Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние кислых осадкой на химические свойства светло-серой почвы и черноземов Болгарии

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние кислых осадкой на химические свойства светло-серой почвы и черноземов Болгарии"

ЮСВ0В2КИЯ ГОСУДАРСГГЕЕШ УНИВЕРСИТЕТ кыекн И. В. Ломоносова Факультет почвоведения

Ш, правах рукописи

ЕЕЖЗАРОВА ЭШШ ГЕОРГИЕМ

. . • УДК 531.416.8

ВЛИЯНИЕ КИСЛЫХ ОСАДКОВ НА ХИЖЧЕСККЕ СВОЙСТВА СВЗТЛО-СЕРОЯ. ЛЕСБОЙ ЮЧВЫ И ЧЕРНОЗЕМОВ БОЛГАРИИ

Спещ'лльность 03.00.27 - Почвоведение

. АЕТОРЕФЗРАТ

ч- джсертацкл на соискание учзной степени

кандидата биологических наук

Мзсква, 1993

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского' государственного университета имени Ы. К Лэданосова

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор Д. С. Орлов

Офицкальныз оппоненты: 1, доктор биологических наук

, Ей Савич

2. кандидат биологических наук Г.-Е Еощдак

Ведущая органшация - Почвенный институт им. Е В. Докучаева, г. Москва

/

Защита состойся "З^ 1993 г. в 15 час. 30 мин. в

аудитории М-2 на ваееданки специализированного совета К 053.05.16 факультета почвоведения ЦРУ им. М.В. Ломоносова, Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 119899, Шсква, Ленинские горы, УГУ, факультет почвоведения, Ученый совет. ■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ШУ.

Автореферат разослан "42." Мр^Л 1993 г.

*

Ученый секретарь специализированного совета

Г. В. Мотузова

Актуальность проблемы. С кислыми осадками в гочву поступает свободные кислота, основали, источниками которых является гьйро-сы окислов азота в сери в результате работы предприятий химической промышленности, цветной, черной шталдургки и транспорта. По' данным шведских ученых выбросы окислов серы, в пересчете на чистую серу, на территории Болгарии аа 1930 г составам 517 тж. т, а за 1987г - 570 тьс.т, что в пересчете на 1 га я год составляет

-1-1

соответственно 45,6 и 51,4 кг.га .год . Нухяо отметить,, что здесь не включены данные по забросам окислов азота, которые по подсчетам Научного центра по охране окружалщеЛ среды Взлгарии

составляет около 27 кг. га-1, год-1 в пересчете на азот. Такие осадки повышают кислотность почв и природных вод, вызывает выща-• дачивание питательных элементов, разрушит структуру почвы и вызывает другие нзгативвнэ явления. Шряду с этим, они могут служить естественном источником пополнения запасов азота и серы в почве; на карбонатных н засоленных почвах она способствуют усвоению элементов питания, улучшает физическое и хзвическое состояние почв.

Дель работа Выяснить процессы взаимодействия кислых осадков с разными типами почв Болгария, оценить их реальное влияние на почву и дать даффэренцированную оценку пороговых нагрузок по типам почв.

Основные задачи исследования.

1. Оценить источники и размеры выбросов кислотных компонентов на територии Болгарии.

2. Определить иэшнеши степени кислотности черноземов и ' серой лесной почвы Болгарии при воздействии модельных кислых

- 2 -

осадков (ÜKD) с рагнььш значениями рВ.

а Устазазеть ргзигры тащялачгзанкя- згхкайвиг зззагаеских зла«енто4 ю трех пот Болгарии и при различных уровнях протонных нагрузок.

4. Кивать доминируащие шхаизмы взаимодействия МКО с почвами.

5. Оцекеть, в первой приближении, пороговые протонные нагрузки на изученные почвы.

Научная новизна Елервые выявлены процессы в механизмы вза-. ямэдействия малых осадков с разныдо тиками почв Болгарии. Ва основании этого, ааервш дана дщйеренцнраванная оиркка пороговых загрузок квелых осадков на эти почвы.

Практическая значимость. Результаты работы шгут быть использованы ups прогнозировании изменения свойств почв под воздействием кислых осадков.

