Коллоиды в грунтах кратко
Обновлено: 02.07.2024
Накопление в почве элементов питания растений связано с поглотительной способностью почв. Академик К. К. Гедройц предложил под поглотительной способностью почвы понимать способность ее поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частички, а также живыемикроорганизмы. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно тонкодисперсной частью почвы и особенно коллоидами. Содержание коллоидов в почве редко превышает 30 % почвенной массы, но влияние их на свойства почвы и уровень плодородия исключительно велико.
Прикрепленные файлы: 1 файл
Почвенные коллоиды их строение состав и свойства.docx
Коллоиды представляют собой двухфазные системы и состоят из дисперсной фазы (коллоидных частиц) и дисперсионной среды (почвенного раствора). Характерными особенностями почвенных коллоидов являются очень большая суммарная и удельная поверхность и наличие двойного электрического слоя ионов на границе раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.
Наличие двойного электрического слоя ионов является следствием строения коллоидов. Коллоидную частицу, по предложению Вигнера, называют мицеллой. Ядро мицеллы состоит из агрегата недиссоциированных молекул того или иного вещества (минерального или органического). На поверхности ядра формируется двойной электрический слой ионов, образующий границу раздела с дисперсионной средой (интрамицеллярным раствором). Этот слой образуется в результате диссоциации внешних молекул самого ядра или вследствие поглощения ионов из дисперсионной среды. Внешний, или диффузный, слой образует рой (облако) ионов, способных к обменным реакциям. В его пределах между неподвижным слоем ионов и дисперсионной средой возникает разность потенциалов вследствие перемещения части противоионов к внешней границе диффузного слоя
Собственно, качественный и количественный состав этих ионов и обеспечивает буферные свойства почв. Чем больше ионов в диффузном слое, тем больше химических реакций обмена может произойти, это особенно актуально при взаимодействии с солями, состоящими из сильного основания и слабой кислоты, либо из слабого основания и сильной кислоты.
По отношению к жидкой фазе коллоиды делятся на гидрофильные, способные поглощать молекулы воды с образованием на поверхности частицы многослойной пленки (гидратация коллоида), и гидрофобные, практически не гидратирующиеся (не смачиваются водой). Коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя (коллоидного раствора) и геля (коллоидного осадка). Наличие электрического заряда также обусловливает электрокинетические свойства, главнейшими из которых являются коагуляция (Коагуляция - переход коллоида из состояния золя в состояние геля) и пептизация (переход из состояния геля в золь).
Физическое состояние коллоидов в значительной степени зависит от состава поглощенных катионов. Чем больше валентность поглощенных катионов и больше их заряд, тем меньше электрокинетический потенциал частицы и легче идет процесс коагуляции. Коллоиды, насыщенные одновалентными катионами, находятся, в основном, в состоянии золя; при замене одновалентных катионов двух- или трехвалентными они переходят в гель.
Электрокинетические свойства коллоидов обуславливают их способность к аккумуляции и передвижению в пределах почвенного профиля и к их участию в формировании аккумулятивных, элювиальных и иллювиальных горизонтов почв.
Огромное значение имеют также адсорбционные свойства коллоидов - способность поглощать катионы, анионы и целые молекулы находящихся в почвенном растворе веществ/
Различают минеральные, органические и органоминеральные коллоиды. Минеральные коллоиды представлены глинистыми минералами, коллоидными формами кремнезема и полуторных оксидов. Все глинистые минералы имеют кристаллическое строение, пластинчатую форму. Органические коллоиды представлены в почве, прежде всего, гумусовыми кислотами и их солями (гуматами, фульватами, алюмо- и железогумусовыми соединениями) и находятся, в основном, в состоянии гелей. Органоминеральные коллоиды широко распространены в верхних горизонтах почв. Они представляют собой комплекс переменного состава из высокодисперсных минералов и гумусовых веществ, покрытых пленками гумусовых кислот, гуматов и фульватов алюмо- и железогумусовых солей.
Способность почвы поглощать пары, газы, задерживать растворенные или взмученные в почвенном растворе вещества или их части, а также живые организмы называется поглотительной способностью.
