Почвоведение Том 1 - Белицина Г.Д.
ISBN 5-06-001159-3
Скачать (прямая ссылка):
Реакция почвы зависит от совокупного действия ряда факторов: химического и минералогического состава минеральной части почвы, наличия свободных солей, содержания и качества
194
органического вещества, состава почвенного воздуха, влажности почвы, жизнедеятельности организмов. Важнейшим регулятором реакции почвы являются находящиеся в ней соли. Нейтральные, кислые, щелочные соли, переходя из твердой фазы в раствор при увлажнении и обратно при иссушении, оказывают соответствующее влияние на характер реакции почвенного раствора, что отзывается и на плодородии почв.
Одной из наиболее распространенных в почве минеральных кислот является угольная кислота. В зависимости от термодинамических условий и биологической активности она может поддерживать рН почвы в пределах 3,9—4,5—5,7. Режим углекислоты в почвах тесно связан с суточно-сезонными ритмами погоды, с активностью микроорганизмов.
При окислении сернистых металлов (сульфидов) в почвах и почвообразующих породах может образоваться серная кислота, которая вызывает сильное подкисление почв (при осушении мангровых или маршевых почв их рН может упасть с 7—8 до 2—3). Значительное подкисление почвенного раствора могут вызывать ненасыщенные катионами гуминовые кислоты и фульвокислоты (рН может снижаться до 3—3,5). Малоразложившиеся остатки органического вещества лесной подстилки имеют рН 3,5—5, мхов — 2,5—3. В результате жизнедеятельности грибов и бактерий, разложения растительного опада, выделения корнями или насекомыми в почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной и др.
В процессе своей жизнедеятельности растения, потребляя из почвы в различных пропорциях анионы и катионы, выделяя в почву эквивалентное количество ионов Н+, ОН-, НСО-3, СО2-3, могут вызывать сдвиг реакции почвенного раствора в ту или иную сторону. Значительная роль в регулировании реакции почвенного раствора принадлежит микроорганизмам. Деятельность нитрификаторов может вызвать появление на короткое время в почвенном растворе азотной и азотистой кислот и снизить рН на 0,5—2,0. При разложении белков под воздействием микроорганизмов происходит поступление в раствор небольшого количества серной кислоты.
Кислотно-основные свойства любого соединения (кислота, основание или соль) оцениваются исходя из теории кислот и оснований Бренстеда—Лоури. Согласно этой теории кислотой считается любое вещество, способное отдавать протон (Н+), переходя при этом в сопряженное с ней основание. Основание — вещество, которое может присоединять протон, превращаясь в сопряженную с ним кислоту. В водных растворах кислоты отдают протоны воде, основания принимают протон от воды:
СН3СООН + Н2О<—>СН3СОО- + Н3О+
Отдавая протон воде, уксусная кислота превращается в основание СН3СОО-; вода, играя роль основания и принимая протон от СН3СООН, переходит в кислоту Н3O+.
7*
195
Кислотные и основные свойства могут проявить молекулярные соединения (НС1 — кислота, NH3 — основание), катионы
[РЬ(Н20)2+4 — кислота, РЬ(Н20)30Н+ — основание] и анионы [НСО-3 — кислота, СО2-3 — основание).
Сила кислот и оснований количественно оценивается константой равновесия реакции переноса протона между компонента-
ми кислотно-основных пар. В состав одного из них входит изучаемое соединение, в состав второго — молекула растворителя (Н2О). Константу, характеризующую перенос протона от кислоты к молекуле воды, обозначают символом К (acid — кислота) ;
„ (37)
Обратный процесс переноса протона от воды к основанию характеризует константа равновесия Кь (base — основание):
Произведение констант Ка и Кь любой сопряженной кислотно-основной пары равно ионному произведению растворителя (воды):
ККь = [H3O] [ОН-] = [Н + ] [ОН-] = Кн2о = 10-14. (39)
10.2. Кислотность почв
Различают актуальную (активную) и потенциальную кислотность почв в зависимости от того, при каком взаимодействии она проявляется и измеряется.
Актуальная кислотность почвы обусловлена наличием водородных ионов (протонов) в почвенном растворе, активность которых зависит от свойств (ионной силы) раствора, влияющих на коэффициент активности иона. Актуальная кислотность почвы измеряется при взаимодействии почвы с дистиллированной водой [водный рН, рНн2о, рН (H2O)] при разбавлении 1:2,5 либо в пасте. Иногда рН почвы измеряют непосредственно в почве при естественной влажности, но для этого она должна быть достаточно увлажненной и гомогенной для обеспечения надежного контакта с измерительным электродом. Можно актуальную кислотность почвы измерять и колориметрически или путем титрования.
Потенциальная кислотность — способность почвы при взаимодействии с растворами солей проявлять себя как слабая кислота. Потенциальная кислотность определяется свойствами твердой
196
фазы почвы, обусловливающей появление дополнительного количества протонов в растворе при взаимодействиях с удобрениями или химикатами.
Кислая реакция солевых вытяжек из почв объясняется появлением в растворе ионов водорода (гидроксония Н3О+) в результате вытеснения из почвенного поглощающего комплекса, а также взаимодействия с водой молекулярных кислот и гидратированных катионов. Гидратированные катионы при этом можно рассматривать как кислоты (Бренстед — Лоури). Наиболее сильные кислотные свойства в воде проявляют двух- и особенно трехзарядные катионы металлов:
