38. Почвенные растворы.

Вода в почве никогда не остается чистой. В ней растворяются различные соли, заключенные в почве, органические вещества, а также почвенный воздух. Вода с растворенными в ней органическими веществами, солями и воздухом и содержащимися в ней микроорганизмами называется почвенным раствором.

В разных почвах состав почвенного раствора неодинаков: то он богат солями (солончаки), то органическим веществом (торфяные почвы), иногда в растворе мало и того и другого (пески). Раствор забирает из твердых частиц почвы различные вещества, но в то же время некоторое их количество оседает из раствора на почвенных частичках и изменяет их. Состав раствора непрерывно обновляется, как и сама почва.

Состав почвенных растворов обусловлен преимущественно легкорастворимыми соединениями, в числе которых большую роль играют соли, содержащие катионы металлов I и II групп. Почвенный раствор – это жидкая фаза почвы в природных условиях. Почвенные вытяжки (водную, солевую, кислотную и др.) также можно рассматривать как жидкую фазу, но уже применительно к искусственно приготовленным в лабораторных условиях системам; такими системами могут быть суспензии, пасты насыщения.

Состав почвенных растворов меняется в очень широких пределах. В незасоленных почвах концентрация почвенного раствора находится в пределах от десятых долей до нескольких целых граммов в литре, или примерно от 5-78 до 100-150 мг _*экв/л катионов и анионов. Обычные катионы в почвенном растворе – Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺, Na⁺, анионы - HCO₃^-, SO₄^2-, NO₃^-, Cl^-. При изменении влажности почвы концентрация отдельных ионов изменяется по различным законам. Так, концентрация ионов Na⁺, Cl^-, NO₃^- нарастает пропорционально уменьшению влажности почвы, а концентрация фосфат-иона, обусловленная произведением растворимости фосфатов кальция, остается значительно боле стабильной.

Для характеристики свойств почвенных растворов недостаточно знать только концентрации составляющих их веществ. Свойства растворов зависят от того, в каких формах находятся в них различные ионы и вещества.

В состав почвенных растворов входят незаряженные (нейтральные) молекулы, ионы и ионные пары и другие ассоциаты ионов. Ионные пары возникают за счет электростатического взаимодействия зарядов ионов и сольватации. Образование ионных пар характеризует неполную диссоциацию сильного электролита; например, в растворе могут возникать незаряженные молекулы CaCO₃:

Ca²⁺ + CO₃^2-  CaCO₃⁰

Ионные пары могут нести заряд:

Na⁺ + SO₄^2-  NaSO₄^-

Таким образом, полный анализ почвенных растворов основан на определении активности ионов и солей и учета всех видов, образующихся в растворе ассоциатов.

39. Катионно-обменная способность почв. Поглотительная способность почвы. Селективность катионного обмена.

Для почв наиболее характерны реакции катионного обмена между твердой частью почвы, которая поглощает катионы, и почвенным раствором, который можно рассматривать как раствор электролитов. Если твёрдую часть почвы обозначить символом П, как это принято в почвенной литературе, то при добавлении к почве pacтвора KCl произойдет реакция

ПCa,Mg + 4КС1 ↔ ПК₄ + CaCl₂ + MgCl₂ (2.15)

Это означает, что почва содержала в обменной форме и Са⁺² и Mg²⁺ которые были вытеснены в раствор, а ионы К⁺ были поглощены почвой. Каких-либо других изменений при этом в почве не происходит.

В дерново-подзолистых почвах таежных лесов в обменной форме присутствуют ионы Са²⁺ , Mg²⁺, К⁺, Н⁺, Аl³⁺. В черноземах, каштановых почвах степей преобладают Са²⁺, Mg²⁺, К⁺. В солонцах и некоторых солончаках, кроме того, обычно есть Na⁺.

Общее количество обменных катионов в почве, согласно Международной системе единиц СИ, измеряют в смол(+)/кг (сантимоли положительных зарядов в 1 кг почвы) и называют емкостью катионного обмена (сокращенно ЕКО). Абсолютные величины ЕКО колеблются от единиц до нескольких десятков смол(+)/кг. Эти реакции очень важны, поскольку от состава обменных катионов и их количества зависят почвенное плодородие, многие физические и химические свойства почв и способность почв противостоять химическому загрязнению.