К.К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности:
механическую - свойство почвы как всякого пористого тела задерживать в своей толще твердые частицы крупнее, чем система пор;
физическую - изменение концентрации молекул растворенного вещества на поверхности твердых частиц почвы, обусловленное наличием на поверхности коллоидных частиц сил притяжения, способствующих сорбированию молекул воды, газов и органических веществ с образованием из них поверхностных пленок. Эту поглотительную способность называют молекулярной сорбцией;
физико-химическую, или обменную, - способность обменивать некоторую часть катионов, содержащихся в твердой фазе на эквивалентное количество катионов, находящихся в соприкасающемся с нею растворе;
химическую - способность анионов растворенных солей, взаимодействуя с катионами, образовывать нерастворимые соли, выпадающие в осадок (например, гипс по реакции Na2SO4 + CaCl2 CaSO4 + 2NaCl). К таким катионам относятся Ca2+, Al3+, Fe3+ и отчасти Mg2+;
биологическую - способность (избирательная) микроорганизмов и растений поглощать из почвенного раствора различные вещества.
Живые организмы поглощают, в первую очередь, катионы K+, NH4+, Ca2+, Fe3+, необходимые для построения своих тканей.
Совокупность твердых частиц почвы, обладающих абиотической катионной или анионной поглотительной способностью, К.К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (далее ППК). С физической точки зрения, ППК представляет собой совокупность веществ в тонкодисперсном состоянии (коллоиды). В химическом отношении это нерастворимые в воде солеобразные алюмосиликатные, органические и органоминеральные соединения.
Буферность почвы и факторы ее обуславливающие.
Буферность почвы—способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды, например, рН, окислительно-восстановительным свойствам и другим. Так, противодействие изменению реакции среды (рН) происходит при добавлении сильной кислоты или физиологически кислых удобрений (кислое плечо, кислый интервал буферности или щелочки, щелочное плечо, щелочной интервал), при известковании или внесении физиологически щелочных солей. Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Буферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей сильных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК.
Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания илистых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции:
[ППК] + 4HС1 = [ППК]Н4 + CaCl2 + MgCl2.
Вместо водорода появляются нейтральные соли СаС12 и МgС12, т.е. реакция среды не изменится или изменится незначительно. В песчаных почвах, обедненных коллоидами, в которых поглощенных оснований содержится мало, ионы водорода кислоты остаются в растворе, в результате чего резко изменяется реакция среды, т.е. для этих почв характерна низкая буферность.
Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко меняться от внесения физически кислых или щелочных удобрений. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.
Буферность почвы можно повысить путем внесения органических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буферную емкость по отношению к кислотам можно повысить известкованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды. Буферность - уникальное и важное свойство почвы. Самое лучшее определение этого свойства дал В.Д. Муха: под кислотно-основной буферностью почвы (или просто буферностью) понимают способность последней как полифункциональной системы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, особенно её щелочно-кислотного и окислительно- восстановительного состояния. Некоторые учёные объясняли это свойство по-другому: Буферностью почвы называют способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора под воздействием кислотных и щелочных агентов (Н.Ф. Ганжара). Другие исследователи обобщили свои знания о буферности, как о способности почвы противостоять изменению её актуальной реакции под воздействием различных факторов (В.А. Ковда). Однако все учёные сходятся во мнении, что буферность почвы - целый комплекс взаимосвязанных свойств, зависящих от множества систем почвы.
Основной принцип работы буферной системы почвы - нейтрализация кислот или оснований, кислых или щелочных солей, т.е. тех веществ, попавших в почву, которые могут изменить её реакцию среды (механизм работы буферных систем почвы будет описан далее).
Буферные свойства связаны с процессами физико-химического (обменного) поглощения ионов, перехода различных соединений в ионные и молекулярные формы, с нейтрализацией и выпадением в осадок вновь образующихся соединений. Поэтому, прежде всего на буферность влияют качественный и количественный состав высокодисперсных частиц (Чем больше коллоидов в почве, тем выше её буферность; песчаные почвы не обладают буферностью), катионный состав почвенно-поглощающего комплекса (далее ППК), минеральный и органический состав почвы (далее перечисленные факторы будут рассмотрены подробнее). Чаще всего буферность почвы определяется качеством её твёрдой фазы, однако механизм буферных систем почвы весьма разнообразен и может обходиться без вовлечения твёрдой фазы.
Многие учёные рассматривают буферность как часть природной системы устойчивости почвы. Например, в статье М.А. Глазовской было дано такое определение: устойчивость - потенциальный запас буферности исходных природных ландшафтов и почв, а также способность последних к восстановлению нормального функционирования.
Кислотно-основная буферность почв является интегральным показателем. Она отражает качественное и количественное состояние гетерогенной почвенной системы и является одним из важнейших факторов устойчивости почв. В молодых почвах буферность находится на начальной стадии своего развития и зависит от формирования буферных систем, которые в зрелых почвах создаются сотни лет. Высокие показатели буферности определяются комплексным действием органических, органоминеральных и минеральных буферных систем. Самой крупной буферной системой “кислота-щёлочь” в зрелых почвах является почвенно-поглощающий комплекс: органическое вещество почв и минералы.