Апробация работы. Диссертация рассмотрена и рекомендована к зашрае 1 фэврага 1893г. на заседаяш кафедры химии почв факультета почвоведения ШУ.

Объем работа $ксертацйонная работа изложена на 454 страницах машиноакяого текста, вклвчает £2. таблиц и \А рисунков. Она состоит кз введения, четырех глав, выводов, практических рекомендаций, прялмюкия и списка исшльаовазвой литературы, который вшжтает 260 названий.

Объекты исследования.

Б работе быта использованы образцы горизонтов Апах следую-e?ix почв Боя-арии: зыщэлоченный червовой, выщелоченный черно-зем-сдалница, светлосерая лесная почва. Чэрнозеш являются ос-

новным зоважьнни типом почв северной Болгарии л занимает около 20 Z еэ территории. Чэрнозвмы-смолянцы отличается от черноземов более тжшаш механическим составом и мовдам гумусовам горизонтом. Они завиден? около б X территории. Сераэ яэснш почвы является типичными для предгорных районов и занимает около 20 Z территории -Болгарии.

Постановка эксперимента.

Ешрлошннш черноземы, шрнозвм-смояшза и серш лесные почвы располагается в районах с умэранно континентальным климатом, характеризуадамся мягкой зимой ж чередовании выпадении осадков с посла дугащм прогреванием даверхвостного слоя почви.

Литературные данные показывают, что осадки в изучаемых районах гшадаш ежемесячно в вебольяоы колитестве н практически смачивапг только сзшй поверхностный слой почвы. Пятому, изучение основных закономерностей и процессов, щютекэирх под влиянием кислых осадков моево было проводапь в лабораторном юдоль-ном эксперименте без даягания явдкой фаза' Такой подход привито называть инхубационвш.

С этой целью навэскя почвы обрабатывали модельными кислыми

осадками, соотношвие концентрации швов 3$~в Щ в которых отвечало состав/ атмосферных осадков в изученных районах я было V равно 3,5:1. К каяррй пробе добавляли Ш> так, чтсйи целиком заполнить поровое пространство. После подсыхании щри комнатной температуре к пробам снова добавляли ИКО и продавали эту операции до тех юр, пока обадо количество ШЮ, добавленное к каждой ' пробе, не состава® яо вариантам опыта 1; 2; 5; 10 и 50 годовых норм осадков. Были использованы ш> со значениями рН равнша

. - 4 -

1,5; 2,5; 3,5 я контролем служили раствори ШО с рН 5,6. Ш скпнчаяка згздаядзйствет последяш порцва дадаой фаза отсаск-вали из проб почв при разрешаю® и анализировали.

Эксперименты проводили в 3-х кратной повторноети. Зи-ьсгчеекиз характеристики почв, содэрхаккэ элеюнтов в. потаенных растворах и почвенных образцах после пасщзииа почв ШО определяли обвдоринятши физико-хиинчесзоощ шгодат.

Злшшт тз&зьтзх кахладг осздкав на зткчэскгэ стйстт почв

1. Изшнешв степени кислотности почв под влиянием шо.

Почвенная квелотасть является показателем, нзйЗолев быстро реагирующим на изменения свойств почв шд влиянием кислотных выпадений. Как видно из рис. 1, 2 к 3, пошеэнез рН является функцией объэма НКО. £о всех трех почвах саше интенсивное подшз-ленке происходит при добавлении 10-летних кори осадков, после чего наступает относительное равновесие и рЕ хещшй ¡¿азы почв уменьиается незначительно. Ш-видаыону. поело имитирования 10-лет них норм осадков система почва-раствор преобретает относительную устойчивость в зависимости от рН ШО. Дичинами шша-ния рН в контрольных вариантах (НШ с рВ=5,б) по сравнению с исходными значенаяш, на нза взгляд, могут бить: во-первых, значительно повышается отношение почва: раствор с повшэнвва норм НКО и, ео-вторых,. могут быть поглощэяы значягельнш количества С02 из воздуха, так как в прогрссе инкубирования суспензия не

изолировались от контакта с воздузои.

Саше шгаюк значения рН в растворах после обработки почв

рЕ 10

8

Б 4

2

10

30

Л 3

4

I ,.-

50

60

количество осадкой,"годовые Нормы

Рис. 1. Изменение кислотности жидкой фазы сколшин после ее насыщения МКО« Значения рН исходах МКО: I - 5,6; 2 - 3,5; 3 - 2,5 и 4 - 1,5.

