CC BY
44
Технологический процесс производства композиционной фанеры рекомендуется организовывать на отдельных участках существующих фанерных предприятий, при этом снижаются расходы на строительство зданий и сооружений, монтаж и пуск технологического оборудования, а также организационные затраты.
Библиографический список
1. Волынский, В.Н. Технология клееных материалов: учебное пособие для вузов / В.Н. Волынский. - Архангельск: АГТУ, 2003. - 280 с.
2. Угрюмов, С.А. Исследование свойств композиционной фанеры с внутренним слоем из древесной стружки / С.А. Угрюмов // Вестник КГТУ. - Кострома: КГТУ, 2005.-№ 11.-С. 110-111.
3. Справочник по производству фанеры / A.A. Веселое, Л.Г. Галюк, Ю.Г. Доронин и др.: под ред. Н.В. Качалина. - М.: Лесная пром-сть, 1984. -432 с.
4. Отлев, И.А. Справочник по производству древесностружечных плит - 2-е изд. / И.А. Отлев, Ц.Б. Штейнберг, Л.С. Отлева. - М: Лесная пром-сть, 1990.-384 с.
5. Справочное пособие по производству фанеры / Ю.В. Васечкин, А.Д. Валягин, В.П. Сергеев и др. -М.: МГУЛ, 2002.-297 с.
НЕОДНОРОДНОСТЬ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ ГЕЛЕЙ ПОЧВ
Т.Н. ФЕДОТОВ, доц. каф. химии и биотехнологии МГУЛ, канд. хим. наук
Ранее нами было показано [5], что свойства почв во многом определяются состоянием структур органоминеральных гелей, связывающих почвенные частицы, а коллоидную структуру почв можно рассматривать как студень гумуса, армированный коллоидными частицами. При взаимодействии с водой армированный гумусовый студень ведет себя подобно многим полимерам: набухает, вбирая в себя воду и увеличиваясь в объеме, при высушивании происходит его усадка. Различные воздействия на почву изменяют состояние армированного полимерного гумусового студня, что приводит к наблюдаемому нами изменению свойств почв.
Остановимся на применяемых нами терминах. Термин гель происходит от латинского §е!о - застываю, т.е. он характеризует изменение структурно-механических свойств раствора по сравнению с растворителем за счет веществ, находящихся в растворителе.
Существует два принципиально отличающихся механизма структурирования раствора, приводящих к изменению его структурно-механических свойств:
- структура образуется за счет взаимодействия между частицами, содержащимися в растворе (система гетерогенна);
- структура образуется за счет взаимодействия между полимерными молекулами,
содержащимися в растворе (система в идеале однофазна - в ней не существует поверхностей раздела между компонентами раствора).
Для того чтобы характеризовать системы одним термином, для определения гетерогенной системы мы использовали название «гель», а для гомогенной системы - «студень».
Термин «студень» достаточно широко используется в науке о полимерах [6], но однофазной системой является только идеальный студень. В реальных студнях не все макромолекулы или не все части макромолекул находятся в развернутой конформации. Поэтому в этих системах тоже возможно существование границ раздела между фазами. Принципиальная разница между гетерогенными гелями и студнями заключается в том, что в гелях структурно-механические свойства системы изменяются из-за взаимодействия между коллоидными частицами, а в студнях - из-за взаимодействия между молекулами или частями молекул, находящимися в развернутой конформации. Гетерогенные составляющие студней между собой непосредственно не взаимодействуют и не оказывают значимого влияния на свойства системы.
Предложенный нами подход к рассмотрению почв с позиций армированного гумусового студня (АГС) принципиально от-
личается от общепринятого тем, что показана возможность существования высокомолекулярных веществ гумуса не только в виде коллоидных частиц или молекул, адсорбированных на поверхности минеральных составляющих почвы, но и в виде пространственных сеток, образованных за счет взаимодействия органических макромолекул, находящихся в развернутой конформации между собой. Причем в ячейках этих сеток размещаются коллоидные частицы различной природы. Подобный подход коррелирует с «матричной теорией обновления гумуса» [7] и позволяет объяснить неоднозначность восприятия фульвокислот [8].