В почвах техногенных ландшафтов элементарные почвенные процессы протекают под влиянием естественных факторов почвообразования, но условия их протекания отличаются от почвообразовательных процессов в природных “нормально развитых почвах”.
Почвы, ненасыщенные основаниями, имеющие в составе ППК обменные катионы водорода и алюминия (подзолистые, краснозёмы), обладают повышенной буферностью к подщелачиванию, так как все ионы металла (например, натрия) поглощаются в обмен на водород ППК, и пониженной к подкислению. Наличие большого количества катионов Ca2+, Mg2+, Na+ и других оснований создаёт значительную буферность в кислую сторону; почвы, имеющие в составе обменных катионов H+ или Al3+ и способные поглощать щёлочь, обнаруживают буферность в щелочную сторону ). Чем больше в почвенном растворе солей сильных оснований и слабых кислот, тем более буферна почва по отношению к кислым удобрениям; соли слабых оснований и сильных кислот буферны к щелочным удобрениям. Так как раствор находится в постоянном взаимодействии с твёрдой фазой почвы, то последняя также оказывает существенное влияние на буферность. Чем больше коллоидных частиц и гумуса в почве и чем больше они содержат поглощённых оснований, тем буфернее почва по отношению к кислым удобрениям; поглощённый коллоидами водород способствует увеличению буферности почвы к щелочным удобрениям. Наиболее буферны почвы тяжёлого (глинистого) механического состава. Атмосферные осадки, грунтовая и оросительная вода могут изменить реакцию почвы, если последняя не обладает буферностью, и наоборот. Растения реагируют на изменение реакции почвы, поэтому Буферность почвы играет большую роль в их росте и развитии. Буферность почвы можно повысить внесением органических удобрений.
В итоге, буферность почвы можно увеличить утяжелением гранулометрического состава, увеличением содержания гумуса, высокоёмкостных минералов, ёмкости поглощения.
Система соединений химических элементов почвенного индивидуума является компонентом системы более высокого иерархического уровня (ландшафта биосферы) и в свою очередь может быть расчленена на подсистемы более низкого ранга (почвенного горизонта, фаз почвы, отдельных групп соединений любого химического элемента, ионов). Системообразующие отношения в каждом из уровней системы характеризуются специфическими масштабами переноса веществ и природой процессов взаимосвязи компонентов. Эти же процессы обусловливают и сохранение структуры и функционирования различных уровней системы почвенных соединений химических элементов и буферные свойства к внешнему воздействию почвы в целом.
Основой буферности почвы в целом является буферность элементарных систем соединений отдельных химических элементов почвы. Каждая из элементарных систем представляет собой теоретически выделенную совокупность всех соединений любого химического элемента почвы в составе твёрдых, жидких, газообразных фаз почвы органической и неорганической природы, взаимосвязанных процессами трансформации и перераспределения вещества и энергии, протекающими на вещественно-фазовом уровне.
Материальным носителем элементарных систем соединений всех химических элементов почвы является почвенная масса минимального объёма (морфон, горизонт), в которой присутствуют все необходимые компоненты элементарной системы. К ним относятся следующие группы соединений любого химического элементы: прочносвязанные соединения твёрдых фаз, подвижные соединения твёрдых фаз, соединения почвенного раствора, почвенного воздуха, биоты.
Теперь стоит рассмотреть основные системы и свойства почвы, которые влияют на буферность.
Влияние минерального состава почвы на её буферность
Почва является многофазной полидисперсной системой. Она состоит из твердой части и пор, заполненных почвенным раствором, почвенным воздухом и живыми организмами. Большинство почв является минеральными. На долю их твердой фазы, представленной, главным образом, минеральным веществом, приходится 40-65 % объема почвы (или 90-99 % и более ее массы).
Минеральная часть почвы обеспечивает условия закрепления корней растений, является, наряду с органической частью, источником питательных веществ, влияет на физические и физико-химические свойства почвы.
Минеральную часть почвы принято различать по минеральному, химическому, гранулометрическому (механическому) составу. Состав минеральной части почвы зависит от состава исходной почвообразующей породы и от условий, в которых развивается почва.
