Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Использование отношений С : Н, С : N, С : О для характерис50тики органического вещества почв обсуждено в главе, посвященнойэлементному составу гумусовых веществ.По С. В. Зонну, илистая фракция аллитных кор (обогащенных алю­минием) имеет отношение Si0 2 :Рч 2 0з<2,5. Коры сиаллитные характери­зуются отношением S i 0 2 : R 2 0 3 (в илистой фракции )>2,5. Сиаллитныекоры подразделяются, в свою очередь, на сиаллитные и феррсиаллитные.

Аллитные коры подразделяются на аллитные (А120з резко преоб­ладает над Ре 2 0з), ферраллитные (А12Оз преобладает над Ре 2 0з) иферритные (Fe 2 0 3 преобладает над Si0 2 и А1203 во всей массе коры).Анализ мольных отношений в этом случае показывает, какие элементынакапливаются в породе в результате выветривания.Для оценки потери и накопления щелочных или щелочноземельныхэлементов в продуктах выветривания вычисляют мольные отношенияNa20 + К 2 0£!A1 2 0 3£_СаО -f- MgO:A1 2 0 3ь_Na 2 0 -KK 2 0 + CaO+MgOи л и—i<-i—i!!5_Al 2 O aСпособ вычисления — аналогичный изложенному выше.При использовании элементного состава как дополнительного при­знака для идентификации глинистых минералов также необходимо вы­числение мольных отношений элементов или ,их окислов.

Каолинит ха­рактеризуется мольным отношением Si: А1 = 1:1 или S i 0 2 : А12Оз = 2;такое же отношение S i : А1 в мусковите. В минералах группы монтмо­риллонита отношение S i 0 2 : И20з повышено до 4.Следует обратить внимание на то, что при вычислении элювиаль­но-аккумулятивных коэффициентов ЕА^ форма выражения результатованализа не имеет значения. По А.

А. Роде, величина EAR для какоголибо элемента R (или его окисла) выражается формулой:где Ri и Ro — содержание элемента (его окисла) в изучаемом генети­ческом горизонте и в неизмененной почвообразованием породе соответ­ственно; Si и So — то же для элемента (окисла) — стабильного свиде­теля, не мигрирующего по почвенному профилю. В качестве свидетеляпредлагалось использовать валовое содержание Si0 2 или Si0 2 кварца,а также наиболее устойчивых минералов (турмалин, циркон). В приве­денной выше формуле содержание окисла (элемента) можно выражатьв любой удобной форме, поскольку пересчетные коэффициенты окислана элемент, процента на моли и т. п. входят и в числитель и в знаме­натель, не влияя, следовательно, на величину коэффициента EAR.Фазовый состав почвыЭлементный состав почвы становится сравнительно мало инфор­мативным, когда приходится решать вопрос о механизмах почвенныхпроцессов и о тех законах, которым эти процессы подчиняются.Почвообразование осуществляется в результате множества про­текающих одновременно или последовательно процессов и химическихреакций.

Полной и достаточно стройной классификации этих процессовпока нет.В первом приближении почвенно-химические процессы можно под­разделить на следующие большие группы.1. Процессы трансформации органических и минеральных компо­нентов почвы.2. Процессы переноса вещества.513. Специфические сложные процессы формирования отдельных поч­венных горизонтов или почвенного профиля.Процессы трансформации объединяют химические реакции разло­жения, синтеза и перестройки различных веществ, входящих в почвообразующую породу, в состав почвы или привносимых в почвы извне.К ним относятся все реакции выветривания (разложения) минералов игорных пород, идущие путем растворения, окисления, восстановления,гидролиза и т. п. Сюда же входят реакции минерализации органическо­го вещества, процессы гумификации, реакции образования и растворе­ния осадков.Процессы переноса вещества охватывают как внутрипочвенную миг­рацию (в том числе внутригоризонтную, внутрипедную) вещества, такя миграцию с переносом вещества через границу почва — сопряженнаясреда (атмосфера, воды, породы).

Частными видами процессов этойгруппы являются элювирование и иллювирование, аккумуляция, вы­щелачивание, лессиваж.Процессы преобразования почвы и ее отдельных горизонтов вос­принимаются как целостное, специфическое явление, но состоящее измногих частных процессов и реакций. К ним можно отнести оглеение,оподзоливание и т. п.Понимание всех этих процессов опирается уже не на элементныйсостав почвы, а на ее вещественный (молекулярный) состав. В конкрет­ных реакциях участвуют не атомы, а ионы и молекулы, и поэтому хи­мия почв реально базируется на свойствах молекул. Характерная чер­та любой почвы — ее многофазность, когда молекулы одного типамогут входить в разные фазы и поэтому в неодинаковой степени уча­ствовать в химических реакциях.Фазой называется совокупность гомогенных частей гетерогеннойсистемы, обладающих одинаковым составом и одинаковыми термодина­мическими свойствами, независимо от массы.

