Поглотительная способность почв

Почва — сложная многофазная и полидисперсная система. В ней имеются грубые дисперсии с диаметром частиц более 0,02 нм, образующие в почвенных и грунтовых водах суспензии, более тон­кие дисперсии размером 0,02—0,0001 нм — почвенные коллоиды и дисперсии на уровне молекулярного раздробления с диаметром частиц менее 0,0001 нм, которые образуют молекулярные, или ис­тинные, растворы.

Дисперсные системы коллоидного раздробления, обладающие большой свободной поверхностной энергией, электрокинетичес­кими свойствами, обусловливают ряд важнейших процессов, свя­занных с поглотительной способностью почв.

Эти явления были известны очень давно (I—II в. до н. э.) и уже использовались тогда для опреснения морской воды (пропуская ее через почву).

В пятидесятые годы XIX в. английские ученые-химики Т. Трем и Д. Уэй попытались объяснить поглотительную способность почв на основании химических явлений.

В дальнейшем, в восьмидесятые годы прошлого столетия, раз­витие физической и коллоидной химии позволило голландскому ученому Ван-Беммелену объяснить поглотительную способность почв наличием в них тел, находящихся в коллоидном состоянии.

В начале XX в. поглотительную способность почв методами коллоидной химии изучали швейцарский ученый Г. Вигнер и шведский ученый С. Маттсон. Их исследования позволили рас­крыть некоторые закономерности физико-химического поглоще­ния и явлений амфотерности, но они не были связаны с решением агрономических вопросов.

Видная роль в изучении поглотительной способности почв при­надлежит российскому ученому К. К. Гедройцу. Для его исследо­ваний характерны широкий подход к изучению почвенных колло­идов и поглотительной способности почв и тесная связь с практи­ческими вопросами агрономии. В дальнейшем развитие учения о почвенных коллоидах и поглотительной способности почв полу­чило как в нашей стране, так и за рубежом (Гапон, Соколовский, Тюлин, Антипов-Каратаев, Алешин, Горбунов, Ди-Глерия, Келли и др.).

Почвенные коллоиды

Количество коллоидов в почвах различно и составляет от 1—2 до 30—40 % массы почвы. Образуются почвенные коллоиды при раздроблении более крупных частиц в процессе выветривания, пу­тем поликонденсации в процессах почвообразования и образова­ния гумуса, а также при химических реакциях между продуктами выветривания и почвообразования.

Коллоиды как двухфазная система состоят из дисперсной фазы (коллоидные частицы) и дисперсионной среды (почвенный ра­створ). Свойства почвенных коллоидов обусловлены их размера­ми, составом и строением.

Небольшие размеры коллоидов определяют огромную суммар­ную и удельную поверхность, что можно представить на примере суммарной и удельной поверхности при дроблении длины сторон куба

От размеров удельной поверхности зависит величина поверх­ностной энергии, с которой связаны явления сорбции паров воды, газов и молекул других веществ. С поверхностной энергией дис­персных тел связан тепловой эффект — выделение тепла при их смачивании, который называется теплотой смачивания.

Состав почвенных коллоидов представлен минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями.

К. минеральным коллоидам относятся глинные минералы, колло­идные формы кремнезема, оксиды железа и алюминия. Органичес­кие коллоиды представлены в основном веществами гумусовой и белковой природы. В коллоидно-дисперсном состоянии могут на­ходиться полисахариды и другие органические соединения. Органоминеральные коллоиды представлены преимущественно соеди­нениями гумусовых веществ с глинными минералами и осажден­ными формами оксидов железа и алюминия.

Поглотительная способность этих трех групп соединений про­является в разной степени и обусловлена не только удельной по­верхностью, но и строением коллоидов, наличием двойного элект­рического слоя ионов на границе раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Коллоидную частицу, по предложению Г. Вигнера, называют мицеллой. Ядро мицеллы представляет собой агрегат недиссоциированных молекул какого-либо вещества. Например, глинные ми­нералы (каолинит, монтмориллонит и др.), гуминовые кислоты,