мельчайшие частицы почвы от 0,2 до 0,001 мкм. С почвенной водой образуют коллоидные растворы (золи) и в таком виде выносятся из одного слоя почвы в другой, отлагаются, образуя в разной степени уплотнённые горизонты (солонцовый в почвах сухих степей и лесостепей, иллювиальный — в северных таёжных подзолистых почвах и т.д.). Коллоидная фракция в разных почвах содержится от 2% — в лёгких до 30 —50% — в тяжёлых. Агрономическое значение К. п. велико: они поглощают из почвенных растворов ионы аммония, калия, кальция, магния, фосфат-ионы (см. Поглотительная способность почвы), предохраняют их от вымывания, способствуют образованию структуры почвы. К. п. состоят из 3 групп соединений: органических, минеральных и органо-минеральных (комплексных). В коллоидно-дисперсном виде представлена основная масса органического вещества почвы. Минеральные коллоиды состоят главным образом из глинистых минералов. Почвы разного типа различаются по составу коллоидной минеральной фракции. Органо-минеральные К. п. представлены преимущественно соединениями гумусовых веществ с глинистыми и др. вторичными минералами. В природных условиях коллоидные частицы образуются двумя путями: конденсацией и Диспергированием. О свойствах коллоидов см. в статье Коллоидные системы.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое "Коллоиды почвы" в других словарях:
Коллоиды почвы — совокупности почвенных частиц с размером Толковый словарь по почвоведению
Коллоиды — частицы п. мельче 0,0001 0,0002 мм (см. коллоиды почвы) … Толковый словарь по почвоведению
Коллоиды почвенные — дисперсные системы мельчайших ( Экологический словарь
КОЛЛОИДЫ ПОЧВЕННЫЕ — (от греч. kolla клей и eidos вид) , совокупность элементарных почвенных частиц менее 0,0001 мм (по др. данным, менее 0,0002 или менее 0,001 мм). Составляют одну из фракций гранулометрич. элементов почвы (см. Гранулометрический состав почвы).… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
коллоиды почвенные — (от греч. kólla клей и éidos вид), совокупность элементарных почвенных частиц менее 0,0001 мм (по другим данным, менее 0,0002 или менее 0,001 мм). Составляют одну из фракций гранулометрических элементов почвы (см. Гранулометрический … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
Поглотительная способность почвы — свойство почвы задерживать в себе (сорбировать) различные вещества, соприкасающиеся с её твёрдой фазой. Виды П. с. п.: механическая поглощение высокодисперсных частиц почвенными порами; физическая поглощение электролитов под влиянием… … Большая советская энциклопедия
ГОСТ 27593-88: Почвы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 27593 88: Почвы. Термины и определения оригинал документа: 72. Абсолютно сухая проба почвы Проба почвы, высушенная до постоянной массы при температуре 105 °С Определения термина из разных документов: Абсолютно сухая проба почвы… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Почвенные коллоиды — 25. Почвенные коллоиды Совокупность механических элементов почвы размером от 0,0001 до 0,001 мм Источник: ГОСТ 27593 88: Почвы. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
почвенные коллоиды — Совокупность механических элементов почвы размером от 0,0001 до 0,001 мм. [ГОСТ 27593 88] Тематики почвы … Справочник технического переводчика
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ — механический состав почвы, относит, содержание в почве частиц разл. величины. Совокупность почвенных частиц с диаметром определ. размера составляет фракцию гранулометрии, элементов, напр, камни, гравии, песок, пыль разл. крупности, ил, коллоиды.… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
В составе почвы очень важную роль играют почвенные коллоиды (частицы мельче 0,2 мк), учение о которых было разработано К.К. Гедройцем. Почвенные коллоиды образуются в результате раздробления крупных частиц при выветривании или путем конденсации молекул или ионов. По своему происхождению и составу все почвенные коллоиды можно разделить на три группы: минеральные, органические и органо-минеральные. Минеральные коллоиды образуются в результате выветривания горных пород и минералов. Органические коллоиды образуются в процессе разложения и гумификации органических остатков. При взаимодействии гумусовых веществ с высокодисперсными минеральными частицами образуются комплексные соединения более сложного состава – органо-минеральные коллоиды. Чем тяжелее почва по механическому составу и чем больше в ней гумуса, тем больше в ней коллоидов.
Коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя (взвеси или коллоидного раствора) и геля (студенистого, хлопьевидного или аморфного коллоидного осадка).
Коллоидная частица, иначе ее называют коллоидной мицеллой, имеет сложное строение (рис. 4).
Почвенные коллоиды благодаря их электрокинетическим свойствам играют большую роль в почвообразовании. Они способны поглощать и обменивать ионы диффузного слоя мицеллы на ионы окружающего ее раствора. На этой способности основаны методы химической мелиорации почв и внесения удобрений. От содержания коллоидов в почве зависит ее поглотительная способность. Поглотительная способность – это свойство почвы поглощать и удерживать различные вещества, находящиеся в жидком, газообразном, растворенном или взвешенном состоянии.