Следует отметить, что попытка понять природу коллоидной организации почв путем сбора и анализа данных, полученных при изучении коллоидной составляющей различных почв, оказалась не очень удачной. Как следствие исследования в этом направлении были значительно сокращены. Поэтому при создании модели АГС мы шли не от частного к общему - от накопления экспериментальных данных, их анализа и построения модели, как это принято в почвоведении, а от общего к частному - использованию теоретических воззрений химии в почвоведении и экспериментальному доказательству справедливости этих воззрений современными методами. Подобный подход особенно удобен и дает результаты при изучении физических свойств почв, но он имеет и свои недостатки. Это связано с тем, что строится физико-химическая модель некоей абстрактной почвы, которая должна отражать наиболее существенные признаки существующих почв. Как следствие подобный общий подход нуждается в уточнении и детализации при его связи с конкретным объектом.
В почвоведении проведено большое количество исследований, в которых изучалась коллоидная составляющая различных почв, и анализ полученных в этих работах результатов поможет нам уточнить и конкретизировать модель армированного гумусового студня.
Целью работы было проведение анализа экспериментальных данных по изучению почвенных коллоидов с позиции существования в почвах армированных гумусовых студней, уточнение на основе проведенного анализа предлагаемой модели и экспериментальная проверка уточненной модели.
Прежде чем рассматривать экспериментальные данные по изучению состава и свойств почвенных коллоидов, необходимо остановиться на проблеме выделения коллоидов из почв.
Несмотря на большое значение коллоидной фракции во всех звеньях почвообразовательного процесса, методы выделения почвенных коллоидов нельзя признать разработанными. Существует два принципиально отличающихся подхода к выделению и изучению коллоидной составляющей почв. Одни исследователи рассматривают почвенные коллоиды как органо-минеральные гели, покрывающие и связывающие почвенные частицы, поэтому они выделяют из почв илистую фракцию и излучают ее [9-11]. При этом происходит разделение илистой фракции на составляющие, выделяемые из почвы при различных воздействиях на нее.
Классическим методом выделения высокодисперсных частиц почвы является метод К.К. Гедройца, заключающийся в насыщении почвы ионами натрия [10], но полностью выделить коллоиды из почв этим методом невозможно.
В дальнейшем методику выделения илистой фракции усовершенствовал и применял в своих исследованиях А.Ф. Тюлин. Используя метод дробной пептизации [И], он выделял две группы микроагрегатов размером менее 10 мкм, положив в основу их электрокинетические свойства. В первую группу он включал ил, пептизируемый по Гедройцу, во вторую - ил, выделяемый методом разминания.
Позднее было доказано [9, 12], что предельная пептизация коллоидов может быть осуществлена только после насыщения почвы натрием с последующей диссолюци-онной пептизацией 0,02 н раствором ИаОН.
В работе [9] процесс выделения составляющих илистой фракции был выполнен, на наш взгляд, наиболее последовательно из всех работ этой группы. Навеска почвы помещалась в бутыль и заливалась дистиллированной водой (1:50). Взбалтывание осуществлялось путем четырехкратного переворачивания бутыли. Сливание суспензии проводилось на глубину 22,2 см через определенный промежуток времени с учетом температуры согласно формуле Стокса. Для этой группы, названной нулевой, требовалось от 5 до 40 сливаний. Коагуляцию выделенных таким образом частиц проводили 5 н раствором хлорида кальция. Удаление избытка электролита осуществлялось путем диализа в целлофановых мешочках.
Остаток почвы после выделения нулевой группы в той же емкости 3 раза обрабатывался насыщенным раствором хлорида натрия и каждый раз оставлялся стоять на сутки. В течение суток суспензия 2-3 раза тщательно перемешивалась. После третьей обработки образцы почв снова заливались дистиллированной водой, а затем производилось отму-чивание первой группы илистых частиц так же, как и нулевой группы. Для первой группы требовалось от 12 до 42 сливаний.
