Раздел 3. Физико-химические процессы в почвах
Особенности почв
- полихимизм;
- гетерогенность;
- органоминеральные взаимодействия;
- динамичность процессов;
- наличие открытой термодинамической системы;
- значительная роль окислительно-восстановительных процессов.
Структура почв
- живые организмы;
- неорганическая часть почвы;
- органическая часть почвы.
1. С химической точки зрения живые организмы содержат в основном элементы-органогены. Это – С, N, O, P, S, H.
2. Неорганическая часть почвы в свою очередь состоит из трех частей: а) минеральные соединения (сульфаты, хлориды, гидрокарбонаты и др.); б) оксиды (в основном кремния и водорода); в) макро- (натрий, калий, кальций, магний) и микроэлементы (железо, медь, олово, молибден и др.).
3. Органическую часть почвы делят на органические остатки и гумус, который в свою очередь подразделяется на: а) негуминовые вещества; б) промежуточные продукты; в) гуминовые вещества (гуминовые и фульвокислоты, прогуминовые вещества, гумин). (см. схему 1).
Органические остатки – это остатки, не утратившие своего анатомического строения (корни, листья и т.д.).
Гумус – это совокупность всех органических соединений, находящихся в почвах и не входящих в состав живых организмов, либо индивидуальные органоминеральные или органические соединения.
Негуминовые вещества – поступают в почву из разлагающихся остатков (моносахариды, аминокислоты, целлюлоза и др.).
|
|
|
Промежуточными продуктами распада, и гумификация являются продукты частичного гидролиза белков, жиров и углеводов.
Гуминовыми веществами называют темно окрашенные, азотсодержащие высокомолекулярные соединения.
Гумусовые кислоты и фульвокислоты – это азотсодержащие высокомолекулярные оксикарбоновые кислоты интенсивной окраски. Фульвокислоты обладают меньшими размерами углеродной цепи или меньшим количеством конденсированных звеньев.
Прогуминовые вещества – гуминоподобные продукты, сходные с промежуточными продуктами распада.
Гумин – неоднородная группа органических соединений, отличающихся от других групп нерастворимостью в кислотных и щелочных средах, т.к. в основном представляет собой гумусовые кислоты, прочно связанные с минеральной частью.
Газообмен и хемосорбция
«Покрывая земной шар, почва является той средой, в которой в теснейшей связи с жизнедеятельностью организмов идет медленное, но непрерывное поглощение и выделение газов. Это область газовых выделений земной коры» (В. Вернадский).
Азот, улавливаясь почвой, входит в состав новых органических соединений, переходит в селитры, растворяющиеся в природных водах или дающих твердые отложения. Разумеется, есть и обратный процесс – разложение соединений, содержащих азот и его выделение.
|
|
|
Почвы задерживают испарения водорода, не дают ему подниматься в верхние слои атмосферы и с помощью микроорганизмов переводят водород в химические соединения.
Почвы продуцируют большое количество метана (особенно болотистые почвы) с помощью восстановления метаногенами большого количества низкомолекулярных соединений.
В почвах содержится гораздо большее по сравнению с атмосферой количество углекислого газа – 1-3%, а иногда до 10%. Углекислый газ играет важную роль в почвенных химических реакциях, прежде всего в осаждении катионов.
Окислительно-восстановительные процессы (ОВП)
В формировании химических свойств почв и их плодородия ОВП занимают одно из ведущих мест. Для большого количества химических элементов, находящихся в почвах характерно наличие большого количество различных степеней окисления. Окислительно-восстановительные реакции в почвах (ОВР) протекают в сложной обстановке: в гетерогенной многофазной среде, часто с участием трудно растворимых соединений и большого количества органических веществ.
Наряду с чисто химическими процессами в почвах часто происходят и даже преобладают биохимические процессы окисления и восстановления.
|
|
|
Слишком низкие потенциалы (как и очень высокие) которые складываются при интенсивно идущих восстановительных реакциях, вызывают накопление соединений с элементами с высшими степенями окисления, что приводит к неблагоприятной обстановке, снижающей эффективность сельхоз культур. Оптимальные интервалы ОВП окончательно не установлены, однако оптимизация окислительно-восстановительных почвенных режимов может осуществляться с помощью осушительной мелиорации или орошения, а также химическим путем – внесение удобрений.
Почвы содержат большое количество окислительно-восстановительных пар, например: Fe2+ и Fe2- , SO42- и H2S. Гумусовые вещества участвуют во многих ОВП, но реакции с их участием необратимы.
Существенное влияние на ОВП в почвах оказывают кислород, растворенный в почвенном покрове, продукты жизнедеятельности микрофлоры и вода. Почти все реакции за исключением реакций на контакте – сухая почва - почвенный воздух – проходят в водной среде, а сама вода может выступать как в качестве окислителя, так и в качестве восстановителя. Именно это свойство воды и определяет граничные уровни проявления ОВР.
|
|
|
Предел окислительных условий в присутствии воды – это окисление воды до молекулярного кислорода: 2H2O – 4ĕ « O2 + 4H+
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1071; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!