3.3. Загрязнение почв соединениями углерода[3]

Углерод находится в почвах в форме органических и неорганических соединений. В почвах практически отсутствует углерод как простое вещество: графит, алмаз.

С почвенными соединениями углерода связаны такие важнейшие свойства почв, как кислотность и щелочность, тепловой баланс и отражательная способность, структурное состояние, устойчивость к химическому загрязнению. Поддержание бездефицитного баланса органических соединений углерода в почвах – одно из главных условий сохранения и повышения почвенного плодородия.

Главнейшие почвенные формы соединений углерода – карбонаты. Карбонаты обусловливают щелочность почв и с ними связаны вспышки щелочности при орошении.

В составе твердых фаз почвы чаще всего встречаются карбонаты натрия и щелочноземельных элементов. Карбонаты натрия (сода, трона, нахколит) могут содержаться в засоленных почвах и в солонцах, имеют высокую растворимость и неблагоприятно влияют на физические и химические свойства почв.

Для определения количества карбонатов в образцах почв используют химические методы (объемный и ацидометрический анализ) и термический анализ.

Карбонаты щелочноземельных металлов в целом благоприятно действуют на почвенные свойства они обеспечивают нейтральную или слабощелочную реакцию среды, преобладание кальция и магния в ППК, достаточно высокую концентрацию ионов Ca²⁺ и Mg^2- в почвенном растворе.

Присутствие карбонатов оказывает большое влияние, как прямое, так и косвенное, на поведение в почвах многих загрязняющих веществ. В условиях нейтральной или слабощелочной реакции резко снижается концентрация в почвенных растворах большинства поллютантов, в том числе тяжелых металлов и радионуклидов, а также алюминия, токсичного для растений и водородных ионов. Именно поэтому карбонаты кальция и магния, прежде всего известь и доломитовая мука, состоящие в основном из CaCO₃ и CaMg(CO₃)₂ соответственно, широко используются для мелиорации кислых почв. Для некоторых загрязняющих веществ карбонаты щелочноземельных металлов служат эффективным сорбентом. На поверхности карбонатов прочно адсорбируются фосфат - и арсенат-анионы, происходит поглощение фтора и нитрат-ионов. В кристаллической решетке доломита возможно замещение ионов Mg²⁺ ионами Zn²⁺.

В определенных условиях присутствие кальцита может вызвать повышение pH почвы до 10, что оказывает неблагоприятное влияние на с/х культуры.

Сода в почвах Na₂CO₃*10H₂O

Натриевая соль угольной кислоты, вызывает крайне отрицательные токсико-экологические ситуации, как в отношении свойств почв, так и в отношении развития растений и получения урожаев с/культур.

Чаще всего содой называют просто карбонат натрия, хотя в почвах может встречаться не только собственно сода, но также нахколит NaHCO₃ и трона Na2CO₃×NaHCO₃*2H₂O. Единой теории происхождения соды в почвах пока нет. Предложены гипотезы образования соды за счет выветривания кристаллических пород, в результате реакции карбоната кальция с хлоридом натрия (или сульфатом натрия), за счет ионообменных реакций (К.К. Гедройц) или путем развития процессов сульфатредукции в переувлажненных, богатых гумусом и сульфатами почвах. Ни одна из этих гипотез не нашла окончательного подтверждения, но можно полагать, что отдельные из перечисленных механизмов реализуются в конкретных ситуациях.

Вспышки щелочности в почвах далеко не всегда вызваны образованием соды, во многих случаях они обусловлены растворением и гидролизом карбонатов кальция в условиях, изолированных от поступления CO2 из почвенного воздуха (атмосферы).