ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В ПОЧВАХ

 

 

Все виды продуктов взаимодействия неспецифических веществ поч­вы или специфических гумусовых веществ с минеральными ком­понентами (катионами металлов, гидроксидами, неорганическими анионами, силикатами и т.д.) объединяют в понятие «органоми-неральных соединений». Частным случаем органоминеральных со­единений, образующихся в почвах, являются продукты взаимодей­ствия органических веществ с почвенными минералами, называе­мые минералоорганическими соединениями.

В соответствии с классификацией, разработанной Л. Н. Алек­сандровой, органоминеральные соединения почв делят на три группы: 1) гетерополярные соли; 2) комплексно-гетерополярные соли; 3) сорбционные комплексы.

Гетерополярные, или простые, соли гумусовых кислот образу­ются в результате протекания реакций нейтрализации гумусовых кислот:

ГК-(СООН)„ + nNaOH = ГK-(COONa)_n + nH₂O. (3.2)

В зависимости от рН среды замещение протонов протекает как по карбоксильным, так и по фенольным ОН-группам. Состав таких солей выражается формулой:

где Ме^п+ — соответствующий катион ( Na⁺, К⁺, NH j» Ca²⁺, Mg²⁺

и др.).

 

Гуматы щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде и встречаются только в некоторых солонцах и содовых со­лончаках. Гуматы кальция плохо растворимы в воде при любых встречающихся в почвах значениях рН и склонны к образованию на поверхности минеральных компонентов пленок, которые прочно удерживаются силами адгезии. Гуматы магния растворяются луч­ше, чем гуматы кальция. Они могут переходить в раствор и мигри­ровать в пределах почвенного профиля.

Индивидуальные гуматы или фульваты различных металлов редко встречаются в почве. Чаще формируются более сложные органоминеральные производные, в которых катионы металлов вхо­дят в анионную часть молекулы. При этом карбоксильные группы гумусовых кислот могут связывать катионы металлов тремя раз­личными способами:

В случае дополнительного вовлечения фенольных групп гу­мусовых кислот происходит образование хелатных комплексных соединений. Свободные карбоксильные и фенольные ОН-группы комплексных солей металлов гумусовых кислот могут вступать в дальнейшее взаимодействие с катионами металлов с образованием комплексно-гетерополярных солей:

где Me — Al³⁺, Fe³⁺; Ме_х — Na+, К+, Са²⁺, Mg²⁺, А1³⁺.

Гумусовые кислоты склонны образовывать комплексные соеди­нения со всеми переходными металлами, находящимися в почве в виде микроэлементов или поступающими с антропогенными выбро­сами.

По способности образовывать соединения с гумусовыми веще­ствами различные катионы можно расположить в ряд:

Fe³⁺ > А1³⁺ » Fe²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺ > Со²⁺ > Pb²⁺.

Положение металлов в этом ряду может меняться в зависимости от природы гумусовых кислот и рН среды.

Образование комплексных соединений и гетерополярных солей гумусовых кислот играет важную роль в процессах миграции и трансформации минеральных компонентов почвы. Эти процессы частично снижают опасность загрязнения почв, поскольку при до­статочном количестве органических веществ в почве происходит связывание токсичных металлов.

Еще один вид органоминеральных соединений, образующихся в почве в процессе взаимодействия гумусовых веществ с кристал­лическими или аморфными минералами почв, называют глино-гумусными, или сорбционными, комплексами. Глино-гумусные ком­плексы алюмосиликатных минералов (монтмориллонита, гидрослюд, каолинита и др.) можно представить схемой:

где Me —катионы Al³⁺, Fe³⁺; Мех—Na⁺, K⁺, NH^ и другие ка­тионы.