Поглотительная способность почв

Механическая поглотительная способность — это способность почвы задерживать в своих порах частицы почвенных суспензий. Почвенные суспензии образуются при стоке и впитывании воды в почву. Вода, попадающая в почву, содержит взвешенные частички, разнообразные молекулы и ноны. Частички, передвигаясь по системе почвенных пор и ходов вместе с водой, постепенно застревают в промежутках, имеющих меньший размер, чем они сами. Это чаще всего происходит в изгибах, тупичках. Наибольшее количество частичек задерживается в узких порах. Таким образом, чем меньше размер почвенных пор, тем больше частичек задерживается при просачивании почвенных суспензий. Камни, например, плохо задерживают частицы суспензий; в песках задерживаются глинистые частицы, а в суглинистых почвах — коллоидные частицы и даже микроорганизмы. Механическая поглотительная способность почв обеспечивает высокое очищение почвенных растворов от взвешенных частиц. Часть их остается в верхних слоях, накапливается и с течением времени может изменить механический состав почвы. Эта форма поглотительной способности почв используется при орошении, очистке водных суспензий в промышленных целях, для очистки питьевой воды.
Физическая поглотительная способность почв — это способность коллоидных частиц поглощать из почвенных растворов молекулы веществ, понижающих поверхностное натяжение водной пленки. При механическом поглощении суспензии освобождаются от частиц и превращаются в растворы, содержащие молекулы и ионы. Каждая почвенная частичка оказывается окруженной водной пленкой.
Известно, что на поверхности частицы молекулярный слой воды удерживается очень большими силами, создающими повышенное натяжение водной пленки. Обычно натяжение водной пленки на границе с воздухом при 0°С равно 75,5 дин/см. Поэтому чем больше в почве мелких частиц, тем больше общая поверхность водной пленки, а следовательно и энергия сил поверхностного натяжения.
К. К. Гедройц, изучая растворы различных солей, установил, что вещества можно разделить на две большие группы: понижающие поверхностную энергию водных пленок и повышающие ее. Сила поверхностного натяжения водной пленки изменяется при воздействии различных кислот и солей. Неорганические кислоты и их соли часто повышают, а органические кислоты, спирты, алкалоиды и краски понижают поверхностное натяжение водной пленки и тем сильнее, чем больше их концентрация в почвенном растворе. Поэтому распределение молекул веществ вокруг почвенной частицы различно. Молекулы веществ, понижающих поверхностное натяжение водных пленок, будут удерживаться ею — это явление получило название положительная адсорбция. Вещества, повышающие поверхностное натяжение водной пленки, будут располагаться на значительном расстоянии от почвенной частицы — это явление носит название отрицательная адсорбция (лат ad — на, у, при; sorber — поглощать, всасывать).
Таким образом, при просачивании почвенного раствора вещества, понижающие поверхностное натяжение водной пленки, т. е. органические кислоты, спирты, алкалоиды, будут удерживаться и накапливаться в почве, а вещества, повышающие поверхностное натяжение — неорганические соли, которые чаще всего хорошо диссоциируют, будут находиться в растворе.
Уменьшение поверхностной энергии водных пленок может произойти не только вследствие положительной адсорбции, но и при процессах коагуляции, сопровождающихся уменьшением общей поверхности почвенных частичек, т. е. физическая поглотительная способность в значительной степени зависит от состояния коллоидов почвы.
Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность почв — это способность главным образом коллоидных (илистых) частичек удерживать п обменивать ионы с почвенным растворомД Водный раствор, окружающий почвенные частицы, содержит значительное количество веществ, диссоциированных на ионы — катионы и анионы (катионы заряжены положительно, анионы — отрицательно). Например, в почвенном растворе могут находиться катионы Na+, К+, Mg2+, Са2+, Н+, F3+ и анионы CI-, S042-, Р043-, N032-. Почвенные коллоиды также имеют положительный (или отрицательный) заряд, поэтому частицы, заряженные отрицательно, а это почти вся основная часть минеральных и органических частиц, будут удерживать катионы, а заряженные положительно — анионы.
Вследствие того, что почвенные коллоиды несут в основном отрицательный заряд, в почвах происходит преимущественно поглощение катионов. Чем больше коллоидных частичек в почве, тем больше катионов они смогут удержать в поглощенном состоянии. Катионы удерживаются почвенными частицами довольно прочно и могут быть вытеснены только в случае их замены другими при соприкосновении с почвенным раствором. Замена происходит в результате обменных химических реакций. Обмен ионов происходит очень быстро и в эквивалентных количествах, т. е. один катион Са2+ заменяется на два катиона Н+ или К+, причем любой катион почвы может быть замещен любым катионом почвенного раствора. Почвенные коллоиды наиболее энергично поглощают Fe3+, Al3+, Н+ Са2+, Mg2+, К+, Na+. Этот ряд написан по мере убывания энергии поглощения. Чаще всего Fe3+ и А13+ образуют сложные комплексные, нерастворимые в воде соединения. Поэтому в природных условиях в поглощенном состоянии находятся Н+ Са2+, Mg2+, К+ и реже Na+, содержание которых зависит от условий и факторов почвообразования.