м.н.с. Е. Шамрикова Научные интересы: устойчивость почв, кислотное и щелочное воздействие Новейшая химия занимается главным образом тем,
И.В. Гете Чем на первый взгляд нам кажется почва? Невзрачный, сероватый слой земли. Но только при поверхностной оценке почва представляется однообразным и малоинтересным объектом. В действительности же ее мир не менее разнообразен и удивителен, чем мир растений и животных. Только увидеть и понять этот мир совсем непросто. Ведь большая часть его находится под растительным покровом. Именно этот очень тонкий пласт земной суши является главным источником и основой производства почти всех продуктов питания и сырья для многих отраслей промышленности. Однако важно знать почву не только как средство производства, но и детально разбираться в том, как она образовалась и какие закономерности управляли и управляют ее формированием. Особое место в постижении генезиса почв как сложного и динамичного процесса преобразования почвообразующей породы в конкретную почву известный почвовед А.А. Роде [5] отводил познанию элементарных почвенных процессов. Изучение кислотно-основной буферности в определенной мере способствует раскрытию существующих в природе реакций. Буферность в общем смысле слова – это способность системы противостоять воздействию различных реагентов. При характеристике кислотно-основного состояния почв под буферностью понимают способность почвы противостоять изменению величины рН при добавлении кислоты или основания. Привлечение результатов буферности к кислоте для характеристики процессов почвообразования подзолистых почв представляется возможным, поскольку целинным биогеоценозам европейского Севера характерно продуцирование разнообразных компонентов кислой природы. Эксперимент проведен таким образом, что величина протонной нагрузки сопоставима с масштабами естественного кислотообразования в течение года. Подобные исследования позволяют оценить потенциальные возможности почвы к нейтрализации и трансформации кислотных или щелочных выпадений, что необходимо знать для своевременного выявления и оценки тенденций изменения почвенных свойств, способных оказать негативное воздействие на экосистемы. Актуальность этого вопроса возрастает в связи с проблемой кислотных дождей, что ряд авторов рассматривает как интенсификацию процесса подзолообразования [3]. Изучена кислотно-основная буферность подзолистых и болотно-подзолистых почв, занимающих соответственно 23 и 44 % территории Республики Коми [2]. Данные почвы различаются по степени увлажненности, что определяет динамику кислотно-основных свойств. В условиях повышенного гидроморфизма уменьшается количество обменных катионов, увеличивается обменная и гидролитическая кислотность. Наиболее ярко указанные отличия проявляются в верхних (органогенных и элювиальных) горизонтах. Разница почвенно-химических характеристик определяет различную степень изменения показателей кислотно-основного состояния почв. Поскольку количество обменных катионов в органогенном горизонте автоморфной почвы выше, эти катионы более активно, чем в полугидроморфной, участвуют в нейтрализации кислоты. В итоге потеря обменных K, Mg, Ca, Mn данным горизонтом в 1.4 раза выше, чем в полугидроморфной. Поглощение протонов твердой фазой сопровождается высвобождением катионов в раствор, в результате их концентрация в жидкой фазе значительно увеличивается. Мобилизованные в раствор катионы в условиях промывного режима могут быть вынесены из верхних горизонтов почв. Органогенные горизонты обладают низкой степенью насыщенности почвенного поглощающего комплекса (ППК) основаниями, потому "утилизация" кислоты происходит не только в рамках катионообменной буферной зоны: нейтрализация оставшегося кислотного воздействия осуществляется за счет соединений алюминия. Относительное участие алюминиевой буферной зоны в поглощении протонов выше в болотно-подзолистой почве, где обменная кислотность после кислотной обработки возрастает в 2.5, в типичной подзолистой – в 2 раза. Кроме того, если в автоморфной почве кислотность после взаимодействия с кислотой в равной степени обеспечивается водородом и алюминием, то в полугидроморфной – наблюдают резкое преобладание алюминия. Обусловленность обменной кислотности алюминием объясняется тем, что в органогенном горизонте болотно-подзолистой почвы после взаимодействия с кислотой рН солевой вытяжки устанавливается на более низком уровне, что приводит к более полной диссоциации Al-органических комплексов. Состав ППК при воздействии кислотой изменяется следующим образом (исходный образец ® образец после кислотной обработки, %): автоморфная: Ca(73®62) > Mg(14®11) > Mn(7®11) > Al(3®11), полугидроморфная: Ca(62®42) > Mg(13®8) >Al > (18®44) > Н(3®1). Следует особенно обратить внимание, что содержание алюминия ППК становится несколько выше кальция. К элементам, очень чувствительным к подкислению, относится марганец. Исследования выявили активность этого элемента в автоморфной почве. Причем его поступление в жидкую фазу обусловлено не только обменными, но и необменными формами. Таковыми являются Mn-органические комплексы, устойчивость которых понижается в кислой среде. В результате концентрация марганца в растворе увеличивается в 8 раз. Среди причин инертности этого элемента в полугидроморфной почве – меньшее его содержание в опаде, а также более низкая величина рН, в связи с чем Мn не накапливается в виде органоминеральных комплексов. Элювиальные горизонты автоморфной почвы по сравнению с полугидроморфной более устойчивы к кислотному воздействию. При обработке кислотой вытесняется около половины обменных магния и марганца, 25 % кальция, 10 % калия. Изменение содержания соединений алюминия заключается в следующем: снижаются запасы аморфных форм, возрастает количество алюминия в жидкой фазе и в обменной форме. Последнее, согласно Н.Г Васильеву и Ф.Д. Овчаренко [1], является начальной стадией разрушения минералов. Общей тенденцией для соединений алюминия является переход менее подвижных форм в более подвижные. В полугидроморфной почве значительная роль в нейтрализации кислоты принадлежит органическим веществам. На основании проведенного модельного опыта экспериментально доказана и количественно оценена роль реакций катионного обмена и диссоциации Al- и Mn-органических комплексов в органогенных горизонтах, а также участие реакций катионного обмена и реакций растворения соединений алюминия в минеральных горизонтах при воздействии кислоты. Поскольку поступление в почву кислотных компонентов в составе атмосферных выпадений представляет собой дополнительную кислотную нагрузку к естественному процессу кислотообразования, воздействие кислыми растворами вызовет значительное выщелачивание из почвы и снижение доступности элементов минерального питания, а также усиление подвижности фитотоксичных элементов. Подобные изменения в свойствах почв могут привести к нарушению ее функционирования, повреждению и разрушению. А выявить процессы и явления помогает Химия – "куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются перед очами нашими успехи ея прилежания" [4, с. 362], честь ей за это и хвала! ЛИТЕРАТУРА 1. Васильев Н.Г., Овчаренко Ф.Д. Химия поверхности кислых форм природных слоистых силикатов // Усп. химии, 1977. Т. ХLVI С. 1488-1511. 2. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. Сыктывкар, 1975. 344 с. 3. Кислотные осадки и лесные почвы. Апатиты, 1999. 321 с. 4. Ломоносов М.В. Полн. собр. соч. М.-Л., 1951. Т. 2. 5. Роде А.А. Генезис почв и современные процессы почвообразования. М.: Наука, 1984. 256 с.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3343 посещений с 09.07.2001 |