РН

33 50 60

количество осадков, годовые нормы

Рис. 2. Изменение кислотности жидкой фазы ввделоченного чернозема посла его насыщения МКО. Значения рИ исходные МКО: 1 - 5,6; 2 - 3,5; '3 - 2,5; 4 - 1,5.

- б -

рН 101-1-1-:-

0I-:-;-:-1-:-1-

о 5 ю эо 50 ео

количество осадков, годовые нормы Рис. 3, Изменение кислотности яидаой фазы серой лесной почвы после ее насыщеннаШ).-'Значения рН исходных МКО: 1 - 5,6; 2 - 3,5; 3 - 2,5; 4 - 1,5.

UBO вабдюдажигав оря о&ьвтх, юанирующих бо-леяш» вормы, я ПОходном значении р0=1,5, а самые незначительные изменения - при pS=3,5 дан всех вариантов юры осадков. В светло-серой почве разность между значаиияыа рЯ при обработка почв Ш> с рВ=2,5 и 3,5 после добавления 1; 2; 5 и 10-летних норы осадков незначительна, тогда как после внесения объема, равного 50-летней норме осадков с рЕ=1,5 эха развостъ резко увеличивается. Одной из причин, на наи взгляд, инвт быть высокая карбонатная буферность серой лесной почвы. , Штатный горизонт серой лесной почвы после разрушения карбоаазов ве способен сопротивляться больной протонной нагрузке, так как твердая часть почвы отличается низким содержанием органического вецгства, преобладанием минералов с малой емкостью кашзнного обивна (кварц, полевьв шпаты) и фракций

ч

гранудодатрячесиого состава с размером частщ более 0,005 jet Взкоторое поаивенго рН при малых зормэх осалю» мшио счзтать незначительным я, вероятно, является сдэдетаяем аютвязацаи ос-кований в результате водородной нагрузки.

2. Влияние «КО на выдэдачивавш каддия и магния.

В составе жидкой фазы почв, подверженных воздействии M8Q, отмечается повышение концентрации кальция и азтшя. Закрепление ва почвенной матрице значительного кшптаства швов водорода сопровождается вытеснением из CDS обменных оснований и их вшр-лачиванши та почвы, йюгда авторы считает, что этот процесс является одной из причта падкислеиин почв ( Bacfe, I960; RecMgl, Sparks, 1985). По вавнм даннш, иобЕльность гонга кальции повышается на порядок при пошпешш рН ККО от 5,6 до 3,5 для сиолннцы и выщелоченного чернозема а на 2 парндаа для серой лесной в случаях внесения объема ПВО, равного 1,2 н 5-jqxh¡si ворыам осадков (табл. 1). Првдстсялэннш данные дает освовзкю предполагать, что освовшш иэточнекои конов кальция в яиекой «азе серой десной почвы является СаСОд (в результате ЕзвесткованЕН), о наличии которого свидетельствует близкие к нейтральный аваданвя рН гочвзн-шго раствора я содержание CaCDg а исходной почве: Для черноземных почв источниками кальция в почвенной растворе, по-видимому, является глинистые минералы группы сшкхвга я гвдрослщ, а тarase их глшр-гуцусовые комплексы (Александрова, 1380; Котельникпв, Коншов, 1986; Орлов, 1992).

Сашй интенсивный вьиос ионов ыагвга из снодпщн происходит

Перешло кальция в жадкув фазу почв посла ж взаимодействия с МКО. мг-экв/ЮО г почва

Количество Почвы осадков (годовые нормы)

РН

. . модельшх кислых осадков

1.5 2,5 3,5 5,6

I Сиашшщ 7,4 • 6,8 6.5 1.2

Чэрнагэм 6,9 5,8 5,1 6.0.10-1

Серая лесная 12,0 • 9.6 7,5 1.0Л0-2

2 Смалннца 6,4 7,6 7,6 8.0.10-1

Чернозем 8.9 8,8 3,8 9.0.10"1

Серая лесная 29,9 . 17,3 15,5 9.1.10-1

5 Оюлнвца Чернозем Сарая лесная * 25,0 27,0 * 65,9 21,0 22,0 * 54.6 21,0 П.О 13.6 1,0 1.0 6.8