Всю совокупность коллоидов, обусловливающих поглотительную способность почв, академик К.К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК). Он выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, физическую (адсорбционную), физико-химическую (обменную), химическую и биологическую.
Механическая поглотительная способность обусловлена свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать в своих порах взмученные в воде частицы крупнее почвенных пор. Чем больше в почве глинистых частиц, гумуса и чем мельче почвенные поры, тем лучшей механической поглотительной способностью она обладает. Механически могут задерживаться не только почвенные частицы, но и различные микроорганизмы. Механическое поглощение имеет большое значение в почвообразовании.
Рис. 4. Схема строения коллоидной мицеллы (по Н.И. Горбунову)
Свойство почвы поглощать из раствора молекулы веществ называется физическим поглощением или молекулярной адсорбцией. Физическое поглощение обусловлено наличием на поверхности коллоидных частиц молекулярных сил притяжения, за счет которых коллоиды сорбируют вещества, находящиеся в воде в виде истинных или коллоидных растворов.
Почва поглощает не только молекулы вещества, но и ионы. Способность почвы обменивать некоторую часть ионов, находящихся на поверхности твердых частиц почвы, на эквивалентное количество ионов, находящихся в соприкасающемся с ними растворе, называется физико-химической или обменной адсорбцией. Последняя обусловлена наличием на поверхности коллоидных частиц электрического заряда (положительного или отрицательного).
Химическая поглотительная способность проявляется в том, что многие находящиеся в почвенном растворе вещества, соприкасаясь друг с другом или нерастворимой частью почвы, вступая в химические реакции, дают нерастворимые или труднорастворимые в воде соединения.
Биологическая поглотительная способность обусловлена жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые усваивают из почвенного раствора и воздуха различные вещества и переводят их в органические соединения своего тела.
Между почвенным раствором и ее коллоидами существует динамическое равновесие. Поэтому активная кислотность может переходить в потенциальную и наоборот. Однако не все Н-ионы, вызывающие потенциальную кислотность, переходят в почвенный раствор с одинаковой легкостью.[ . ]
В состав почвенного поглощающего комплекса входят почвенные коллоиды, то есть частицы меньше 0,00025 мм и более крупные частицы до 0,001 мм, которые имеют некоторые свойства, сходные со свойствами коллоидов, и обладают физико-химической поглотительной способностью. Почвенные коллоиды подразделяют на органические, минеральные и органоминеральные (состав и строение последних изучены мало). Органические коллоиды представлены преимущественно гумусовыми веществами (гумино-вые кислоты, фульвокислоты и их соли). В состав минеральных коллоидов входят как кристаллические соединения, главным образом глинистые минералы (каолинитовой и монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд), так и аморфные (кремневая кислота, гидраты полуторных окислов и др.).[ . ]
Ремезов Н. П. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв.— М.: Сельхозгиз, 1957.[ . ]
Большинство коллоидов природных вод в отличие от золей коагулянтов заряжено отрицательно. К таким коллоидам относятся распространенные в природных водах кремнекислота, мельчайшие глинистые и почвенные частицы, а также гумусовые вещества. Глинистые почвенные взвеси состоят в основном из гидроалюмосиликатов, имеющих общую формулу хА1203 • ■ г/БЮг • гН20. По современным представлениям молекула глины представляет собой молекулу алюмосиликатной кислоты, в которой кислород воды входит в состав аниона, а водород является катионом. Простейшая формула гидроалюмосиликата А1203- 25ЮЯ • 2Н20 в этом случае выглядит так: Н4А1251а09.[ . ]
Концентрация почвенного раствора обусловливается также состоянием почвенного поглощающего комплекса. Чем больше коллоидов в почве, тем большей емкостью поглощения она обладает. В свою очередь, чем больше емкость поглощения, тем больше устойчивость почвы против воздействия внешних факторов и тем медленнее оно изменяет свои свойства, в частности, реакцию. Эта особенность почвы называется буферностью.[ . ]
Для отделения почвенных коллоидов, а следовательно, и для получения прозрачных, неокрашенных вытяжек в отдельных случаях пользуются способностью коллоидов к взаимной коагуляции. С этой целью к мутной вытяжке добавляют минимальное количество 1%-ного раствора желатина или агар-агара и через некоторое время, когда появятся мелкие хлопья, вытяжку фильтруют. Иногда прибегают к крайней мере — вносят в вытяжку различные реактивы, конечно такие, которые существенно не влияют на точность анализа.[ . ]
