1. Сорбция в природе и технике

1.1 Сорбция в природе

1.1.1 Сорбция химических веществ почвой

СОРБЦИЯ (от латинского sorbere поглощать) – поглощение твердыми телами или жидкос­тями каких-либо веществ из окружающей среды; это общее название явлений и процессов массопередачи [1]. Сорбцию загрязняющих почву веществ часто описывают уравнение Лэнгмюра:

(1)

Уравнение (1) связывает максимальную предельную сорбцию (S_), представляющую собой характеристику той поверхности на которой происходит сорбция, показатель спосо­бности вещества сорбироваться (К – отношение скоростей процессов сорбции и десорб­ции вещества), равновесную концентрацию (С) и количество сорбированного вещества (S). Графическое изображение этой зависимости – изотерма сорбции загрязняющих ве­ществ часто имеет S – образную форму, связанную со ступенчатым характером погло­щения [2].

ДЕСОРБЦИЯ (де... от латинского de – приставка, обозначающая отделение, удале­нии, отмену) – процесс, обратный сорбции [1]. Знание количественных закономерностей сорбции загрязняющих веществ позволяет прогнозировать уровень концентрации в почвенном растворе, прочность связи с твердыми фазами почв, оценивать максимальную сорбционную способность почв в отношении этих веществ и способность последних к миг­рации.

Сорбционные процессы влияют на плодородие почвы и ее защитные функции. С этими процессами связано создание водопрочной структуры, удерживание пита­тельных элементов, эффективность известкования кислых почв и гипсования солонцов, поглощение токсичных веществ, буферность почв при воздействии на них кислых осадков и тяжелых металлов [2].

1.1.1.1. Поглотительная способность почвы

Поглотительная способность почвы – это способность почвы поглощать из раство­ров и газовой фазы и удерживать различные компоненты.

По К. К. Гедройцу, который определял рассматриваемый показатель как способ­ность почвы «задерживать те или другие вещества, приходящие в соприкосновение с ее твердой фазой через циркулирующие в ней воды», различают пять видов поглотительной способности:

• механическую – способность задерживать твердые частицы различных размеров при фильтрации через почву суспензий и коллоидных растворов;

• химическую – поглощение вследствие образования труднорастворимых соедине­ний, выпадающих в осадок;

• физическую – удержание различных веществ у поверхности твердой фазы за счет адсорбционных сил;

• физико-химическую – (ионообменная способность) поглощение катионов и анионов путем ионного обмена;

• биологическую – поглощение различных соединений микроорганизмами и корня­ми растений.

Наиболее важное значение имеет физико-химическая (ионообменная), с который связаны такие свойства почвы, как количество обменных катионов, буферность, запас элементов питания для растений; величины физико-химического поглощения обус­ловлена емкостью катионного (анионного) обмена.

Благодаря различным видам поглотительной способности почвы в той или иной мере задерживаются, попадающие в нее загрязняющие вещества (тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты и др.), препятствуя их поглощению растениями и просачиванию в грунто­вые воды. Если образующиеся при этом соединения обладают низкой подвижностью и слабой доступностью в растениях, то такой процесс снижает токсичное действие различ­ных соединений накапливаемых при загрязнении почв. Например, токсичное действие соединений свинца, поступающего в почву извне, проявляется при значительно меньших концентрациях на малогумусных, с низкой емкостью катионного обмена дерново-подзо­листых почвах, чем на черноземах, обладающих высокой и очень высокой емкостью кати­онного обмена.