Биокосные системы Земли - страница 15
.
Нейтральные и слабощелочные воды имеют pH 6,5—8,5, их реакция определяется отношением бикарбоната кальция к его карбонату или же бикарбоната к CO>2. Эта обстановка менее благоприятна для миграции большинства металлов, которые здесь осаждаются в форме нерастворимых гидроокислов, карбонатов и других солей. Анионогенные элементы, напротив, мигрируют сравнительно легко (молибден, селен, уран и т. д.). Такие почвы характерны для аридных ландшафтов и районов распространения известняков во влажном климате.
При разложении органических веществ здесь тоже образуются угольная и органическая кислоты, но они полностью нейтрализуются CaCO>3 и другими минералами кальция, а также магния, натрия, калия, которыми богаты почвы и породы. Типоморфными являются (в разных почвах) кальций, натрий, хлор, сера.
Сильнощелочные воды с pH > 8,5 обычно обязаны своей реакцией присутствию соды (NaHCO>3, реже Na>2CO>3). Они характерны для многих почв лесостепи и саванн (в СССР, например, для Барабинской низменности Западной Сибири, где были детально изучены Н. И. Базилевич). Многие металлы в этих почвах почти не мигрируют, как, например, кальций, магний, стронций, барий, железо. Напротив, кремний, молибден, селен и другие анионогенные элементы мигрируют интенсивно. Замечательная особенность содовых вод состоит в том, что некоторые металлы в них ведут себя как анионогенные элементы, входя в состав различных подвижных анионов. Медь, например, входит в состав аниона [Cu(CO>3)>2]>2-, алюминий — AlO>2. Скандий, иттрий, цирконий и другие элементы, малоподвижные в слабокислых и слабощелочных водах, образуют здесь растворимые карбонатные комплексы. Типоморфными в этом классе являются натрий, гидроксил (ОН>-), местами — кремний.
Кроме щелочно-кислотных условий в некоторых почвах важное значение приобретает степень минерализации вод. Так, нейтральные и слабощелочные воды можно разделить на маломинерализованные (пресные кальциевые) и сильноминерализованные — хлоридно-сульфатные натриевые.
Каждая среда водной миграции в почве характеризуется определенным сочетанием окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий, а также степенью минерализации вод, как это показано в табл. 1.
Таблица 1. Основные геохимические классы почв, илов, коры выветривания, водоносных горизонтов, ландшафтов
| Щелочно-кислотные условия вод | Окислительно-восстановительные условия вод | ||
|---|---|---|---|
| Кислородные воды | Глеевые воды | Сероводородные воды | |
| Сильнокислые (pH < 3) | Сернокислый (Н>+, Fe>2+, А1>3+ и др.) | Сернокислый глеевый (Н>+, Fe>2+) | Сернокислый сульфидный (Н>+, H>2S) |
| Кислые и слабокислые (рН=3—6,5) | Кислый(Н>+) | Кислый глеевый (Н>+, Fe>2+) | Кислый сульфидный (Н>+, H>2S) |
| Нейтральные и щелочные слабоминерализованные (рН=6,5—8,5) | Кальциевый (Са>2+) | Карбонатный глеевый (Са>2+ Fe>2+) | Нейтральный карбонатный сульфидный (Са>2+, H>2S) |
| Нейтральные и щелочные, соленые и солоноватые (рН=7—8,5) | Соленосный (Na>+, Cl>-,SO>4>2-) | Соленосный глеевый (Na>+, Fe>2+,Cl>-, SO>4>2-) | Соленосный сульфидный (Na>+—H>2S) |
| Сильнощелочные (содовые) pH > 8,5 | Содовый (Na>+, ОН>-) | Содовый глеевый (Na>+, ОН>-) | Содовый сероводородный (Na>+, ОН>-, H>2S) |
Всего по этим параметрам выделяется 15 основных геохимических обстановок миграции. Для каждого класса характерна, с одной стороны, определенная ассоциация элементов, а с другой — «запрещенная ассоциация элементов», малоподвижная в данных условиях. Так, например, в содовых кислородных водах легко мигрируют натрий, литий, фтор, молибден, уран, ванадий, натрий, бор и многие другие элементы, но эти воды «запрещены» для железа, кальция, магния, бария, стронция.
Сочетание окислительно-восстановительных и щелочнокислотных условий, а также степень минерализации вод определяют основные классы водной миграции. Каждый класс характеризуется вполне определенными химическими особенностями, типоморфными элементами.
В почве может быть один или несколько классов миграции: в горизонте А — один, в В>1 — другой, в В>2 — третий и т. д. Пятнадцатью классами не исчерпывается все разнообразие водной миграции, однако они, несомненно, наиболее распространены. По профилю почв наблюдается закономерная смена классов водной миграции. Так образуется геохимическая зональность почв. Например, в подзолах тайги, в солонцах сухих степей на расстоянии 20—50 см сменяется несколько геохимических обстановок.