Поглотительная способность почв реферат

Поглотительная способность почвы

Виды поглотительной способности почвы, коллоиды. Краткая характеристика строения и свойств почвенного поглощающего комплекса. Необменное поглощение катионов. Понятие об актуальной и потенциальной кислотности. Емкость катионного и анионного обмена.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

«Физико-химические процессы в техносфере»

На тему: Поглотительная способность почвы

Альметьевск 2014 г.

1. Поглотительная способность почвы. Коллоиды почвы. Виды поглотительной способности почвы

1.1 Поглотительная способность почвы

Большинство процессов, протекающих в почве, связаны с перераспределением веществ между твердой, жидкой и газообразной фазами, составляющими почву. Главным процессом взаимодействия между фазами является сорбция — поглощение твердой фазой газов, паров и растворенных веществ из жидкой фазы. Способность почвы поглощать различные веществ была известна давно, но только в начале XX века К.К.Гедройц разработал учение о поглотительной способности почв. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно ее тонкодисперсной частью и особенно коллоидами.

Поглотительная способность — способность почвы поглощать твердые, жидкие и газообразные вещества.

Поглощение почвой приходящих в соприкосновение с ней различного рода веществ представляет сложное явление, в котором могут принимать участие как химические, так и физические, физико-химические и биологические процессы.

Виды поглотительной способности почвы.

В зависимости от того, какой совершается при этом процесс, различают следующие виды поглотительной способности почв:

Механическое поглощение. Механическое поглощение почв представляет собой свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать взмученные в воде частички (суспензии) крупнее почвенных пор.

При этом суспензии могут или поступать в почву извне, или же образовываться в самой почве при естественном или искусственном увлажнении ее водой.

Таким путем происходит накопление в поверхностных горизонтах почвы тонких механических элементов, а также аккумуляция в верхнем слое бактериальных плазм.

Эта способность почвы находится в тесной зависимости от ее механического состава. Чем тяжелее по механическому составу почва и чем, следовательно, мельче пронизывающие ее во всех направлениях поры, тем лучшей задерживающей способностью она обладает.

Механическая поглотительная способность почв значительно возрастает по мере увеличения количества гумуса в почве.

Молекулярная, или аполярная, адсорбция. Сущность этого явления заключается в способности почвы, обладающей большой поверхностной энергией частичек, адсорбировать пары воды и удерживать газообразные и растворенные в воде вещества.

В основе молекулярной адсорбции лежат электрические силы поверхности коллоидных частиц.

Молекулярная поглотительная способность почв связана обычно с явлениями изменения концентрации молекул, растворенных в почвенной воде соединений, на поверхности почвенных частиц. При этом изменяется только концентрация растворенного вещества, но качественный состав раствора не изменяется. Молекулы поглощенного вещества, облегая сплошным слоем твердые частички почвы, удерживаются на поверхности последних с огромной силой. При молекулярной адсорбции поглощаемое вещество не внедряется в твердую фазу почвы и не вступает с ней в химическую реакцию, а лишь скопляется или сгущается на поверхности раздела двух фаз — твердой и жидкой, твердой и газообразной.

Способность почвы адсорбировать пары воды и газообразные вещества имеет большое практическое значение. Благодаря этому свойству в почве может удерживаться от потери в атмосферу такое в высшей степени важное для питания растений соединение, как аммиак, образующийся в почве в результате разложения органических веществ. Не меньшее значение в этом отношении имеет и способность почвы поглощать и удерживать в себе различного рода вещества из растворов. Такого рода поглощение, при котором молекулы того или иного вещества притягиваются из раствора твердыми почвенными частичками, концентрируясь у самой их поверхности, носит название положительной молекулярной адсорбции.

Однако в почве может иметь место и отрицательная молекулярная адсорбция, т. е. такого рода явление, при котором происходит уменьшение концентрации растворимых веществ на поверхности почвенных частиц.

К числу отрицательно адсорбируемых веществ в почве относятся соли азотной кислоты. Поэтому, применяя нитратные соединения в качестве удобрений, необходимо вносить их в почву во время посева сельскохозяйственных культур или после посева в виде подкормки и притом в небольшом количестве.