Остаток после выделения первой группы обрабатывали 0,05 н раствором соляной кислоты до появления в растворе слабо-розового окрашивания от роданистого аммония. Таких обработок применяли 2-3. После этого отмучивание второй группы коллоидно-илис-тых частиц производилось в 0,01 н растворе гидрооксида натрия. Число сливаний для второй группы - от 7 до 12.
При всей несложности техники выделения коллоидно-илистых частиц процесс этот был очень трудоемким и требовал 270-290 дней.
С целью ускорения процесса предпринимались попытки применения ультразвука для пептизации почвенных коллоидов. Однако Антунес [13], изучив действие ультразвука на ряде почв различного механического состава, показал, что в почвах с содержанием
гумуса более 1 % ультразвук даже в сочетании с обработкой раствором гексаметафосфа-та натрия не обеспечивает полной пептизации почвенной массы.
Для уменьшения трудоемкости выделения коллоидной составляющей почв ряд исследователей [12] пошли по пути полного перевода почвенных коллоидов в суспензию, выделения из суспензии частиц разного размера и изучения их свойств.
Таким образом, приведенные данные свидетельствуют, что не разработано единого метода выделения коллоидов из почв. Каждый исследователь пытался совершенствовать методику выделения и использовал ее для изучения коллоидной составляющей почв. Как следствие результаты, полученные различными авторами, сравнивать между собой достаточно сложно. На наш взгляд, подобное связано с отсутствием ясных представлений о коллоидной составляющей почв. Большинство авторов рассматривали ее как набор коллоидных частиц, исключая из рассмотрения характер взаимодействия между ними. Многих исследователей не удовлетворяло восприятие почвенного гумуса как коллоидных частиц. Как следствие отсутствие представлений о строении коллоидной составляющей почв не дало возможности разработать общепринятые методы их исследования.
Начнем анализ с данных, полученных А.Ф. Тюлиным [11]. Из них следует (табл. 1), что в почвах существуют два вида микроагрегатов, в которых микрочастицы почвы связаны между собой двумя различными типами гелей. Причем содержание органического вещества, азота и фосфора в агрегатах 1 группы заметно больше, чем в агрегатах 2 группы.
Подобная неоднородность гелевых структур была показана не только в работах А.Ф. Тюлина. Первым обратил внимание на существование активного и пассивного ила А.Н. Соколовский [14]. Активный и пассивный гумус изучал Н.И. Лактионов [15]. Аналогичные результаты о существовании нескольких видов гелей в различных почвах получали и другие исследователи.
Таблица 1
Содержание гумуса, азота, фосфора в 1 и 2 группах частиц (в % от веса почвы или от веса каждой группы)
Почва Гумус (по Тюрину) Азот (по Кьельдалю) Р2 05 (по Лоренцу)
Слабовыщелоченный чернозем
Почва в целом 4,97 0,21 0,08
1 группа частиц 10,39 0,47 0,23
2 группа частиц 20,95 1,10 0,32
Лугово-черноземная солонцеватая почва Почва в целом 1 группа частиц 2 группа частиц 13,96 14,38 21,99 0,78 0,80 1,14 0,23 0,34 0,32
Однако из всех этих работ не вполне ясно, с чем связано наличие неоднородности гелевых структур - с их неоднородным распределением в почве (пространственная неоднородность) или с неоднородностью самого гелевого слоя. Первый вариант в конце 30-х гг. XX в. отстаивал А.Ф. Тюлин, но его точка зрения была подвергнута критике. Предположение о существовании двух видов гелей вызывает определенные сомнения и с позиций модели АГС, т.к. нет никаких физико-химических или химических причин, приводящих к возникновению в почвах двух резко отличающихся гелевых структур и отсутствию плавного перехода по составу и свойствам между ними.
