Поглотительная способность почв
Процессы поглощения, происходящие в почвах, объединяют самые разнообразные явления как сорбционной природы, так и не связанные непосредственно с сорбцией на частицах почвы. Совокупность явлений поглощения и удерживания разнообразных твердых, жидких и газообразных веществ называют поглотительной способностью почвы.
Это свойство почвы было известно давно, задолго до формирования почвоведения в самостоятельную науку, а первую научную трактовку получило в трудах английского исследователя Д. Уэя (1850). Наиболее существенный вклад в разработку учения о поглотительной способности почв в ХХ в. внес крупнейший русский почвовед К. К. Гедройц. Значительные исследования провели Г. Вигнер (Швейцария) и С. Маттсон (Швеция).
Почвенный поглощающий комплекс (ппк)
Любая почва способна поглощать и удерживать разнообразные вещества (молекулы и отдельные ноны, вещества органического и минерального происхождения, коллоидные частицы и грубые суспензии, пары, газы и клетки микроорганизмов), приходящие с ней в соприкосновение. Важнейшую роль в этом процессе играет ППК понятие, которое впервые сформулировал К. К. Гедройц. По К. К. Гедройцу, ППК представляет собой совокупность нерастворимых в воде органических, минеральных и органо-минеральных соединений, находящихся преимущественно в высокодисперсном состоянии и имеющих высокую реакционную и ионообменную способность. Реакция обмена между ионами почвенного раствора и нонами, удерживаемыми ППК, наиболее характерная особенность ППК как составной части почвы.
Вещественный состав ППК в основном унаследован от почвообразующей породы в соответствии с ее гранулометрическим, минералогическим и химическим составами. Однако свои главные, специфические особенности он приобретает в процессе почвообразования в результате трансформации и взаимодействия мине-
ральных компонентов с гумусовыми веществами и их органо-минеральными Производными, что существенно влияет на свойства поверхности тонкодисперсных частиц.
Мицеральная основа ППК состоит в основном из глинистых минералов. Среди них наибольшее значение имеют минералы групп каолинита и монтмориллонита, гидрослюды, вермикулит, хлориты и смешанослойные образования. В ней также присутствуют аллофаны и цеолиты, аморфные соединения алюминия, железа, кремния и другие минеральные компоненты, участвующие в формировании ППК. Органическая часть ППК представлена в основном специфическими гумусовыми веществами. В почвах они находятся в виде гелей, труднорастворимых содей поливалентных катионов и прочных адсорбционных комплексов с глинистыми минералами и гидроксидами. На долю адсорбционных комплексов приходится до 70% почвенного органического вещества.
Многокомпонентность и химическая неоднородность ППК обусловливают наличие различных по составу и свойствам функциональных групп на поверхности почвенных частиц, участвующих в ионообменных и адсорбционных процессах. Наиболее широко представлены следующие функциональные группы: —SiООН, —СООН, =СОН, =А1ОН, =FеОН. Первые две группы проявляют наибольшую активность в слабокислой среде, три другие — в нейтральной и слабощелочной среде. В меньшей степени свойства ППК определяют другие функциональные группы: —S03Н, —R2РООН, — R-РО(ОН)2, — R3N0Н, — RNН, — R2H, — NН2. Азотсодержащие группы имеют основные свойства и обычно в почве проявляют себя как анионообменники. Некоторые функциональные группы способны к образованию устойчивых координационных соединений с ионами металлов, способствуя таким образом избирательному их поглощению ППК.
Итак, в состав ППК входят компоненты различной природы и с разными свойствами. При этом в проявлении специфических особенностей ППК важную роль играют удельная поверхность почвенных частиц и их размеры. ППК состоит из частиц различного размера, но главная роль в его формировании принадлежит почвенным коллоидам.