Поглотительная способность почв

ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ
Понятие о почвенных коллоидах. Коллоидами называются минеральные, органические и органо-минеральные частицы и молекулы размером от 0,1 до 0,001 ц (микрон — одна тысячная доля миллиметра). Коллоидные свойства начинают проявляться у частиц размером менее 1 ц, или 0,001 мм — предколлоидная фракция. С водой они образуют коллоидные растворы, обнаруживают броуновское движение, проходят через бумажные и не проходят через органические фильтры. Следует отметить, что водные растворы с частицами более 1 ц образуют водные суспензии, а с частицами менее 0,001 ц — истинные, или молекулярные, растворы. Вещества, раздробленные до коллоидных частиц, обладают большой удельной поверхностью. Коллоиды по механическому составу относятся к фракции ила (частицы менее 0,001 мм), а по двучленной классификации — к фракции физической глины (частицы менее 0,01 мм).
Состав и свойства почвенных коллоидов. Многие свойства почв зависят от состава и свойств коллоидных частиц. В природе коллоидные частицы образуются при измельчении минералов и горных пород под влиянием выветривания и почвообразования, разложении органических веществ, образовании гумуса, в котором принимают участие органические и минеральные соединения. Коллоидные частицы по происхождению делятся на минеральные, в состав которых входят вторичные глинистые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, гетит, гидраты окиси железа), а также мелкие частицы первичных минералов (в основном кварц и слюды), органические, представленные главным образом гумусовыми кислотами и их солями, и органо-минеральные соединения гумусовых веществ с глинистыми (вторичными) минералами.
тетраэдр Каждая коллоидная частица состоит из однородного вещества кристаллического или аморфного строения. Атомы, находящиеся на границе коллоидной частицы с водой или воздухом, имеют свободные валентности. Одной из причин возникновения свободных валентностей является диссоциация молекул (лат. dissociatio — разделение, распадение молекул на составные части) в почвенных растворах. Например, молекулы ортокрем-ниевой кислоты H4Si04, образующиеся в процессе выветривания, при их частичной диссоциации на ионы (ЗН+, HSi043) и переходе положительно заряженных ионов водорода в раствор приобретают отрицательныйзаряд. У коллоидов, состоящих из вторичных глинистых минералов, отрицательный заряд образуется при частичной диссоциации молекул и переходе в раствор катионов Н+, Са2+, Mg2+, Fe3+, а также при замещении трехвалентных элементов на двухвалентные и разрыве кислородных связей, соединяющих атомы кремнезема.
В органических соединениях диссоциируют карбоксильные (—СООН), фенолгидроксильные (—ОН) и некоторые другие группы. Наиболее активны карбоксильные группы. При взаимодействии с почвенным раствором катион водорода отщепляется, а анион остается скрепленным с органической коллоидной частичкой, которая приобретает отрицательный заряд. Нередко в дочвах образуются коллоидные частицы, имеющие и положительный заряд, например у гидроокисей металлов при диссоциации гидроксильных ионов. На рис. 24 приведено строение мицеллы — коллоидной частицы с гидратной оболочкой.
Заряд частиц легко проверить. Если через V-образную трубку с почвенным коллоидным раствором пропускать постоянный электрический ток, то большая часть минеральных и органических коллоидов передвинется к положительно заряженному электроду, подтверждая правильность вывода об отрицательном заряде почвенных коллоидов. Это явление называют электрофорез.
Понятие о коллоидных растворах. Коллоидные частицы с водой образуют коллоидные растворы двух типов — золь и гель. Золь — коллоидный раствор, в котором частицы находятся во взвешенном состоянии, так как они почти не оседают. Например, коллоидные растворы солонцовых почв не оседают в течение 2—5 лет. В форме золя, особенно тонкие частички, способны проникать глубоко в почву. Частички золя не оседают, так как каждая из них имеет одинаковый заряд. Известно, что частички с одинаковым зарядом отталкиваются. Если сила отталкивания больше силы тяжести, то все они находятся во взвешенном состоянии. Для того чтобы частички осели, нужно ввести в раствор вещества, имеющие противоположный заряд. Эти вещества называются электролитами. К ним в первую очередь относятся простые минеральные соли.
Обычный почвенный раствор, как известно, содержит освобождающиеся при выветривании и почвообразовании простые минеральные соли. Молекулы солей или электролитов хорошо диссоциированы в воде. Положительно заряженные ионы металлов взаимодействуют с отрицательно заряженными коллоидными частицами и нейтрализуют их. Электронейтральные частички начинают медленно опускаться в воде под действием силы тяжести, одновременно склеиваясь друг с другом, обволакивая более крупные почвенные частицы, образуя пленки и корочки в тонких почвенных трещинах. Захватывая воду, они образуют новый вид коллоидного раствора — гель. В состоянии геля коллоидный раствор приобретает свойство клея (греч. colla — клей, eidos — видный, т. е. клеевидный).