Проанализируем проблему неоднородности почвенных гелей с позиций компонентов, из которых они образуются:
- гумус, содержащий большее или меньшее количество полярных групп, а следовательно, в большей или меньшей степени гидрофильный и способный к образованию связей между органическими молекулами;
- различные отрицательно заряженные коллоидные частицы неорганической природы (кальцит, доломит, кремнекислота, глинистые минералы и т. д.) и органической природы, входящие в структуру гумусового студня и связанные с ним различными связями;
- положительно заряженные коллоидные частицы гидрооксидов железа и алюминия, входящие в структуру гумусового студня и связанные с ним химическими связями.
Неравномерность распределения в большей или меньшей степени всех перечисленных компонентов неизбежна, а следовательно, неизбежно различие в энергиях связи по студню. При наличии «воздействия» все частицы, покрытые гелевой оболочкой, энергия связи которых сколь угодно меньше энергии воздействия, будут пептизироваться, а те, энергия связи которых сколь угодно больше энергии воздействия, переходить в раствор не будут.
А.Ф. Тюлин применял в качестве разрушающего воздействия насыщение почвы ионами натрия. При этом в гумусовом студне происходит замещение ионов кальция, который, по-видимому, в некоторых случаях «сшивал» органические молекулы. С одной стороны, происходит разрушение части подобных «сшивок», а с другой стороны, возрастает величина избыточного отрицательного заряда на гумусовом студне за счет диссоциации кислотных групп. Все это приводит к отделению (пептизации) частей студня вместе с включенными в него микрочастицами. Можно предположить, что области студня, содержащие меньшие количества полярных групп на органической составляющей, т.е. более гидрофобные, и содержащие большие количества полуторных окислов, связывающих органические макромолекулы химическими связями, будут пептизироваться в меньшей степени. Как следствие частицы 1 группы (по Тюлину) должны содержать более гидрофильный гумус с большим количеством
полярных групп и меньшие количества полуторных окислов.
В работе А.Ф. Тюлина [11] (табл. 2) есть данные о повышенном содержании полуторных окислов в частицах 2 группы по сравнению с 1 группой (примерно в 3 раза).
Можно также предположить, что высушивание почв будет увеличивать прочность гумусового студня, т.к. при этом должно возрастать число связей между компонентами АГС. Следовательно, при этом должно меняться соотношение между частицами 1 и 2 групп в пользу последних. Экспериментальные результаты по изучению изменения соотношений между 1 и 2 группами гелей в течение сезона подтверждают и это предположение [11].
Механизмы пептизации действуют и в природных условиях, и, следовательно, должно происходить накопление более устойчивых к пептизации гелевых структур в местах, удаленных от воздействия факторов внешней среды - в глубине почвенных агрегатов, а более подвижные гелевые структуры при промывном режиме должны накапливаться в иллювиальном горизонте. Это подтверждается данными, полученными Лобицкой [16]. В коллоидной и предколлоидной фракциях дерново-подзо-листой почвы величина отношения 8102/11203 возрастает с глубиной, а величина отношения ГК/ФК с глубиной уменьшается (табл. 3).
Уменьшение отношения ГК/ФК является косвенным подтверждением увеличения содержания гидрофильных органических веществ в иллювиальном горизонте, а прямым подтверждением наших предположений являются результаты, полученные Милановским по изучению распределения в почвах гидро-
фильного и гидрофобного гумуса с использованием метода хроматографии гидрофобного взаимодействия [17]. Было показано, что с глубиной в дерново-подзолистой почве возрастает содержание гидрофильного гумуса.
Для чернозема наблюдается другая картина: в отличие от дерново-подзолистой почвы с глубиной возрастает отношение (ГК+ФК) / К^Оз (табл. 3). Количество БЮ2 в АГС с глубиной несколько уменьшается (табл. 3), состав алюмосиликатов по профилю практически не изменяется. С глубиной в отличие от дерново-подзолистой почвы усиливается преобладание гидрофобной фракции гуминовых веществ над гидрофильной [17]. Все это позволяет сделать вывод о повышении прочности АГС чернозема с глубиной.
