4.2 Особливості складу та будови гумусових речовин

Гумусові речовини є не хімічно індивідуальними сполуками, а групою речовин, які мають лише спільні риси будови, але варіюють за своєю природою і властивостями. Це варіювання виявляється в елементному складі гумусових речовин різноманітного походження, в наборі структурних одиниць, що складають молекулу, молекулярних масах і інших властивостях.

Найбільш збагачені вуглецем, а отже, і циклічними фрагментами гумінові кислоти, чорноземів і сіроземів, гумінові кислоти ґрунтів підзолистого типу за вмістом вуглецю і кисню дещо наближаються до фульвокислотам.

Вміст азоту у всіх групах гумусових речовин варіює від 2,5 до 5,0%.

У структурі молекул гумусових кислот умовно можна виділити відносно лабільну частину, що легко піддається деструкції, - периферичну і відносно стійку частину - ядерну. Ядерні фрагменти, як гумінових, так і фульвових кислот представлені переважно циклічними сполуками. Периферичні фрагменти, представлені переважно вуглеводами й амінокислотами, становлять за масою приблизно 40-60%. Периферичні фрагменти гумусових речовин відносно збагачені різними функціональними групами, які визначають багато хімічних властивостей і взаємодію гумусових сполук між собою, з мінеральними компонентами ґрунту і добрив, різноманітними токсичними сполуками, які потрапляють у ґрунт. До найбільш важливих функціональних груп належать карбоксильні, аміногрупи, спиртові і фенольні гідроксили, карбонільні, метоксильні і деякі інші.

4.3 Взаємодія гумусових речовин з мінеральними компонентами ґрунту, хімікатами та забруднювачами

4.3.1 Взаємодія з мінеральними компонентами

Наявність численних функціональних груп обумовлює різноманітні взаємодії гумусових речовин практично з усіма компонентами ґрунтів. Взаємодія гумусових речовин з мінеральними сполуками надає стабільність гумусу і сприяє формуванню специфічних ґрунтових акумуляцій гумусу, макро- і мікроелементів, у деяких випадках призводить до характерного агрегатоутворення. Інші типи взаємодії, навпаки, збільшують лабільність мінеральних компонентів, сприяючи їх виносу за межі профілю.

Гумусові речовини активно впливають на поведінку в ґрунтах живильних елементів мінеральних гумусових речовин.

Основні типи взаємодії гумусових речовин із компонентами мінеральної частини ґрунту, що призводять до утворення органомінеральних сполук:

1. Сорбція гумусових речовин мінеральними сполуками твердої фази може тривати за участю різноманітних механізмів: іонного обміну, хемосорбції, комплексоутворювальної сорбції, інтерламілярного поглинання органічних речовин із невисокою молекулярною масою глинистими мінералами з розбухаючою кристалічною решіткою. Продукти взаємодії , що утворяться при цьому , називають сорбціонними комплексами (глино-гумусовими комплексами, мінералоорганічними з'єднаннями).

2. Утворення комплексно-гетерополярних солей спостерігається при взаємодії гумусових кислот із полівалентними металами: Fe³⁺, Fe²⁺, Al²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ і ін. Характерна особливість - входження металу в аніонну частину молекули і нездатність його до реакцій іонного обміну. Утворення комплексних гетерополярних солей може протікати за схемою:

COO

(COOH)_n-1

R

де М⁺ - катіони Fe(OH)₂⁺, Fe(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ і т.д.

Наявність солей даного типу істотно змінює розчинність і міжфазний розподіл, міграцію й акумуляцію, доступність рослинам сполук полівалентних металів, особливо в тих ґрунтах, розчини яких містять помітні кількості органічних речовин. У умовах техногенних забруднень утворення комплексно-гетерополярних солей спостерігається з іонами важких металів. Комплексно-гетерогенні солі можуть взаємодіяти з розчинними фосфатами, багатьма пестицидами, змінюючи їхню рухливість, міжфазний розподіл, потрапляння в рослину.

3. Утворення простих гетерополярних солей спостерігається при взаємодії гумусових кислот з іонами лужних і деяких лужно-земельних металів (Са²⁺, Мg²⁺), а також з іонами амонію. Взаємодія протікає за схемою:

(COOM)n

R

Іон металу при такому типі взаємодії легко дисоціює і обмінюються з іншими катіонами ґрунтового розчину.

4.3.2 Взаємодія гумусових речовин із хімікатами і забруднювачами

• Участь органічної речовини у взаємодіях агрохімікатів і забруднювачів із ґрунтом проявляється в наступному: сприяє в кислих ґрунтах мобілізації елементів мінерального живлення з труднорозчинних добрив, наприклад, фосфору з фосфоритного борошна, прискорює розчинення вапна, гідролітичне розщеплення деяких пестицидів і т.д.;

• викликає перехід у ґрунтовий розчин сорбірованих фосфатів, заміщаючи їх у складі ґрунтового сорбціонного комплексу;

• бере участь в обмінному і необміному поглинанні катіонів, що входять до складу мінеральних добрив і хімічних меліорантів, пестицидів, радіонуклідів, важких металів;

• знижує перехід фосфатів добрив у труднорозчинні форми;

• установлено можливість утворення складних розчинних мінерально-гумусових сполук, що містять поряд із Fe або Al ще і фосфор, що створює умови для його активної міграції;

• іноді катіони мінеральних добрив можуть утворювати в ґрунті розчинні гумати;

• розчинні гумусові речовини можуть взаємодіяти з катіонами важких металів, а також із штучними радіонуклідами.