13. Поглотительная способность почв

Поглотительной способностью почв называется свойство почвы к обменному или необменному поглощению различные твердых, жидких и газообразных вещества, отдельных молекул, катионов и анионов.

Обменная поглотительная способность – это способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц (в диффузном слое), на ионы почвенного раствора в эквивалентном количестве.

Если потенциалопределяющий слой почвенных коллоидов заряжен отрицательно, то обмениваются катионы, если заряд положительный – обмениваются анионы.

Основные закономерности обменного поглощения катионов заключаются в следующем.

1. Обмен происходит в эквивалентных количествах по законам обменных химических реакций.

2. Любой поглощенный катион может быть вытеснен и заменен любым другим катионом почвенного раствора.

3. Энергия поглощения и вытеснения катионов различна и зависит от величины валентности и атомной массы.

Чем меньше радиус иона, тем выше плотность электростатического напряжения на его поверхности, тем в большей степени он гидратирован. Исключение представляет комплексный ион NH₄, обладающий большей гидратацией, чем ион К⁺, меньший по размеру.

На энергию поглощения оказывает влияние концентрация иона в почвенном растворе. Катион натрия, обладающий меньшей способностью к внедрению, чем катионы аммония и калия, может их вытеснять при высокой концентрации в почвенном растворе.

4. Обменное поглощение носит обратимый характер. Na⁺ вытесняют с помощью гипсования.

5. Скорость обмена обусловлена строением ядер коллоидных частиц, строением кристаллических решеток глинных минералов, величины внутримицеллярной порозности. Скорость обмена велика, почти мгновенная, если она развивается на внешних поверхностях коллоидов и может продолжаться долго (несколько суток) при внутримицеллярном обменном поглощении.

В поглощенном состоянии в почве могут находиться различные катионы: ca,Mg,k, na, H, FE, Mn Общее количество всех поглощенных катионов называется емкостью поглощения (Т). Ее характеризуют с некоторой условностью емкостью катионного обмена (ЕКО) и выражают в мг- экв на 100 г почвы.

Различают 3 вида ЕКО (Орлов, 1985). ЕКО эффективная, или реальная, определяемая при естественной величине рН почвы; ЕКО стандартная, определяемая из буферного раствора с рН 6,5 (в некоторых методах, принятых за рубежом – 8,0-8,5); ЕКО дифференциальная, зависимая от рН, характеризующая приращение ЕКО с увеличением рН.

Суммарное количество всех обменных катионов, за исключением Н⁺ и А1³⁺, называют суммой обменных оснований (S), которая также выражается в мг-экв на 100 г почвы. Так как в почве всегда присутствуют Н⁺ и А1³⁺, то сумма поглощенных оснований меньше ЕКО (Т). Доля суммы поглощенных оснований от емкости поглощения, выраженная в процентах, называется степенью насыщенности почв основаниями (V):

Известна отрицательная сорбция почвой хлоридов и нитратов, которая впервые была описана К.К. Гедройцем как отрицательное физическое поглощение веществ. Отсутствие поглощения почвой нитратов вызывает их вымывание из почвы и миграцию в водоемы. Это явление неблагоприятно сказывается на экологическое состояние водоемов, так как вызывает их эфтрофию при неумеренном использовании нитратных удобрений.

17