Вклад Г. Вигнера в химию почв

Вклад С.Э. Маттсона в теорию коллоидной химии почв

РАЗВИТИЕ ХИМИИ ПОЧВ ЗА РУБЕЖОМ

Значение исследований М.М. Кононовой в изучении органического вещества почв

Широкую, в том числе и мировую известность, в изучении органического вещества почв, имеют исследования Марии Михайловны Кононовой (1899-1984).

Основные итоги работ М.М. Кононовой были изложены в монографиях «Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения» (1951) и «Органическое вещество почвы. Его природа, свойства и методы изучения» (1963). В последней, гармонично сочетаются биохимические и физико-химические подходы к характеристике гумуса почвы. В 7 главах монографии автором охарактеризованы основные исторические этапы развития учения о почвенном гумусе, создана стройная схема процесса гумификации, основанная на представлениях о реакции конденсации хинонов и аминокислот. Описывается роль органических веществ в образовании почвы и создании ее плодородия, природных условий процесса гумусообразования. Приводятся запасы гумуса и азота, состав гумуса в различных типах почв СССР. Уделено много внимания сравнительной оценке различных методов изучения состава и свойств гуминовых веществ, предложены свои методики их анализа. Подчеркнуто значение гумуса для ее плодородия, намечены пути его сохранения и накопления в почвах.

Разносторонние и глубокие исследования по химии почв в первой половине ХХ в проводятся за рубежом, где сформировалась целая плеяда крупных ученых, оставивших свой след в науке: шведский ученый С.Э.Маттсон, немецкий – Г. Каппен, швейцарский – Г. Вигнер, венгерский А. Зигмонд, американский – З. Ваксман и др.

Большой вклад в теорию коллоидной химии почв и ионного обмена внес шведский ученый Санте Эмиль Маттсон (1886-1945).

Маттсон родился в Швеции, окончил университет в Калифорнии (США), докторскую степень получил в Германии, а затем работал профессором почвоведения Высшей сельскохозяйственной школы в Упсале, где в свое время работали К. Линней и И. Валлериус.

Серия работ Маттсона, объединенных под общим заголовком «Законы коллоидного поведения почв» (1927-1935) дважды публиковались в нашей стране в 1935 и 1938 гг. под редакцией Н.П. Ремезова, который высоко оценил эти исследования, которые «несомненно делают эпоху в почвенной химии, поднимая учение о почвенных коллоидах на новую, высшую ступень развития».

В основе работ Маттсона лежит взгляд на почвенный коллоидный как на амфотерный электролит (амфолитоид). Этот комплекс является одновременно как кислой, так и основной «коллоидной солью», т.е. амфотерен и способен обменивать катионы при высоких значениях рН и анионы – при низких значениях рН. Этот амфолитоидный комплекс может находиться в почвах в 7 различных формах: одна отвечает изоэлектрической точке (изоэлектрический гель-комплекс), и по 3 формы соответственно в кислом или щелочном плече (эти последние формы – гель-комплексы, золь-комплексы и единичные катионы и анионы). На основе этой схемы, оказавшейся весьма перспективной, рассматривались многие явления, связанные с поведением в почве отдельных катионов и анионов, а также «деградацией» (оподзоливание) и «реградацией» (известкование) поглощающего комплекса. Исследования Маттсона имели большое значение для понимания вопросов генезиса почв, особенно подзолистых и латеритных, а также применения удобрений и противокислотных мелиораций.

Швейцарский почвовед-химик Георг Вигнер (1883-1935) в 1912 г. публикует первую статью по ионному обмену в почвах и с этого времени почти полностью занимается только свойствами коллоидных систем почвы и закономерностями обмена катионов. Для объяснения ионного обмена он представил коллоидную мицеллу в виде шара с двумя ионными оболочками, содержащими ионы противоположного заряда (двойной электрический слой).

В 1926 г. Вигнер издал книгу «Почва и почвообразование», в которой рассмотрел закономерности поведения почвенных коллоидов, явления физико-химического поглощения катионов и анионов. Однако процесс почвообразования им представляется как комбинация различных видов выветривания, при этом многосторонне оценивается роль климата. Химии гумуса отведено много места, но роли биологических факторов в процессе почвообразования уделено мало внимания. Вигнер также не уделил внимания другим видам поглотительной способности, кроме физико-химической.

Вигнер интересовался практической стороной своих исследований, а именно химизма влияния почв на цемент и бетон, в связи с разрушением технических конструкций из них, соприкасающихся с почвой в условиях влажного климата. Он выяснил, что эти разрущения обусловлены наличием в почвах ионов Н⁺, Мg²⁺ и SО₄ ^2-. Так, разрушение цементных дренажных труб происходит при кислой реакции среды (рН ниже 6,0), высокой обменной кислотности и при содержании в почве более 0,2% SО₃ и более 2% МgО. Тем самым были заложены важные разделы прикладного почвоведения, изучающего химическую агрессивность почв /Орлов, 1985/.

Некоторые ученые ставили авторитет Г. Вигнера в отношении изучения почвенных коллоидов даже выше, чем Гедройца. Однако сам Вигнер утверждал, что труды Гедройца оказали на него огромное влияние. Он писал, что «научное творчество Гедройца несомненно гениальное и полное инициативы».