Физическое поглощение может быть положительным и отрицательным.
Положительноенаблюдается тогда, когда молекулы растворенного вещества притягиваются к почвенным частицам сильнее, чем молекулы воды. Так поглощаются многие органические кислоты, алкалоиды, высокомолекулярные органические соединения.
Отрицательное физическое поглощение протекает у растворимых минеральных солей и неорганических кислот. Происходит обратный процесс. Молекулы воды закрепляются почвенными частицами сильнее, а растворенные вещества находятся в растворе (минеральные соли, кислоты, щелочи).
Для удобрений известна отрицательная адсорбция аниона хлора и нитратного азота, что обуславливает их сильную подвижность в почве и возможность вымывания из верхних слоев почвы при высокой влагообеспеченности. Такое вымывание хлора, вредного для большинства растений (особенно картофеля, табака, цитрусовых), имеет положительное значение, а для нитратного азота оно нежелательно. Поэтому это необходимо учитывать при внесении удобрений.
Физическая поглотительная способность имеет большое экологическое значение: 1) положительно сорбирует не только молекулы воды, но и молекулы газов и органических соединений, в том числе различных пестицидов, способствуя их закреплению и дальнейшему разложению; 2) на поверхности частиц удерживаются разные микроорганизмы. Различные почвы обладают неодинаковой способностью поглощать микроорганизмы. Чем тяжелее гранулометрический состав, чем больше гумуса, тем выше поглотительная способность по отношению к микроорганизмам. Бактерии при поглощении их почвой снижают свою биохимическую активность, благодаря чему улучшаются санитарные условия местности, очищаются воды колодцев и грунтовых вод.
Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обуславливает образование нерастворимых или труднорастворимых соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве.
Хемосорбция – поглощение преимущественно анионов в результате образования труднорастворимых соединений в процессе взаимодействия различных компонентов почвенного раствора.
Виды хемосорбции:
1) В качестве примера хемосорбции обычно приводят поглощение аниона РО43- в процессе образования труднорастворимых солей с катионами кальция, железа, алюминия почв.
(Почва) Са2+ + Са(Н2РО4)2 (Почва) 4Н+ + Са3(РО4)2
2) Осадочная сорбция фосфатов на поверхности почвенных частиц при взаимодействии анионов с катионами, находящиеся в поглощенном состоянии, например, на поверхности гидроокислов железа и алюминия
3) Комплексообразовательная сорбция – это алюмосиликатно-гумусово-железистые комплексы.
4) Образование при хемосорбционном и адгезионном взаимодействии органо-минеральных коллоидов или сорбционного гумусового комплекса.
Адгезия – склеивание или слипание поверхностей соприкасающихся друг с другом веществ различных состава и строения.
Этот вид поглощения лежит в основе прочного склеивания пленок гумусовых веществ с поверхностью минеральных коллоидов.
Следует отметить поглощение фосфатов с помощью механического захвата их аморфным кремнеземом. Этот процесс называется акклюдирование.
Химическое поглощение зависит:
1)от того, какие анионы находятся в почве. Анионы хлора и нитратный азот ни с какими катионами не образуют труднорастворимых соединений. Карбонаты и сульфаты с оновалентными катионами дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые. Фосфаты с одновалентными дают растворимые соли, а с 2-х и 3-х валентными – труднорастворимые.
2) состава коллоидов и реакции среды. Чем больше в почве амфолитоидов и чем кислее реакция среды, тем сильнее выражено химическое поглощение аниона. Гумусовые вещества снижают интенсивность поглощения фосфатов.
Химическая поглотительная способность имеет большое значение в закреплении почвами анионов фосфорной кислоты, органического вещества и катионов поливалентных металлов.
Химическое поглощение проявляется при внесении фосфорных удобрений:
Са(Н2РО4) + Са(НСО3)2 2СаНРО4 + 2Н2СО3
Суперфосфат
Са(Н2РО4) + 2Са(НСО3)2 Са3(РО4)2 + 4Н2СО3
(NН4)2НРО4 + Са(НСО3)2 СаНРО4 + 2NН4НСО3
аммофос
В кислых почвах, содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. Учитывая свойство РО43- закрепляться химически необходимо вносить фосфора в почву больше, чем нужно растениям (в гранулированной форме).
Физико-химическая или обменная поглотительная способность – способность почвенных коллоидов обменивать свои ионы на ионы почвенного раствора.
Обменные реакции в основном протекают с катионами, т.к. коллоиды заряжены отрицательно. Если базоиды, то обмен происходит анионами.
Например:
ППК 2Nа + СаSО4 ППК Са + Nа2SО4 (растворимая соль)
ППК 2Н + СаСО3 ППК Са + Н2СО3 (Н2О и СО2)
ППК Са + 2NН4NО3 ППК 2NН4 + Са(NО3)2
Физико-химическое поглощение имеет ряд закономерностей:
1) Обмен происходит в строго эквивалентных количествах по законам обменных химических реакций;
2) Реакция обмена катионов происходит быстро (за 3-5 мин сорбируется 85 % катионов – по Гедройцу), но для установления динамического равновесия между катионами почвенного раствора и диффузного слоя необходимо 1-3 суток.
3) Любой поглощенный катион может быть вытеснен и заменен другим катионом почвенного раствора;
4) Энергия обменного поглощения различных катионов зависит от валентности, а при одинаковой валентности – от атомной массы иона. Она увеличивается с увеличением валентной и атомной массы. Исключением является водород, который хотя и имеет меньшую атомную массу, обладает высокой энергией поглощения и вытесняет другие катионы.
Li<Na<K<NH4<Mg<Ca<H<Al<Fe
внедрение вытеснение
5) Обменное поглощение – процесс в основном обратимый.
6) Интенсивность поглощения катионов зависит от концентрации раствора. Чем ниже концентрация, тем более активно поглощение катионов.