Химическое поглощение. Помимо поглощения целых молекул, легко растворимые соединения могут закрепляться в почве и иным путем.

Многие находящиеся в растворе вещества при взаимном соприкосновении или при соприкосновении с нерастворимой частью почвы способны вступать в химические реакции, давая при этом нерастворимые или мало растворимые соединения.

Образующиеся в результате такого взаимодействия нерастворимые соединения будут удерживаться в почве от вымывания.

Так, например, в почве могут находиться соли фосфорной кислоты в такой легко растворимой форме, как Na3PO4.

Будучи легкоподвижным соединением, эта соль, естественно, может в известной степени передвигаться в почвенной среде в глубокие горизонты, а вместе с тем, следовательно, возможна и потеря для растения такого ценного питательного вещества, как фосфор.

Однако в почвенном растворе наряду с Na3PO4 всегда могут быть в том или ином количестве и другие всевозможные соли, например СаС12, которые, вступая в обменную реакцию с Na3PO4, будут давать нерастворимые вещества:

Заключенная в трехкальциевом фосфате фосфорная кислота будет прочно удерживаться в почве.

Аналогичным путем могут закрепляться в почве также и искусственно вносимые удобрения.

Так, например, если в карбонатную почву внести суперфосфат, то некоторая его часть может перейти в трифосфат кальция, т. е. в трудно растворимою форму:

Так как этот вид поглотительной способности основан на чисто химической реакции взаимного обмена в растворе, то он носит название химического поглощения, или химической поглотительной способности почвы.

Следует добавить, что не все растворимые минеральные соединения могут химически поглощаться почвами. Среди легкоподвижных питательных веществ в почве имеются и такие соединения, которые в силу своих особенностей и свойств не могут быть химически поглощаемы почвой.

К этой категории относятся те легко растворимые вещества, которые при взаимодействии с другими соединениями не могут давать нерастворимых или трудно растворимых образований.

К числу химически непоглощаемых соединений относится весьма ценное в сельскохозяйственном отношении вещество — азотная кислота.

1.2 Физико-химическое поглощение, или обменная адсорбция

Емкость поглощения. Минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в значительной степени диссоциированы на катионы и анионы. Поэтому при взаимодействии между почвенным раствором и твердой частью почвы последней поглощаются из раствора не только целые молекулы растворенных веществ, но и ионы. В связи с тем, что почвенные коллоиды заряжены главным образом отрицательно, очевидно, что поглощаться почвой из раствора будут преимущественно катионы.Поглощенные катионы удерживаются на поверхности коллоидальных частичек весьма прочно и могут быть вытеснены обратно в раствор лишь другими катионами. Вследствие этого процесс поглощения почвой ионов из раствора является по существу процессом обмена катионов на поверхности почвенных коллоидов. Процесс обмена катионов в почвенной среде происходит в эквивалентном количестве. Поэтому процесс обмена катионов при взаимодействии почвы с растворами солей в самом общем виде можно представить такими уравнениями:

Вместе с тем реакция обмена катионов является обратимой: любой поглощенный почвой катион при соответствующих условиях может снова перейти в раствор. В связи с этим реакцию обменной адсорбции следует изобразить так:

Сумма всех поглощенных катионов, выраженная в миллиэквивалентах на 100 г почвы, называется емкостью поглощения.

Емкость поглощения у различных почв неодинакова и в значительной степени зависит от содержания в почве илистой фракции, гумуса и от минералогического состава илистой фракции, поскольку разные минералы обладают даже при одинаковой степени дисперсности различной обменной способностью. Так, например, каолинит имеет емкость обмена от 3 до 15 м-экв, серицит— от 20 до 40 м-экв, монтмориллонит — от 60 до 100 м-экв на 100 г почвы. Очень большую емкость обмена имеют гуминовые кислоты. Поэтому, чем больше содержится в почве глинных минералов и гумуса, тем больше емкость поглощения.

Емкость поглощения любой почвы в значительной степени зависит от реакции раствора (рН), при которой ее определяют. При этом, чем выше рН раствора, при помощи которого происходит вытеснение и обмен катионов, тем выше емкость поглощения.