Большой интерес представляет сравнение состава коллоидных фракций различных почв. Однако при рассмотрении результатов необходимо принимать во внимание, что, во-первых, состав неорганических коллоидов определяли после удаления органического вещества и карбонатов, которые в черноземе должны играть важную роль в стабилизации АГС. Во-вторых, в работе [16] определяли общее содержание 8Ю2 и Я203 во фракциях, в том числе и в тех, которые входят в состав первичных и глинистых минералов.
В коллоидах верхнего горизонта дерново-подзолистой почвы содержание органической составляющей почти вдвое выше, чем в черноземе (табл. 4). С учетом большего содержания в коллоидах чернозема полуторных окислов, карбонатов и гуминовых кислот можно сделать вывод о более высокой прочности АГС чернозема по сравнению с АГС дерново-подзолистой почвы.
Таблица 2
Содержание несиликатного железа и алюминия в слабовыщелоченном черноземе. Метод Дайона (в % от веса почвы или каждой группы)
Объект Ре,О, А1А
валовое несиликатное валовое несиликатное
Почва в целом 2,96 0,37 5,98 1,11
1 группа 6,10 0,68 17,47 1,51
2 группа 6,04 1,68 23,19 4,41
Таблица 3
Состав коллоидной и предколлоидной фракций различных почв
Почвы Глубина в см Размер коллоидов в мкм Молекулярное соотношение 8Ю2/Я203 Соотношение C/N в гумусе ГК+ФК R203 Соотношение ГК/ФК в гумусе
4-14 0,2-0,1 2,3 11,33 2,3 0,4
<0,1 2,15 12,41 4,1 0,3
15-25 0,2-0,1 2,82 12,45 1,7 0,3
Дерново-сильнопод- <0,1 2,68 12,64 2,8 0,2
золистая 50-60 0,2-0,1 3,16 12,60 1,2 0,3
<0,1 3,08 13,37 1,7 0,3
140-150 0,2-0,1 3,12 14,25 1,8 0,2
<0,1 3,07 14,83 1,6 0,2
0-10 0,2-0,1 3,79 9,2 2,3 1,5
<0,1 3,65 9,4 3,7 1,7
Выщелоченный 40-50 0,2-0,1 3,55 9,3 4,0 1,4
чернозем <0,1 3,42 9,4 4,4 1,7
100-110 0,2-0,1 3,55 9,1 5,8 1,2
<0,1 3,45 9,3 6,6 1,5
Таблица 4
Состав коллоидной и предколлоидной фракций различных почв
Почвы Глубина, см Размер коллоидов, мкм Содержание углерода, % к фракции кол. Содерж. Si02, % Содерж. негидролиз, углерода, % Содержание 11203, %
4-14 0,2-0,1 9,18 45,91 47,0 46,92
<0,1 17,13 44,21 15,4 49,33
15-25 0,2-0,1 5,23 53,78 50,3 44,25
Дерново-сильнопод- <0,1 9,48 51,95 36,5 45,95
золистая 50-60 0,2-0,1 0,63 49,83 49,2 41,70
<0Д 1,07 48,95 43,9 43,52
140-150 0,2-0,1 0,57 49,07 59,7 42,05
<0,1 0,89 48,73 57,3 42,89
0-10 0,2-0,1 5,80 54,16 21,4 34,80
<0,1 9,20 53,24 10,0 35,88
Выщелоченный 40-50 0,2-0,1 5,02 54,31 31,2 36,60
чернозем <0,1 5,55 53,00 16,1 37,94
100-110 0,2-0,1 2,47 54,15 29,1 36,19
<0,1 2,62 53,40 13,8 38,06
Фракция тонких коллоидов (<0,1 мкм) чернозема так же, как и в дерново-подзолистой почве (табл. 4), содержит несколько меньше кремнезема и больше полуторных окислов по сравнению с предколлоидной фракцией (0,1-0,2 мкм). Тонкие коллоиды во всех почвах (табл. 4) значительно богаче гумусом по сравнению с предколлоидной фракцией [16].
