Лекция 8 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.
Учение о поглотительной способности почв разработано в трудах К.К. Гедройца, С. Маттсона, Фогеллера и др.
Почва — сложная многофазная и полидисперсная система. В ней имеются грубые дисперсии с диаметром частиц более 0,02 нм, образующие в почвенных и грунтовых водах суспензии, более тонкие дисперсии размером — почвенные коллоиды и дисперсии на уровне молекулярного раздробления с диаметром частиц менее 0,0001 нм, которые образуют молекулярные, или истинные, растворы.
Небольшие размеры коллоидов определяют огромную суммарную и удельную поверхность, что можно представить на примере суммарной и удельной поверхности при дроблении длины сторон куба (табл. 1).
Площадь поверхностей граней кубиков при раздроблении 1 см3 твердой массы
Длина ребра, см |
Число кубиков |
Общая площадь поверхности граней, см2 |
1 |
1 |
б |
0,1 |
103 |
60 |
0,01 |
106 |
600 |
0,001 |
109 |
6000 |
0,0000001 |
1021 |
60000000 |
Дисперсные системы коллоидного раздробления, обладающие большой свободной поверхностной энергией, присутствием нескомпенсированных зарядов, электрокинетическими свойствами, обусловливают ряд важнейших процессов, связанных с поглотительной способностью почв.
Удельная поверхность почвы в м2/г
Горизонт |
|
Boa a |
|
Aaoт |
Метиловый голубой |
Оранж-2 |
Поверхность заряженная |
||
Глубина, см
|
Полная
|
Внутренняя |
Bнешняя
|
||||||
Отрицательно |
Положительно |
||||||||
%от суммы |
|||||||||
Anax10-20 |
215 |
125 |
90 |
22 |
97 |
6 |
94 |
6 |
|
Al |
25-35 |
142 |
90 |
52 |
17 |
92 |
2 |
98 |
2 |
Bl |
60-70 |
128 |
81 |
46 |
26 |
107 |
3 |
97 |
3 |
B2 |
90-100 |
115 |
57 |
58 |
31 |
|
|
|
|
B3 |
130-140 |
108 |
60 |
48 |
35 |
81 |
2 |
97 |
3 |
Виды поглотительной способности почв
Наиболее полно характеристика поглотительной способности почв изложена в работах К.К. Гедррйца, который выделил пять ее видов: механическая, химическая, биологическая, физическая и физико-химическая.
Механическая поглотительная способность — свойство почвы поглощать поступающие с водным или воздушным потоком твердые частицы, размеры которых превышают размеры почвенных пор. В данном случае почва выступает как «сито» или «губка», пропускающая через себя все, что мельче почвенных отверстий. Водные суспензии освобождаются от взвесей. Это свойство почвы используется для первой стадии очистки питьевых и сточных вод. Яркий пример механического поглощения твердых частиц — очистка полых речных вод (водные суспензии) при затоплении пойм рек. В результате после паводка на поверхности пойменных почв накапливаются твердые взвеси — почвенный наилок.
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:
Аl(ОH)3 + Н3РО4 –> А1РО4 + 3Н2О
Na2CO3 + CaSO4 –> CaCO3 + Na2SO4
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 поглотительная способность. Она связана с изменением концентрации молекул на поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды. Поверхностная энергия частиц, измеряющаяся произведением поверхностного натяжения, возникающего на границе соприкосновения дисперсной фазы с дисперсионной средой на суммарную поверхность дисперсной фазы, стремится к наибольшему сокращению. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, стремятся сконцентрироваться на поверхности раздела и тем самым уменьшить энергию системы; и наоборот, вещества, повышающие поверхностное натяжение, стремятся разжижаться на поверхности раздела.
Поглощение в природе всегда происходить в виде обмена между поверхностью твердой фазы и раствором, почвенным воздухом.