Энергия поглощения или обмена. Различные катионы обладают разной энергией поглощения: одни из них поглощаются сильнее, другие — слабее. Большей энергией поглощения отличаются двухвалентные (Са++,Mg++), меньшей — одновалентные катионы (Na+, NH4+, K+). Исключением из этого общего правила является лишь водородный ион, энергия поглощения которого во много раз превосходит энергию поглощения как одновалентных, так и двухвалентных катионов.

Поглощающий комплекс всякой почвы благодаря адсорбционной способности коллоидного комплекса всегда будет насыщен катионами.

Но состав поглощенных катионов в зависимости от условий почвообразования у различных почв неодинаков. У одних почв поглощающий комплекс будет насыщен главным образом Са++ и Mg++, у других — Na+, у третьих — среди поглощенных катионов будет находиться Н+, Аl+++ и т. д.

Почвы насыщенные и не насыщенные основаниями. В почвах встречаются различные обменные катионы: Са++, Mg++, Na+, Н+, К+, NH4+ Аl+++, Fe+++ и др.

В зависимости от состава поглощенных катионов все почвы подразделяются на почвы насыщенные и не насыщенные основаниями.

К первым относятся те почвы, поглощающий комплекс которых содержит в себе одни лишь металлические катионы, например Са++, Mg++, Na+, ко вторым — те почвы, в поглощающем комплексе которых наряду с другими катионами содержатся также и поглощенные Н+ и Аl+++.

Примерами почв, насыщенных основаниями, могут служить черноземы, а также каштановые почвы и сероземы, имеющие широкое распространение в степных и засушливых районах нашего Юго-Востока.

Представителями почв, не насыщенных основаниями, являются красноземы, дерново-подзолистые и болотные почвы.

Что же касается дерново-подзолистых и болотных почв, то их характерной особенностью является наличие в поглощающем комплексе обменных Н+ и А1+++.

Двухвалентные катионы (Са++, Mg++) коагулируют необратимо, т. е. придают агрегатам устойчивость против размывающего действия воды; одновалентные (Н+, Na+), наоборот, являются слабыми коагуляторами: образующиеся под воздействием этих катионов гели весьма непрочны и в соприкосновении с водой легко разрушаются, распадаясь на первоначальные составляющие их коллоидальные частички. При этом самым слабым коагулятором из всех одновалентных катионов является Na.

Необменное поглощение катионов. Наряду с обменным поглощением катионов в почве наблюдается также необменное поглощение, при котором поглощенные катионы прочно закрепляются в почве и становятся недоступными для питания растений.

Необменное поглощение катионов широко распространено в природе и присуще почти всем катионам, но в наибольшей степени это явление свойственно калию.

Наиболее мощным фактором, влияющим на переход катионов в необменную форму, является периодическое высушивание почвы, причем чем выше температура и продолжительнее высушивание, тем больше калия переходит в труднообменную форму.

Поглощение анионов. Наряду с поглощением катионов почвы обладают поглотительной способностью и в отношении анионов. Энергия и характер поглощения у разных анионов различны.

В этом отношении встречающиеся в почвах анионы могут быть разделены на 3 группы. К первой группе относятся анионы, которые хорошо поглощаются почвами химически, давая с катионами почвенного раствора нерастворимые соединения: анионы фосфорной кислоты (Н2РО4+, НРО4++, РО4+++), а также некоторых органических кислот, кремнекислоты. При взаимодействии почвенных растворов с такими катионами, как Са, Mg, эти анионы образуют осадки, которые и закрепляются в почве.