При коагуляции коллоиды являются клеящим материалом, что имеет значение для образования структуры почвы. Пептизация, наоборот, ведет к разрушению почвенных комочков.[ . ]
Таким образом, если почвенные коллоиды насыщаются двух- и трехвалентными катионами, то могут образоваться прочные структурные отдельности, не размываемые водой.[ . ]
Чем выше насыщенность почвенных коллоидов необходимым растениям катионом, тем лучше он усваивается (рис. 14).[ . ]
Чем выше насыщенность почвенных коллоидов необходимым растениям катионом, тем лучше он усваивается (рис. 14). Объясняется это тем, что подвижность адсорбированных почвами катионов возрастает с увеличением степени насыщения ими поглощающего комплекса. В свою очередь, растение легче всего вытесняет корневыми выделениями более подвижные ионы почвы.[ . ]
Миграция пестицидов по почвенному профилю происходит одновременно с передвижением воды или почвенных коллоидов, на которых они адсорбированы.[ . ]
Способность органических коллоидов и минералов глин к обменному поглощению катионов обусловлена их отрицательным зарядом. Положительный заряд имеют коллоидные гидроокиси железа и алюминия. Остальные почвенные коллоиды заряжены отрицательно. Поэтому способность большинства почв к обменному поглощению катионов выражена сильнее, чем к поглощению анионов.[ . ]
Дикамба слабо адсорбируется почвенными коллоидами и постепенно вымывается осадками в более глубокие слои почвы и подпочвы [14, 15], довольно устойчива к действию микроорганизмов и физико-химическим воздействиям [16—19]. Продолжительность токсического действия гербицида в почве 3—18 месяцев в зависимости от дозы, состава и свойств почвы и количества осадков.[ . ]
В почве аммиак адсорбируется почвенными коллоидами, поэтому каких-либо потерь азота из жидкого аммиака и аммиакатов при заделке их на указанную глубину совершенно не происходит.[ . ]
При значительном содержании в почвенном поглощающем комплексе одновалентных катионов калия и натрия ухудшается структура почвы; пептизирующая способность по отношению к почвенным коллоидам у натрия выше, чем у калия. Однако количество натрия, вносимого с калийными удобрениями, не настолько велико, чтобы оказать существенное влияние на структуру почвы. Так, в опытах Долгопрудной агрохимической станции применение в течение 15 лет калийных удобрений в севообороте с клевером на дерново-подзолистой суглинистой почве не отражалось на этом показателе.[ . ]
Обменный и подвижный магний. В почвенном питании растений большую роль играют коллоиды почвы, представляющие собой мельчайшие нерастворимые в воде частицы (менее 0,25 микрона) минеральных и перегнойных веществ. Вследствие малого размера коллоидные частицы, носящие название почвенного поглощающего комплекса, имеют большую общую поверхность и большую поверхностную энергию. Они способны на своей поверхности удерживать положительно заряженные ионы — катионы кальция, магния, калия, водорода и другие и предохранять их от вымывания. В то же время эти поглощенные катионы могут обмениваться на другие катионы почвенного раствора или могут быть вытеснены из почвы катионом любой соли. Обменные или поглощенные катионы являются доступными веществами для питания растений.[ . ]
Другая составная часть почвы — почвенные коллоиды, представляющие собой совокупность мелких органических и минеральных частиц, обеспечивают ионообменную способность, кислотность и буферность почвы. Обычно загрязнения нефтью приводят к значительным изменениям физико-химических свойств почв. Так, разрушение слабых почвенных структур и диспергирование почвенных частиц сопровождается снижением водопроницаемости почв.[ . ]
А для вытеснения катионов из почвенных коллоидов в раствор и необходимо наличие выделяемых корнями ионов водорода.[ . ]
Питательные вещества в виде ионов и молекул из почвенного раствора поглощаются (адсорбируются) коллоидами, находящимися на поверхности усвояющих корней растений. При этом происходит обменная адсорбция: ионы поглощаемых солей вытесняют ионы, ранее адсорбированные корнями. Среди вытесняемых ионов большое место занимают ионы водорода (Н) и анионы угольной кислоты (НС03 ), непрерывно образующиеся в корнях вследствие их энергичного дыхания. Выделяемый при дыхании углекислый газ, соединяясь с водой, образует угольную кислоту Н2С03, которая и диссоциирует на ионы Н и НС03 , насыщающие поверхность корней.[ . ]
Хотя синтетические катиониты имеют иной состав, чем почвенные коллоиды, вызывающие физико-химическое поглощение в почве, но реакция обмена катионами идет по тем же законам. Это и позволило использовать катиониты в почвоведении и агрохимии для изучения взаимодействия между почвой, растением и удобрением.[ . ]
