелочи, например нитраты, хлориды. Отрицательная физическая адсорбция приводит к тому, что почва их не поглощает, а из сорбированной воды они перемещаются в несорбированную, свободную воду, увеличивая в ней свою концентрацию.

Физическая поглотительная способность имеет большое экологическое значение, так как положительно сорбирует не только молекулы воды, но и молекулы газов и органических соединений, в том числе различных пестицидов, способствуя их закреплению и дальнейшему разложению.

Примером отрицательной физической сорбции могут служить хлориды и нитраты, концентрация которых понижается вблизи коллоидной части, а концентрация в более рыхло связанных слоях возрастает, что способствует вымыванию нитратов.

Химическая поглотительная способность обусловлена образованием в результате происходящих в почве химических реакций труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок. Поступающие в почву в составе атмосферных, грунтовых, поливных вод катионы и анионы могут образовывать с солями почвенного раствора нерастворимые или трудно растворимые соединения. Например:

А1(ОН)₃ + Н₃Р0₄ → A1P0₄ ↓ + ЗН₂О

Na₂СО₃ + CaS0₄ → СаСО₃ ↓ + Na₂SО₄

Химическая поглотительная способность связана с взаимодействием ионнодисперсных систем.

Биологическая поглотительная способность. Биологическое поглощение вызвано способностью живых почвообитающих организмов (корни растений, микроорганизмы) поглощать различные элементы. Биологическая поглотительная способность характеризуется большой избирательностью поглощения, обусловленной специфической для каждого вида потребностью живых организмов в элементах питания.

Физико-химическая (обменная) поглотительная способность. Это способность почвы поглощать преимущественно катионы в результате эквивалентного обмена катионов, находящихся в почвенном растворе, на катионы диффузного слоя коллоидов.

Реакция обмена может быть представлена следующей формулой: [ППК]Ca²⁺,Mg²⁺, H⁺ + 5NaCl → [ППК]5 Na⁺CaCl₂ + MgCl₂ + HCl

Поглощение преимущественно катионов обусловлено тем, что у большинства почв в поглощающем комплексе преобладают ацидоиды (отрицательно заряженные коллоиды), в диффузном слое которых в качестве противоионов находятся катионы, способные к эквивалентному обмену с катионами интрамицеллярного почвенного раствора. Особенно активно необменно поглощаются катионы калия и аммония.