Иногда фазу определяюткак совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых во всехточках по составу и по всем химическим и физическим свойствам и от­граниченных от других частей системы некоторой видимой поверх­ностью (поверхностью раздела).Если исходить из этого определения, то становится ясно, что поч­ва представляет собой многофазную систему. Излагаемые иногдапредставления о почве как о трехфазной системе (твердая, жидкая, га­зообразная фазы) не согласуются со строгим определением понятия«фаза». Можно, очевидно, говорить о том, что почва представлена твер­дой, жидкой и газообразной частью, но термин «фаза» употребляется вхимии и термодинамике в строго определенном смысле, и осуществлятьподмену одного термина другим, несмотря на привычные для многихпочвоведов представления, недопустимо.Общее число твердых фаз в любой почве может быть очень ве­лико; полного их перечня пока нет. Многие фазы хорошо различимыневооруженным глазом или при просмотре в оптическом и электрон­ном микроскопах.

Отдельные фазы составляют совокупности частицкварца, слюд, обломков полевых шпатов, кристаллов или обломков кри­сталлов каолинита, галлуазита и т. д. Особыми фазами представленыскопления труднорастворимых или легкорастворимых солей, оксидов,гидроксидов. Одинаковые по составу, но различные по кристалличес­кому строению компоненты образуют различные фазы; например, кар­бонат кальция СаСОз может быть представлен кристаллами кальцитаили арагонита. На рис. 6 в качестве примера приведены различаемые вэлектронном растровом микроскопе некоторые кристаллические твер52дые фазы.

Вещества, присутствующие в микроколичествах, образуютмикроскопические фазы, не обнаруживаемые даже электронным мик­роскопом в сложной почвенной системе и выявляемые только метода­ми химии. Например, цинк в твердых фазах может быть представлен вформе карбоната ZnCC>3 (смитсонит) или фосфата Zn 3 (P0 4 )2-«H20(гопеит).Приведенные выше определения фазы были даны в предположении,что система не находится под действием внешнего поля.

Влияние внеш­них полей может нарушать однородность фазы; наложение электричес­кого поля на раствор соли (одна фаза) вызывает пространственное раз­деление ионов в системе, т. е. приводит к неоднородности. Если это непривело к необратимым изменениям состава, то такая неоднородностьисчезает, как только будет снято внешнее поле.Внешними полями для почвы всегда являются поле тяготения имагнитное поле Земли.

Кроме того, почва — термодинамически от­крытая система. В таких условиях передвижение воды под влияниемгравитационных сил постоянно нарушает однородность почвенногораствора. За счет движения воды и колебаний температуры осущест­вляется и обмен почвенного и атмосферного воздуха. Под влияниемэтих сил состав почвенного раствора и почвенного воздуха не остаетсянеизменным в разных объемах почвы. Однако рассматривать неодина­ковые по составу части почвенного раствора как разные фазы было быневерно, поскольку они не отграничены друг от друга видимой поверх­ностью раздела, а после снятия внешних сил такая система самопро­извольно переходит в состояние равновесия.

То же следует сказать ио почвенном воздухе.Фазовый состав почвы не тождествен вещественному составу поч­вы. Число фаз может быть больше числа веществ, составляющих систе­му. Такой случай уже упоминался: карбонат кальция может образовы­вать минимум три фазы — кальцит, арагонит, люблинит. Возможен ипротивоположный случай, когда число фаз меньше числа составляющихвеществ; очевидно, что при этом одна из фаз (или некоторые фазы)образованы за счет нескольких составляющих веществ. Типичный при­мер — почвенный раствор. Практически каждый химический элемент впочве входит в состав нескольких составляющих веществ и обнаружи­вается одновременно в нескольких фазах.Взаимодействие веществ, входящих в разные фазы почвы, опреде­ляется общими законами химической термодинамики.

Условие равно­весия в многофазной системе достаточно простое: химический потен­циал |д, любого компонента многофазной системы при равновесии дол­жен быть одинаковым во всех фазах системы:^'=\Хх"=\1х'"=... = Ц , » ,Ц2'=[12" = Й 2 " ' =...уц* = №"=№'"*=-=\12П,= И«'П.где \х — химический потенциал г'-того (1-го, 2-го, ..., я-го) компонентасистемы. Верхними индексами ц', ц" ...

Характеристики

Список файлов книги