Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Почвоведение Происхождение и формирование биохимических равновесий Воздействие поглощающих элементов на ионные равновесия

Воздействие поглощающих элементов на ионные равновесия

Хотя общая емкость поглощения и определяется прежде всего природой компонентов поглощающего комплекса — глины и гумуса,— она не является неизменной, а в сильной степени зависит от величины pH. Этим объясняется и методика измерения емкости при определении pH в забуференной среде с целью получения отчасти условных, но сравнимых результатов. Величину емкости, измеряемую при pH, равном pH почвы, называют постоянной, а величину, получаемую с повышением pH,— переменной. Практически при сопоставлении обеих величин определяется разность емкости между pH почвы и pH = 7 (8,2 в некоторых случаях). У нейтральных почв она невелика, но у кислых она может быть значительной. Для измерения постоянной емкости пользуются небуферными солевыми растворами (КС1 или СаС12), которые принимают pH почвы. Переменную емкость определяют как разность между полученной таким образом емкостью и емкостью, определенной традиционными методами.

Возникновение постоянной и переменной емкости. При постоянной емкости обменные катионы с основными свойствами и ионы, обусловливающие кислотность (ионы А1+++ и часть ионов Н+), находятся в равновесии.

Очень кислые органические горизонты (А0 некоторых грубогумусных почв) имеют карбоксильные радикалы с высокой константой ионизации (pH ниже 4), кислотность определяется в таком случае Н+ (Schwertmann et al., 1966). Минеральные горизонты, обменная кислотность которых связана с глиной, в качестве преобладающего иона, вызывающего кислотность, имеют ион А1+++ (Schwertmann, 1966; Lefebvre-Drouet, 1966), что связано с процессами гидролиза по уравнению

А1+++ + Н2O -> А1(ОН)+ + Н2.

Переменная емкость возникает с повышением pH и имеет различное происхождение в органических и минеральных горизонтах.

Органические соединения характеризуются большими колебаниями констант ионизации карбоксильных радикалов в связи с их положением в молекуле. Чен (Tcheng et al., 1967) показал, что ионизация продолжается до величин pH = 11. При pH выше 9 появляются слабо ионизированные фенольные группировки (Schnitzer et al., 1965), но кажется маловероятным их существование при pH = 7.

В глинах переменная емкость может иметь два источника: Шахтшабель считает важными группировки Si(ОН) и А1(ОН) зон разрыва пакетов со слабым электрическим полем и низкими константами ионизации. Американские авторы (Jackson, 1963; Yuan, 1963; Clark, 1964; McLean et al., 1964; Coleman et al., 1964) продемонстрировали важную роль комплексных ионов гидратов окислов алюминия для некоторых глин — А1(ОН)++ и А1 (ОН)2+. Эти гидраты окислов, необменные при pH почвы, освобождают отрицательные заряды во все возрастающих количествах с повышением pH:

При титровании такой глины растворами с натрием последовательно оттитровывают ионы А1+++, потом А1 (ОН)++, потом А1 (ОН)2+. Очевидно, что для глин с комплексными ионами в межплоскостных пространствах переменная емкость имеет особенно большое значение

Постоянная и переменная емкость у элементов поглощающего комплекса. Как правило, среди гумусовых соединений преобладают переменные емкости, у глин — постоянные, однако в зависимости от типа глины наблюдаются некоторые различия.

У новообразованных монтмориллонитов в отличие от деградированных переменная емкость составляет около 10% постоянной, у вермикулитов и монтмориллонитов процент деградации переменной емкости выше. В особенно сильно разбухающих вермикулитах, если соединения алюминия внедряются в межплоскостные пространства, постоянная емкость уменьшается в пользу переменной, и, наоборот, когда те же глины эволюционируют к вторичным хлоритам, происходит резкое падение емкости поглощения.

Глины типа 1/1, каолиниты и галлуазиты, имеют более выраженную переменную емкость, чем глины типа 2/1. Заряды в них концентрируются в зонах разрыва пакетов; процент переменной емкости всегда выше.

Аморфные гели (или слабо окристаллизованные аллофаны) обладают переменной емкостью.

Приведем несколько цифр, характеризующих емкость (Nagata et al., 1966) в миллиэквивалентах на 100 г различных элементов:

Эти цифры имеют относительную ценность, их абсолютные величины могут колебаться в значительных пределах: так, величина емкости поглощения гуминовых кислот может колебаться от 2 мэкв (бурые гуминовые кислоты) до 4—5 мэкв на 1 г (серые гуминовые кислоты).

 

Кто на сайте

Сейчас 14 гостей онлайн