Металлов

Функционирование многокомпонентной системы почвы основано на непрерывном обмене вещества и энергии между компонентами. Процессы массообмена химических элементов поддерживаются разнообразными межкомпонентными равновесиями, среди которых особая роль принадлежит равновесиям между твердой и жидкой фазами почвы. Это связано с тем, что именно из почвенных растворов поступают многие химические элементы, необходимые высшим растениям для синтеза ежегодной продукции. Вместе с тем почвенные растворы служат питательной средой для микроорганизмов, разлагающих мертвое органическое вещество. Процессы, протекающие между твердой фазой почвы и почвенными растворами, являются важной частью механизма биогеохимических циклов массообмена химических элементов.

Концентрация элементов в почвенном растворе поддерживается на определенном уровне благодаря равновесию между элементами, находящимися в жидкой и твердой фазах почвы. Равновесное распределение элементов между этими фазами обусловлено процессами осаждения — растворения и адсорбции — десорбции. При поступлении в почву соединения, способного в той или иной мере растворяться в воде, оно растворяется в результате воздействия Н⁺, ОН^-, СО₃^2-, НСО₃, Н₃РО4, водорастворимых гумусовых кислот и др. В то же время взаимодействие раствора и твердой фазы почвы сопровождается уменьшением концентрации рассеянных элементов в растворе. Устойчивая концентрация металлов в многократных последовательных водных экстракциях свидетельствует о том, что металлы, содержащиеся в твердой фазе и растворе, связаны равновесием.

Согласно теории химического равновесия, состав раствора регулируется процессом, происходящим при наименьшей концентрации элемента в растворе. По мнению Л. А. Воробьевой и соавторов (1980), определяющее значение имеет процесс осаждения — растворения самого малорастворимого соединения. Авторы предполагают, что, во-первых, природные растворы являются насыщенными по отношению к наиболее малорастворимым соединениям металлов, которые находятся в равновесии с твердой фазой почвы. Во-вторых, в соответствии с принципом Ле Шателье уровень концентрации в растворе должен ограничиваться тем соединением, которое в данных условиях выпадает в осадок при наименьшей концентрации.

Наименее растворимые в воде соединения с тяжелыми металлами образуют фосфат-ионы. Следовательно, присутствие фосфатов должно определять концентрацию тяжелых металлов в почвенных растворах или водных экстрактах. Содержание фосфатов металлов в твердой фазе почвы можно рассматривать как резерв для поддержания их концентрации в почвенном растворе. В качестве примера в табл. 5.9 приведены данные о соотношении общего содержания свинца, фосфатов свинца и его концентрации в водных экстрактах в разных типах почв.

Таблица 5.9