ТЕМА 10. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ДЕГРАДАЦІЇ ГРУНТІВ.

Ґрунтова кислотність – це властивість ґрунту, зумовлена наявністю в ґрунтовому розчині та ґрунтовому вбирному комплексі йонів H⁺ та Al³⁺, які визначають кислу реакцію ґрунту.

Кислотність має велике значення для родючості ґрунту, оскільки впливає на доступність елементів живлення, активність ґрунтових мікроорганізмів, розвиток кореневої системи та рухомість потенційно токсичних елементів.

Хімізм ґрунтової кислотності

Основним джерелом кислотності є йон H⁺. У ґрунті він може перебувати у ґрунтовому розчині або бути зв'язаним із ґрунтовим вбирним комплексом (ГВК).

У ґрунтовому розчині кислотність визначається концентрацією йонів водню:

H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻

Чим більша концентрація H⁺, тим нижче значення pH і тим вища кислотність ґрунту.

Важливим джерелом кислотності є також обмінно-увібраний алюміній. У кислому середовищі Al³⁺ переходить у ґрунтовий розчин і гідролізується:

Al³⁺ + H₂O ⇄ AlOH²⁺ + H⁺

Подальший гідроліз також супроводжується утворенням H⁺. Тому в кислих ґрунтах алюміній може бути важливим чинником кислотності та токсичності для рослин.

Кислотність ґрунту може формуватися внаслідок вимивання катіонів Ca²⁺ і Mg²⁺, розкладання органічних решток, утворення органічних і мінеральних кислот, нітрифікації амонійних сполук, а також тривалого застосування деяких фізіологічно кислих мінеральних добрив.

Актуальна кислотність ґрунту зумовлена наявністю іонів водню (протонів) у ґрунтовому розчині.

Їх активність залежить від властивостей (іонної сили) розчину, які вплива­ють на коефіцієнт активності іона. Ступінь актуальної кислотності ґрунту вимірю­ється при взаємодії ґрунту з дистильованою водою (водний рН, рН(Н₂О)), при роз­веденні 1:2,5 або в пасті. Деколи рН ґрунту визначається за допомогою електрода безпосередньо у ґрунті за природних умов. Кількість актуальної кислотності визначають шляхом титрування водної витяжки з ґрунту розчином лугу.

 Потенційна кислотність – здатність ґрунту при взаємодії з розчинами солей проявляти себе як слабка кислота.

Визначається вона властивостями твердої фази ґрунту, яка зумовлює появу додаткових протонів у розчині при взаємодії з добривами або хіміката­ми. Гідратовані іони при цьому можна розглядати як кислоти. Найбільш стій­кі кислотні властивості у воді проявляють дво- й, особливо, тривалентні катіо­ни металів.

У залежності від характеру взаємодії ґрунту з розчинами розрізняють дві форми потенційної кислотності: обмінну та гідролітичну.

Обмінна кислотність виявляється при взаємодії з ґрунтом розчинів нейтральних солей.

Використовують звичайно 1н розчин КСl (рН біля 6.0). Кислотність органіч­них колоїдів:

[ГВК² ]Са²⁺ + R(COOH)₂  -> [ГВК² ]2Н⁺ + R[COO ]₂Са;

[ГВК² ]Са²⁺ + Н₂СО₃ -> [ГВК ² ]2Н⁺ + СаСО₃.

Кислотність мінеральних колоїдів зв'язана з наявністю у ГВК обмінних іонів водню, алюмінію та заліза. Джерелом обмінних алюмінію та заліза є іони кристалічної решітки глинистих мінералів і гідроксидів. Кислотність мінераль­них колоїдів:

[ГВК ] ^-]Н⁺ + КС1 → [ГВК^-]К⁺ + HC1;

[ГВК^{3 -}]А1³⁺ + 3KC1 → [ГВК^3-]ЗК⁺ + АlСl₃;

АlС1₃ + 3Н₂O  → Аl(ОН)₃ + ЗНСl

Водень і алюміній підкислюють сольову витяжку, утворюючи кислоту (НСІ) Кислота відтитровується лугом (кількість кислотності) або визначається за величиною рН розчину - рН сольовий, рН_кс1, рН_(КСІ). Кількість кислотності виражається в мг-екв/100 г ґрунту. При рН ґрунту менше 4 кислотність зумовлена, в основному, обмінним воднем; при рН від 4,0 до 5,5 - обмінним алюмінієм.

У кислих ґрунтах (підзолисті, сірі лісові) сольовий рН завжди менший, ніж водний рН, оскільки в цих ґрунтах є обмінний водень і (або) алюміній.

 Гідролітична кислотність виявляється при взаємодії ґрунту з розчинами гідролітично лужних солей сильного лугу і слабкої кислоти.

Звичайно використовують 1 н розчин CH₃COONa, рН якого 8.2.

[ГПК]Н⁺ + CH₃COONa -> [ГПК JNa⁺ + CH₃COOH.

Кількість оцтової кислоти, яка утворилася, визначають титруванням. Вона і характеризує гідролітичну кислотність ґрунту, яка завжди більша, ніж обмінна. Ви­ражається в мг-екв на 100 г ґрунту.