Этот вид поглощения тесно связан со многими свойствами почвенных коллоидов. Коллоидальным состоянием вещества называется такое состояние, когда оно похоже на раствор клея, яичного белка или киселя.[ . ]
| Схема усвоения растением калия, адсорбированного почвенными коллоидами |  |
| Схема усвоения растением калия, адсорбированного почвенными коллоидами (слева —корневой волосок, справа — частица почвы; сверху вниз — вытеснение калия, его поглощение корнем). |  |
При внесении аммиачной воды в почву аммиак адсорбируется коллоидами и поэтому слабо передвигается в ней. С течением времени аммиачный азот нитрифицируется и тогда приобретает большую подвижность, мигрируя с почвенным раствором. По сравнению с жидким аммиаком использование аммиачной воды в качестве удобрения технически проще и безопаснее, но крупным недостатком ее является низкое содержание азота, в результате чего увеличиваются затраты, связанные с транспортировкой, хранением и внесением удобрения в цочву. Поэтому применение аммиачной воды целесообразно только в хозяйствах, расположенных вблизи предприятий, производящих это удобрение.[ . ]
Для образования катиона триазина необходима кислая реакция почвенного раствора или почвенные коллоиды, в которых присутствуют ионы водорода. Этот вопрос будет рассмотрен более подробно ¡при изучении роли pH почвы.[ . ]
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. Усвоение растениями питательных веществ, интенсивность микробиологической деятельности в почве, минерализация органических веществ, разложение почвенных минералов и растворение различных труднорастворимых соединений, коагуляция и пеп-тизация коллоидов и другие физико-химические процессы в сильной степени зависят от реакции почвы. Она оказывает значительное влияние на эффективность вносимых в почву удобрений. Удобрения, в свою очередь, могут изменить реакцию почвенного раствора, подкислять или подщелачивать ее.[ . ]
Связь сорбционных процессов с генезисом почв весьма разнообразна. Почвенный поглощающий комплекс, его состав, свойства и характерные особенности частично наследуются от породы в зависимости от минералогического и механического состава последней, но в основном формируются в процессе почвообразования. Выше уже отмечалось, что поверхности почвенных коллоидов характеризуются наличием специфических гумусовых и минерально-гумусовых соединений, являющихся продуктами почвообразования. Сорбционное закрепление гумуса играет роль не только в формировании специфических поверхностей почвенных частиц, но и в стабилизации самого гумуса, а также в образовании дифференцированного гумусового профиля различных почв.[ . ]
В почвах и горных породах пестициды активно поглощаются глинистыми минералами, почвенными коллоидами (в том числе и гуминовыми веществами) и далее включаются в метаболизм микроорганизмов и беспозвоночных. Сорбция пестицидов глинистыми частицами зависит от их минерального состава, pH среды, температуры и других факторов. Например, установлено, что сорбция дилъдрина (хлорорганический пестицид, С12Н8ОС1й) возрастает при понижении pH от 10 до 6. Инсектициды легко аккумулируются живыми организмами. Так, например, через 24 ч концентрация ДДТ в дафниях превышает концентрацию в воде в 16-23 тыс. раз. Поэтому пестициды могут скапливаться в грунтах с большим содержанием биотических компонентов. Часть пестицидов разлагается за счет естественного метаболизма (фотосинтеза и гидролитического разложения) на воду и углекислый газ. Окисление пестицидов протекает чрезвычайно медленно [65].[ . ]
По степени сродства к воде различают гидрофильные (высокое сродство) и гидрофобные (низкое сродство) коллоиды. Гидрофобные свойства почвенным коллоидам, проявляющиеся, в частности, в пониженной смачиваемости, могут придавать органические вещества типа липидов, если они покрывают поверхность почвенных частиц. Известно, что гидрофильность почвенных коллоидов снижается при переосушке торфяных почв. Это уменьшает их смачиваемость и ухудшает водно-физические свойства.[ . ]
Теоретическим основанием ее они считают осцилляцию (колебания) адсорбированных коллоидом ионов. Объемы ее могут совпадать у ионов, обменнопоглощенных почвенными частицами и корневыми волосками. При очень тесном сближении последних возможно взаимное вытеснение ионов одного коллоида ионами другого (когда вытесняющий ион попадает на линию притяжения между вытесняемым ионом и поверхностью коллоидной частицы — мицеллы).[ . ]
На дальнейшую разработку учения о поглотительной способности почв большое влияние оказала коллоидная химия. Многие понятия и закономерности ее были с успехом использованы при изучении почвенных коллоидов и поглотительной способности почв. Большое значение имели исследования по обменному поглощению в почвах в связи с питанием растений, выполненные в лаборатории Д. Н. Прянишникова.[ . ]
