|
Нейтральные и слабощелочные почвы, в гумусе которых преобладают гуминовые кислоты и их соли, слабо выщелочены и содержат многие подвижные элементы. В воде, находящейся в таких почвах, катионов водорода меньше, чем катионов одно- и двухвалентных металлов. Особенно много катионов кальция, который часто выпадает в виде карбоната кальция, тогда как в кислой воде это соединение быстро растворяется.
Химические элементы находятся в почве в разнообразных формах. Они входят в состав живых организмов, кристаллохимических структур минералов, прочно связаны в мертвом органическом веществе и присутствуют в виде свободных катионов в почвенных водах. В геохимии важную роль играют элементы, находящиеся в ионно-сорбированном (поглощенном) состоянии.
В почве содержится много мельчайших частиц (размером менее 0,001 мм). Они представлены главным образом глинистыми минералами, а также остатками органических соединений. Содержание этих тонкодисперсных частиц в почвах обычно составляет 10—20% по массе, хотя бывает и значительно больше — до 50 — 60%. Обилие столь мелких частиц обусловливает большую удельную поверхность и как следствие этого активно протекающие реакции сорбирования (поглощения) ионов из водных растворов. Механизм этого интересного процесса рассмотрен при характеристике коллоидов коры выветривания (с. 68). Остановимся на проявлении этих процессов в почве.
Тонкодисперсные частицы сорбируют (притягивают) своей поверхностью катионы, находящиеся в растворе. Поэтому при фильтрации почвенных вод через почву из них поглощается часть растворенных катионов. Это явление получило название поглотительной способности почвы. Количество сорбированных катионов зависит от строения глинистых минералов и их количества. Самые распространенные в почвах глинистые минералы — дисперсные гидрослюды — поглощают катионов в несколько раз больше, чем каолинит. Особенно активно поглощают катионы гумусовые вещества. Коллоидный осадок гуминовых кислот поглощает катионов в десятки раз больше, чем глинистые минералы. Следовательно, чем более глинистая почва и чем больше в ней гумуса, тем выше ее поглотительная способность.
Между тонкодисперсным веществом и почвенными водами существует подвижное равновесие. Чем больше ионов данного элемента в растворе, тем больше их сорбируется. Например, в дерново-подзолистых почвах, в водах которых растворены фульвокислоты и поэтому содержится много ионов водорода, среди поглощенных катионов будут преобладать катионы Н+. В черноземах, где почвенная влага содержит в изобилии кальций, катионы этого элемента насыщают тонкодисперсную часть почвы.
Поглощенные катионы обладают свойством замещаться другими. Если на почву, насыщенную ионами кальция, подействовать раствором хлорида аммония NH4C1, то двухвалентные катионы кальция будут вытеснены соответствующим числом одновалентных катионов аммония (рис. 17). Таким образом, в процессе поглощения происходит обмен ионов. В реакции обмена участвуют только сорбированные катионы, не образующие химических соединений. Катионы, входящие в состав органических или неорганических соединений, в этой реакции участвовать не могут.
|