Таким образом, факторы, определяющие прочность АГС, действуют в данном
случае в разных направлениях, но ответ о прочности АГС можно поучить по соотношению (ГК + ФК) / ЯРз (табл. 3). В предколлоидной фракции оно в 1,5-2 раза ниже, чем в коллоидной, и это позволяет сделать вывод о большей прочности АГС в предколлоидной фракции.
Проведенный анализ позволяет отметить, что армированный гумусовый студень отличается по составу не только в разных
почвах и почвенных горизонтах, он неоднороден и в одном почвенном горизонте.
В почвах можно условно выделить четыре типа армированных гумусовых студня: пептизируемых водой (1); пептизируемых растворами, содержащими ионы натрия (2); пептизируемых растворами гидрооксида натрия после обработки почвы кислотой (3) и образующими негидролизуемый остаток (4). Первый из них содержит небольшие количества органического вещества и полуторных окислов, а органическое вещество сильно гидрофильно. Второй тип образуется при взаимодействии органических молекул через ионы кальция и в меньшей степени при взаимодействии гидрофобных частей молекул. Он содержит больше полуторных окислов, а в ряде почв и коллоидных частиц карбонатов, стабилизирующих армированный гумусовый студень. Третий тип образуется за счет «сшивки» органических молекул гумуса преимущественно за счет полуторных окислов и гидрофобного взаимодействия между частями органических молекул. По-видимому, в этом типе АГС начинают проявлять себя и процессы полимеризации с образованием не-гидролизуемых связей между органическими молекулами. Четвертый тип АГС образуется при дальнейшем увеличении содержания полуторных окислов, гидрофобизации макромолекул гумуса и увеличениях их размера за счет образования негидролизуемых связей между ними. Не все четыре типа АГС существуют во всех почвах. Так, в черноземах практически полностью отсутствует первый тип армированного гумусового студня. Можно предположить, что в почвах возможно не только послойное, но в определенных условиях и пространственное разделение различных типов армированного гумусового студня, крайним проявлением которого являются, по-видимому, почвенные новообразования.
Следует отметить, что методы определения фракционного состава гумуса сходны с методами выделения почвенных коллоидов. Это вполне естественно, т.к. органические молекулы гумуса являются составной час-
тью армированного гумусового студня, а прочность их связи и возможность выделения определяются типом армированного гумусового студня, в который они входят.
Проанализируем с позиций существования в почвах АГС основные операции, применяемые в современных методах фракционирования гумуса [18]:
1. Экстракция спиртобензольной смесью, применяемая для извлечения липидов, облегчает последующее растворение гумусовых веществ. С позиций АГС при подобной обработке происходит удаление наиболее гидрофобных молекул, которые образуют дополнительные связи между гидрофобными частями органических макромолекул [17], образующих пространственную сетку, и тем самым уменьшают прочность АГС.
2. Декальцирование почв нейтральными растворами солей, как было отмечено выше, приводит к разрушению связей между макромолекулами, которые образовались через ионы кальция, увеличивает заряд на макромолекулах, а следовательно, возрастают силы отталкивания между ними и разрушаются другие связи. В результате повышается растворимость гумусовых веществ.
3. Обработка минеральными кислотами приводит к растворению коллоидных частиц и гидроксополимеров полуторных окислов и коллоидных частиц карбонатов, связывающих макромолекулы между собой. Последующая обработка разбавленными растворами щелочей растворяет большую часть гумусовых веществ, т.к. связи, объединяющие их в единую сетку, разрушены при обработке кислотой.
В работе [19] проводили измерение электрокинетического (^-потенциала) при последовательном удаление фракций гумуса из почвы, т.е. последовательно удаляли различные типы АГС.