Аммонийные и амидные соединения азота в условиях нейтральной и щелочной реакции, свойственной почвам хлопкосеющих районов,— лучший источник азота для растений. Кроме того, аммоний как катион легко поглощается коллоидами почвенного комплекса и поэтому резко не перемещается по почвенному профилю, вследствие чего аммонийная форма азота может быть полностью использована растениями.[ . ]
Магний обменный, или поглощенный, с точки зрения питания растений является самой важной формой. По отношению к общему содержанию магния в зависимости от вида почвы он составляет обычно 5—10%. После использования растением магния из почвенного раствора коллоиды почвы на основе подвижного равновесия выделяют новые порции обменного магния в почвенный раствор.[ . ]
Полиморфность твердой фазы почвы обуславливает ее рыхлость (газо- и влагопроницаемость) и большую суммарную поверхность частиц: 3-5 м2/г у песчаных почв, 30-150 м2/г у супесчаных и суглинистых и до 300-400 м2/г у глинистых. Наименьшие размеры имеют коллоиды почвы - их диаметр измеряется сотыми долями микрометра. Благодаря большой суммарной поверхности почвенные частицы, особенно коллоидная фракция, обладают высокой поглотительной способностью. На частицах этой фракции происходит поглощение электролитов, образование малорастворимых и нерастворимых солей, выпадающих в осадок и примешивающихся к твердой фазе почвы, обмен катионами между твердой фазой и почвенными растворами.[ . ]
По М.В. Каталымову (1959), цинк в почвах может находиться в следующих формах: в кристаллической решетке минералов, — этот цинк не доступен растениям; в составе органических веществ почвы он становится доступным растениям лишь после их минерализации; в поглощенном минеральными и органическими коллоидами состоянии,— этот катион вытесняется из почвенного поглощающего комплекса растворами нейтральных солей. В результате таких реакций обменная форма цинка может служить источником питания для растений. Соединения цинка в воднорастворимой форме, в почвенном растворе, являются непосредственным источником корневого питания растений.[ . ]
Коллоидные растворы состоят из дисперсной среды и распыленного в нем вещества, именуемого дисперсной фазой. В почве дисперсной средой служит вода. Дисперсной фазой могут являться как органические, так и неорганические вещества. Диаметр коллоидальных частиц меньше 0,1 микрона. Частицы дисперсной фазы имеют заряд положительного или отрицательного электричества. Отрицательно заряженные почвенные коллоиды называются ацидоидами, а положительные — базоида-ми. Практически почвенные коллоиды всех почв Башкирии имеют отрицательный заряд, т. е. ацидоиды.[ . ]
Расчеты, выполненные на 10-летний период (1987—1997 гг.), показали, что параллельно с повышением уровня подземных вод (на 0,2—1 м/год) будет наблюдаться накопление солей в них, а также в почвогрунтах зоны аэрации. При этом содержание натрия и магния в расчетный период прогрессирующе возрастет, а кальция — уменьшится (рис. 87). Известно, что кальций, являясь хорошим коагулятором, способствует свертыванию почвенных коллоидов и образованию водопрочной структуры. Противоположное действие оказывают ионы натрия (в меньшей степени калия), увеличение содержания которых в ПК приводит к разрушению структуры и ухудшению водно-физических свойств почв. Ион магния занимает промежуточное положение. При его содержании в ПК до 15-20% его влияние безвредно, а при 30% и более оно отрицательное.[ . ]
Обобщая вышеизложенные сведения о трансформации буровых реагентов, нефтешламов, нефти и нефтепродуктов в почве и воде, следует еще раз подчеркнуть, что это сложный процесс, на который оказывают влияние особенности гранулометрического состава почв, содержание органического вещества и обменных катионов, а также химический состав нефти и ее свойства. Большое значение также имеет характер их распространения в среде, включая процессы испарения и конденсации, диффузии, адсорбции и десорбции, биодеградации под воздействием микроорганизмов и различные реакции абиотического расщепления. При этом важно также учитывать физико-химические характеристики: растворимость углеводородов, точку кипения, давление паров и др., а также условия, при которых протекает биологическое окисление загрязнителей, адсорбированных частичками почвы, роль органических и неорганических почвенных коллоидов и т. д. Необходимо принимать во внимание и характер миграционных процессов, которые, с одной стороны, приводят к широкому распространению загрязнения за пределы исходного района за счет горизонтальной миграции низко- и среднемолекулярных углеводородов, а с другой - приводят к концентрации в зоне загрязнения высокомолекулярных компонентов нефти и буровых реагентов в верхних слоях почвы.[ . ]
Читайте также: