Почвоведение с основами геологии - Ковриго В.П.
ISBN 5-10-003135-2
Скачать (прямая ссылка):
В природе механическое поглощение взвешенных в почвенной воде частиц происходит при промывном режиме пористых и трещиноватых почв.
Явление механического поглощения используют для очистки питьевых и сточных вод путем их фильтрации через почву, для заиливания (кольматирования) дна и стенок каналов, водохранилищ в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию.
Физическая поглотительная способность — это поглощение целых молекул газов, вещества, растворенного в воде, изменение его концентрации на поверхности твердых почвенных частиц. Эту поглотительную способность еще называют молекулярной адсорбцией.
Физическая поглотительная способность протекает на границе твердой и жидкой фаз. Она обусловлена наличием большой свободной поверхностной энергии, которая равна произведению поверхностного натяжения раствора на суммарную величину поверхности частиц.
Известно, что всякая дисперсная система стремится уменьшить свою поверхностную энергию. Она может быть уменьшена, во-первых, за счет укрупнения дисперсной фазы (коагуляция) и, во-вторых, за счет уменьшения поверхностного натяжения раствора.
Вещества, способные понижать поверхностное натяжение системы (поверхностно-активные вещества), концентрируются на поверхности твердых частиц почвы и испытывают положительную физическую адсорбцию. К таким веществам относятся органические кислоты, спирты, алкалоиды, высокомолекулярные органические соединения.
Чем длиннее углеводородная цепь, тем сильнее понижение поверхностного натяжения системы, тем выше поглощение, так как свободная энергия поверхностного слоя насыщается за счет связывания поглощенного вещества.
Вещества, способные повышать поверхностное натяжение системы, отталкиваются от почвенных частиц и испытывают отрицательную физическую адсорбцию. К таким веществам относятся неорганические кислоты, соли, основания, органические вещества с большим количеством гидроксильных групп (сахара).
Из этого следует, что такие соли, как нитраты, хлориды и другие, слабо удерживаются в почве и могут вымываться за пределы корнеобитаемого слоя, а в условиях промывного водного режима—и за пределы почвенного профиля. В агрономической практике важно знать и учитывать эти особенности физического поглощения. Они, в частности, могут привести к непродуктивным потерям вносимых азотных удобрений, что расценивается как от
121
рицательное явление или как положительное при удалении Cl-ионов, входящих в состав калийных удобрений, ухудшающих качество продукции некоторых сельскохозяйственных культур.
К физическому поглощению относится также поглощение почвой паров, газов из газообразной фазы почвы. По энергии поглощения газы представляют следующий ряд:
O2 = H2 < NO2 < CO2 < NH3 < H2O (пар).
Легче всего поглощаются водяные пары. При этом выделяется теплота смачивания, которая тем выше, чем больше в почве органического вещества и глинистых частиц.
Газы могут поглощаться лишь сухими участками почвенных частиц. Из газов наиболее высокой энергией поглощения отличаются аммиак и диоксид углерода.
Чем легче сгущаются пары и газы, тем легче и интенсивнее они поглощаются почвой. Понижение температуры и повышение атмосферного давления увеличивают поглощение газов.
Почва является хорошим поглотителем дымных и газообразных отравляющих веществ (OB). Ее можно использовать как подручное средство для защиты от них.
Наличие поглощенных газов — причина затрудненного смачивания сухих почв в момент ливня или полива. Для замещения поглощенного воздуха водой требуется длительное время, прежде чем произойдет полное смачивание почвы и наступит нормальное впитывание влаги. При быстром поливе или сплошном затоплении десорбирующийся воздух, стремительно вырываясь из почвы, разрушает ее структуру. Чтобы этого не происходило, полив должен быть умеренным, как правило, дождеванием.
На поверхности твердых частиц удерживаются также разнообразные микроорганизмы, но термин «адсорбция» по отношению к ним может быть применен лишь условно. Д. Г. Звягинцев предлагает вместо него термины «прикрепление», «прилипание», «адгезия» (силы молекулярного притяжения).
Различные почвы обладают неодинаковой способностью поглощать микроорганизмы. Чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше в почве содержится гумуса, тем выше поглотительная способность почв по отношению к микроорганизмам. Бактерии при поглощении их почвой снижают свою биохимическую активность, благодаря чему улучшаются санитарные условия местности, очищаются воды колодцев, грунтовых вод.
Таким образом, физическая поглотительная способность имеет экологическое значение, влияет на состояние окружающей природной среды.
Химическая поглотительная способность (хемосорбция) — это способность почвы закреплять в форме труднорастворимых соединений ионы, поступающие в раствор.
122
В результате химических реакций в почвенном растворе образуется труднорастворимая соль, которая определяет закрепление в почве химически как катионов, так и анионов почвенного раствора:
Na2CO3 + CaSO4-^CaCOjt + Na2SO4; Ca(HCO3), - H2O-CaCO31 + CO2; Al(OH)3 + H3PO4 ~^ AlPO41 + 3H2O.