Электрокинетический потенциал с классических позиций представляет собой потенциал на границе скольжения между твердой и жидкой фазами. Наличие двойного электрического слоя и ¿¡-потенциала приво-
дит к возникновению ряда эффектов, в частности, потенциала протекания. Заключается он в том, что при движении жидкости относительно твердой поверхности происходит захват и снос потоком жидкости противоинов диффузного слоя. В результате при фильтрации жидкости через дисперсную систему возникает разница в концентрации ионов одного знака с двух сторон дисперсной системы.
Однако подобная трактовка механизма возникновения разности потенциалов при фильтрации жидкости через пористую систему соответствует действительности только в том случае, если на частицах, образующих пористую систему, существует двойной электрический слой. В почвах частицы покрыты слоем армированного гумусового студня, поэтому необходимо рассмотреть явление разделения зарядов при фильтрации с более общих позиций.
Можно с более общих позиций переформулировать условие разделения зарядов в пористой системе, через которую течет жидкость. Оно может произойти в том случае, если активность катионов в движущейся жидкости ниже, чем в контактирующем с ней слое АТС, а активность анионов выше (так, согласно механизму возникновения потенциала Доннана, между студнем и контактирующим с ним раствором соли происходит переход анионов из раствора в студень). Подтверждается подобный вывод тем, что по механизму перераспределения катионов и анионов между АГС различных почв возникают диффузионно-адсорб-ционные потенциалы между почвами [5].
Следовательно, механизм возникновения потенциала протекания в системах, в которых частицы покрыты АГС, состоит:
- в разрушении внешнего слоя АГС и расположении плоскости скольжения во внутренней части АГС;
- в переходе катионов из АГС, где их активность больше, в движущуюся жидкость;
- в переходе анионов из движущейся жидкости, где их активность больше, в АГС;
- в возникновении потока катионов по жидкости и АГС против направления движения жидкости и анионов - по направлению движения жидкости.
Таким образом, при определении ¿¡-потенциала почв фактически оценивают соотношение активностей катионов и анионов в армированном гумусовом студне, а точнее, в том его слое, в котором располагается плоскость скольжения.
Величина потенциала протекания зависит от ¿¡-потенциала почвы, который зависит от того, где располагается плоскость скольжения. Фактически величина, называемая ¿¡-потенциалом почвы, характеризует состояние армированного гумусового студня.
Последовательное удаление фракций гумуса [19] проводили из пойменной дерновой почвы р. Оки. Исследовали почвы различного гранулометрического состава и с различным содержанием гумуса (табл. 5).
Из представленных данных хорошо видно, что каждый из типов АГС характеризуется своим соотношением активностей катионов и анионов.
Таблица 5
Электрокинетический потенциал различных пойменных дерновых почв р. Оки после
удаления различных фракций гумуса
Почвы Исходные образцы, насыщенные ионами калия Образцы, обработанные 0,1 н КОН Образцы,обработанные 0,1 н КОН после декальцирова-ния 0,1 нН2Б04 После выделения гумусовых веществ 0,2 н КОН при 70° С
Супесчаная 6,9 2,8 16,5 15,3
Среднесуглинистая 10,3 6,9 12,1 6,5
Тяжелосуглинистая 12,9 6,7 18,0 11,0
Сначала удалили армированный гумусовый студень, органические макромолекулы которого были связаны ионами кальция и частично гидрофобными взаимодействиями. На поверхности оказался тип АГС, который образуется за счет «сшивки» органических молекул гумуса преимущественно за счет полуторных окислов и гидрофобного взаимодействия между частями органических молекул. В результате соотношение активностей катионов и анионов изменилось, что и проявилось в уменьшении ¿^-потенциала почвы. Последующая обработка 0,1 н Н2804 и 0,1 н КОН разрушила АГС, содержащий полуторные окислы. В результате ^-потенциал почвы резко вырос.