Ко второй группе могут быть отнесены анионы соляной, азотной и азотистой кислот (Cl, NO3, NO2), соли которых легко растворимы в воде; они не могут поглощаться ни химически, ни физико-химически, но о

Источник

Поглотительная способность почвы

Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Января 2012 в 18:49, курсовая работа

Краткое описание

В работе дан краткий обзор истории изучения поглотительной способности почв. Описаны виды поглотительной способности почв и их природа. Приведены сведения о почвенных коллоидах и их влияние на свойства почвы. Описаны пути улучшения почвенного плодородия посредством изменения почвенного поглощающего комплекса некоторых почв. Библ. 6, табл. 9, рис. 1.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ О ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ 5
2. ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ 7
3.ВИДЫ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ 12
3.1МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ 12
3.2ФИЗИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ 14
3.3ХИМИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ 15
3.4БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ 16
3.5ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ 17
3.5.1 ПОГЛОЩЕНИЕ ПОЧВАМИ КАТИОНОВ 19
3.5.2 ОБМЕННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ КАТИОНОВ 20
3.5.3 НЕОБМЕННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ КАТИОНОВ 23
3.5.4 СОСТАВ ОБМЕННЫХ КАТИОНОВ И ЁМКОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ ПОЧВ 25
4. ПОГЛОЩЕНИЕ ПОЧВАМИ АНИОНОВ 32
4.1. ОСОБЕННОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ АНИОНОВ 33
4.2. ЁМКОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ АНИОНОВ 38
5. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВЫ 41
ВЫВОДЫ 42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 44

Файлы: 1 файл

курсовая работа№4.doc

Под поглотительной способностью почвы в самом широком смысле этого слова понимается способность ее задерживать те или другие вещества, приходящие в соприкосновение с ее твердой фазой через циркулирующие в ней воды. Таким образом, могут задерживаться соединения или части их, находящиеся в растворенном состоянии, а также коллоидально распыленные частички минерального и органического вещества, живые микроорганизмы и грубые суспензии.

В зависимости от того, каким способом почва поглощает, какой при этом совершается процесс, можно различать следующие виды поглотительной способности: 1) механическая поглотительная способность почвы; 2) физическая (адсорбция); 3) физико-химическая, или поглотительная способность в тесном смысле этого слова, или обменная способность (обменная адсорбция); 4) химическая и 5) биологическая.

3.1 Механическая поглотительная способность почв

Механической поглотительной способностью называется свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать через себя, задерживать частицы, взмученные в фильтрующейся через почву воде, раз эти частицы больше некоторой величины. Благодаря этому виду поглотительной способности почва задерживает коллоидально распыленные вещества, если коллоидальные частицы крупнее данной величины, и грубые суспензии. Задержанные алюмосиликатные и органические частички примешиваются к твердой фазе почвы, вступая с нею в более или менее прочные соединения в зависимости от их состава, дисперсности и других свойств (например, электрического заряда).

Почва состоит из отдельных частичек, или зерен, называемых механическими элементами; величина этих зерен в одной и той же почве колеблется в очень широких пределах; так во всех почвах мы можем найти механические элементы от 1 мм и до 5 микромикрона в диаметре, только различных почвах относительное количество частиц различного диаметра, т. е. так называемый механический состав почвы, будет различен. Встречаются почвы, содержащие и более крупные механические элементы, нежели в 1 мм диаметром. Эти механические элементы представляют кристаллы различных алюмосиликатов и силикатов.

Как бы плотно ни прилегали отдельные частички друг к другу, в массе их между ними всегда будут оставаться пространства, поэтому почва при всяком уплотнении представляет собою пористое тело. Между отдельными механическими элементами, слагающими это тело, между образуемыми этими элементами комплексами—структурными элементами почвы—имеются пространства, образующие очень сложную сеть переплетающихся между собою и прерывающихся канальцев самого разнообразного диаметра. Характер этой системы каналов в отношении их расположения, взаимной связи и величины диаметров зависит от механического состава минеральной и органической части почвы, от количественного соотношения между этими частями, от структурности и от сложения почвы.

Благодаря механической поглотительной способности передвижение отдельных микроорганизмов в почве должно быть очень затруднено. Все микроорганизмы, видимые даже лишь в самый сильный микроскоп, должны задерживаться целиком слоем в несколько сантиметров почвы даже среднего механического состава.

Механическая поглотительная способность почвы играет существенную роль в распределении микроорганизмов в почвенном разрезе и до настоящего времени она почти вовсе еще не изучена, и законы, управляющие этим поглощением, нам неизвестны (К.К. Гедройц, 1955).

3.2 Физическая поглотительная способность почвы

К. К. Гедройц описывает этот вид поглотительной способности следующим образом.