Таким образом, представленные литературные данные свидетельствуют, что армированный гумусовый студень в почвах неоднороден и что эту неоднородность почвенных гелей необходимо учитывать при исследовании почв.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 04-04-48586, 05-04-48655)
Библиографический список
1. Федотов, Г.Н. Органоминеральные гели в почвах: экспериментальные факты и гипотезы / Г.Н. Федотов, А.И. Поздняков, Д.В. Жуков и др. // Почвоведение. - 2004. - № 6. - С. 691-696.
2. Федотов, Г.Н. Роль органо-минерального геля в формировании свойств почв / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, А.И. Поздняков и др. // Почвоведение. - 2005. - № 5. - С. 556-564.
3. Федотов, Г.Н. Ферментативные реакции в почвах / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, Г.В. Добровольский и др. // Доклады Академии наук РФ. - Т. 402. -2005.-№6.
4. Федотов, Г.Н. Коллоидные структуры в почвах / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, Г.В. Добровольский и др. // Доклады Академии наук РФ. - Т. 404. -2005. -№3.
5. Федотов, Г.Н. Роль органоминерального геля в формировании естественных электрических полей в почвах / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, А.И. Поздняков и др. // Доклады Академии наук. - Т. 393. - 2003. - № 4. - С. 497-500.
6. Воюцкий, С.С. Растворы высокомолекулярных соединений / С.С. Воюцкий. - М.: Госхимиздат, 1960.- 132 с.
7. Фокин, А.Д. Включение продуктов разложения растительных остатков (меченых С) в гумусовые вещества / А.Д. Фокин // Почвоведение. - 1974. -№ 11.-С. 82-91.
8. Орлов, Д.С. Почвенные фульвокислоты: история их изучения и реальность / Д.С. Орлов // Почвоведение. - 1999.-№ 9. - С. 1165-1171.
9. Беседин, П.Н. Состав и свойства коллоидно-илистых фракций и водопрочных агрегатов сероземов и луговых почв / П.Н. Беседин. - Ташкент: Изд. САГУ, 1954. - 84 с.
10. Гедройц, К.К. Ультрамеханический состав почвы и зависимость его от рода катиона, находящегося в почве в поглощенном состоянии / К.К. Гедройц // Журн. оп. агрон. - Т. 22. - 1922.
11. Тюлин, А.Ф. Органо-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений / А.Ф. Тюлин. - М.: АН СССР, 1958.-52 с.
12. Надь, М. Природа органо-минеральных коллоидов почвы: автореф. дисс. канд. с.-х. наук / М. Надь. -Л., 1957.- 17 с.
13. Antones da Silva A. Yltra - sons na analise textural dos solos. Agron lusitana, v. 3, N 1-4, 1971.
14. Соколовский, A.H. Из области явлений, связанных с коллоидной частью почвы / А.Н. Соколовский // Известия Петровской сельскохозяйственной академии. - Вып. 1-4.-1921.
15. Лактионов, Н.И. Закономерности трансформации органических коллоидов в черноземах при их сельскохозяйственном использовании: автореф. дисс. докт. с.-х. наук / Н.И. Лактионов. - Киев, 1974.-36 с.
16. Лобицкая, Л.В. Характеристика органической и минеральной частей коллоидов дерново-подзолистой почвы, чернозема и краснозема: автореф. дисс. канд. с.-х. наук / Л.В. Лобицкая. - Л., 1966. -16 с.
17. Милановский, Е.Ю. Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв / Е.Ю. Милановский // Почвоведение. - 2000. - № 6. - С. 706-715.
18. Орлов, Д.С. Практикум по химии гумуса / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. -М.: Изд. МГУ, 1981. -272 с.
19. Чудинова, С.М. Влияние последовательного удаления фракций органического вещества на электрокинетический потенциал почвы / С.М. Чудинова, O.A. Трубецкой, Б.Н. Золотарева и др. // Почвоведение. - 1992. -№ 7. - С. 123-129.