На границе соприкосновения твердых частиц почвы с окружающим раствором возникает некоторое количество свободной энергии, которую называют поверхностной энергией. Величина возникающей энергии равняется произведению поверхностного натяжения на величину поверхности всех твердых частиц почвы. Таким образом, поверхностная энергия зависит от обеих названных величин.

Поверхностное натяжение почвенных растворов очень невелико, и поэтому величина поверхностной энергии в почвах обусловлена главным образом суммарной поверхностью твердых частиц почвы, т. e. зависит от механического состава почвы или, точнее, от содержания в ней коллоидных и близких к ним по размеру частиц.

К. К. Гедройц рассматривает два возможных случая физического поглощения в результате изменения величины свободной поверхностной энергии.

а) Физическое поглощение с понижением поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение воды при 0° составляет 75 дин на 1 см 2 . В водных растворах величина поверхностного натяжения зависит от природы и концентрации растворенных соединений. Одни вещества понижают, другие повышают поверхностное натяжение водных растворов. С повышением концентрации растворенных веществ возрастает их влияние на поверхностное натяжение растворов. К веществам, понижающим поверхностное натяжение водных раствором, принадлежат многие органические соединения: органические основания и кислоты, спирты, высокомолекулярные соединения и т. п. В противоположность им неорганические соли, кислоты и основания, а также органические соединения с большим количеством гидроксильных групп повышают поверхностное натяжение.

Понижение возникающей свободной поверхностной энергии достигается путем уменьшения поверхностного натяжения в результате притягивания почвенными частицами веществ, понижающих поверхностное натяжение, и, наоборот, отталкивания веществ, повышающих поверхностное натяжение. В результате в растворе, непосредственно прилегающем к поверхности почвенных частиц, концентрация веществ, понижающих поверхностную энергию, будет выше, а концентрация повышающих поверхностную энергию — ниже, чем в окружающем почвенном растворе. В первом случае будет происходить положительное, во втором – отрицательное физическое поглощение.

б) Физическое поглощение с уменьшением поверхности частиц. К этому виду поглотительной способности относится явление коагуляции, когда, в результате соединения многих мелких частиц в более крупные микроагрегаты, суммарная поверхность уменьшается, а вместе с этим снижается и свободная поверхностная энергия.

Рассмотрение этого вида поглощения К. К. Гедройц заканчивает следующими словами: «Несмотря, однако, на очень скудное количество экспериментальных доказательств способности почв к положительной и отрицательной адсорбции, теоретические соображения заставляют нас признать, что таковою почва обладает, но количественно она проявляется в общем малыми величинами, которые при методах, обычно применявшихся для их определения (методы взбалтывания, промывания и т. п.), мало доступны нашим измерениям» (Н. П. Ремезов, 1957).

3.3 Химическая поглотительная способность почвы

Химическая поглотительная способность почвы выражается в том, что те анионы растворенных солей, которые дают с катионами, находящимися в почвенном растворе, нерастворимые или малорастворимые соли, будут выпадать из раствора в виде соответствующих солей; выпадающий осадок будет примешиваться к твердой фазе почвы (К.К. Гедройц, 1955).

Такое поглощение сопровождается образованием труднорастворимых солей из легкорастворимых. Примерами такого поглощения могут служить: образование в почве гипса при взаимодействии сернокислого натрия с хлористым кальцием, образование фосфорнокислого кальция при взаимодействии хлористого кальция с фосфорнокислым натрием, образование фосфатов железа и алюминия и т.п. (Н. И. Горбунов, 1967).

Например, в почвах нейтральных или слабощелочных (черноземы, каштановые, сероземы и др.) вносимые фосфорнокислые удобрения (суперфосфат) закрепляются в ходе реакции с бикарбонатом кальция, находящимся в растворе:

в почвах, имеющих кислую реакцию (красноземы, дерново-подзолистые), при наличии свободных гидратов окислов железа и алюминия может наблюдаться химическое поглощение фосфат-иона в результате образования труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. Например:

3.4 Биологическая поглотительная способность почв

Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы минерального питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от выщелачивания. После отмирания корней, растительных остатков и тел микроорганизмов происходят их разложение и постепенная гумификация. Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами.

Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетического материала для преобладающих в почве гетеротрофных микроорганизмов. Внесение в почву значительного количества бедного азотом органического вещества (соломы или соломистого навоза) вызывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным биологическим, закреплением минеральных форм азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений и снижению урожая. В то же время биологическое поглощение способствует закреплению нитратного азота, который никаким другим путем в почве не удерживается и может вымываться, особенно на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошаемого земледелия (П. М. Смирнов, Э. А. Муравин, 1984)

3.5 Физико-химическая поглотительная способность почв

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность почвы заключается в том, что почва способна обменивать некоторую часть содержащихся в твердой ее фазе катионов на эквивалентное количество катионов, находящихся в соприкасающемся с нею растворе; между катионами твердой фазы почвы и катионами почвенного раствора всегда устанавливается равновесие. Поглощаемый из раствора при этом катион или поглощаемые катионы, если их в растворе несколько, в том или другом количестве исчезают из раствора и становятся в соединения твердой фазы почвы, а вместо них в раствор переходит из твердой фазы почвы эквивалентное количество другого или других катионов. Такой обмен катионов может в зависимости от рода катионов в той или другой степени повлиять на физические и химические свойства почвы, так как те и другие находятся в тесной зависимости от рода катионов, входящих в поглощенном состоянии в твердую фазу почвы (К.К. Гедройц, 1955).

В почве физико-химическое поглощение происходит при изменении влажности, внесении удобрений, подъеме и опускании грунтовых вод, орошении и т.д. Малейшее изменение в составе и концентрации почвенного раствора вызывает изменение в составе поглощенных катионов. Следовательно, между почвенным поглощающим комплексом и почвенным раствором существует постоянное взаимодействие. Каждая разновидность почвы имеет в своем поглощающем комплексе определенный состав и количество катионов (Н. И. Горбунов, 1967).

3.5.1 Поглощение почвами катионов

Катионы, находящиеся в компенсирующем слое коллоидов, называются поглощенными, часть из них располагается в неподвижном слое, а часть – в диффузном. Кроме того, часть катионов находится в межслоевом пространстве глинистых минералов. Последние могут быть обменными и частично необменными. Переходу обменных катионов в необменные способствует высушивание, так как при этом происходит уменьшение расстояний между слоями кристаллической решетки минералов. Такое явление наблюдается в разбухающих минералах, например в монтмориллоните, вермикулите. Неразбухающие минералы, например гидрослюды, также могут содержать необменные катионы, так как они связываются сильными электрическими зарядами, расположенными на поверхности тетраэдрических слоев.

Обменное и необменное поглощение катионов зависит от их свойств, свойств коллоидов почвенного поглощающего комплекса, а также от свойств растворов, взаимодействующих с почвой (Н. И. Горбунов, 1967).

3.5.2 Обменное поглощение катионов

При обменном поглощение способность катионов внедряться в компенсирующий слой ионов неодинакова. Из наиболее распространенных в почве обменных катионов – Са 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , NH4 + , A1 3+ и Н + — способность поглощения возрастает с увеличением атомного веса и валентности катионов.

По степени (энергии) поглощения наиболее распространенные в почвах катионы располагаются в таком порядке: Na + , NH4 + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ . Степень поглощения водородного иона особенно велика.

Большая гидратационная оболочка ослабляет сорбционную способность катионов. Поэтому среди одновалентных катионов натрий (ионный радиус 0,98 А) поглощается слабее калия (ионный радиус 1,33 А) у двухвалентных катионов кальций, имеющий более крупный ионный радиус (1,06 А), поглощается сильнее магния (ионный радиус 0,78 А). Ион водорода в водном растворе присоединяет одну молекулу воды и образует гидроксоний (Н₃О + , ионный радиус 1,35 А). Гидроксоний поглощается почвенными коллоидами сильнее, чем другие одновалентные ионы. Катионы, лучше поглощающиеся почвой, удерживаются ей с большей силой, так как имеют больший электрический заряд и сильнее притягиваются почвенными коллоидными частицами.

Источник