10 Сшлаица * 82,0 * 53,0 * 45,0 5,7

Чернозем Серая лесная 53,0 * 86.0 10,0 А 84,6 9,7 * 76,9 1,8 13.6

* . *

50 Смсшяица 410,0 ' 330,0

. *

Чернозем 440,0 320,0

* *

Серая лесная 432,0 432,0

* *

310,0 80,0

* *

220,0 33,0

*

118.0 13,6

а - количество, превшзащсэ содэряание обменного кальция в шчве

при добавлении 1-годовой аорма осадков с рН 1,5 и при добавлении Z-летней норш с рН 3,5 и года, с говиюнием гахшества-годовых норм моделируемых осадков ( 10 и-50 лет), взмевэнвв рН маньве-влияет ка его вынос. Судя по количеству вытесненного магнии, его переход в жидкую фазу смолница при 1-годовой нор» контролируется, в основном, обменными процессами, для осуществления которых достаточны небольшие количества водородные ионов, а при увеличении протонной нагрузки разрушением тверди фаз. Язмзнение рН MR0 от 5,6 до 3,5 при объеме МЕЮ, соответствущам 5-летним нормам осадков, для выплаченного чернозема и серой лесной почвы сопровождается наиболее резкш извлечением шнов иггязя (табл. 2). Зависимость между количеством выволоченных кальция и магния и количеством норм осадков описывается параболической кривой, что указывает на достаточно тесную связь мэзду этими параметрами системы:

Протонная нагрузка, создаваемая 5-лвтними нормами ИКС с рВ= •1,5; . 2,5 для черноземных почв и 2-летними нормами с рН 2,5 для серой десной достаточны, чтобы кальций полностью был заменен на ионы водорода (табл. 1). ..Обменный катай полностью замещэн на

ион Н+ в пробах из всех почв. ещэ при одногодовой норме ЫКО с рЕ 1,5 (табх 2). Дальнейший вынос кагаоноз кальция и магния, вероятно, является результатом трансформации и разрушения алюмосиликатов. Обобщая данные наших анализов, а таете имэвщпеся в литературе (Frenhel, Susrez, 1977), можно предположить, что поступление кальция и. магния в раствор после обработки почв ШО осущэствдяется в результате двух последовательных реакций: быстрая - обмен кальция и магния на ионы водорода из жидкой фазы, и,

Перешло магния в жидаую ф8зу почв посла ioc взаимодействия с ШО,

с ■

МГ-8КВ/100 г шчва

Количество Почва осадков (годовые норш)

pH

иодвльеех кислых осадков

1,5 2,5 3,5 5,6

Омшница * 6,9 З.ОЛО-1 2.0.I0-1- 1,5.10"

Червдзем 4,2 3,0 1,7 2,0.10"

Серая лесная 4,8 1,8 1,4 1.4

1-2

* * *

Сиолница 13,0 12.0 12,0

* *

Чернозем 8,0 5,8 3,8

* а

Серая лесная 10,0 6,0 5,1

5,4.10

7,0.1а-1

Э.ОЛО""1

йкшща Чернозем Серая лесная

31,0 27,0

* *

56,0 22,0

* *

50,0 21.0

23,0 18,0 3,5.10'

1-2

6,1

1,3

4,5.10"

10 Огезтаца

*

45,0

*

А

61,0

160,0

* *

Серая лесная 123,0 63,1

50,0

39,0 *

6,2 36,4

31,0 4,0 на оба.

• * * * *

50 Сыадннца 410,0 330,0 310,0 80,0

* * * *

Чернозем 180,0 89,0 78,0 22,0

* * *

Серая лесная 660,0 402,0 567,0 не обн.

2

*

5

* - количество, преашапцэе содержание оАюиного магния в почве

более медленная - в результате трансформации глинистых минера-203«

3. Еддпше Ш) на выплачивание кадка и Harpas.

Наибольшее количество калии и натрия выплачивается зри нагрузке ЛЕЮ с рВ=1,5 для всех норм осадков, хотя разница между количеством переходящих в . раствор калия и натрия при рБ=1,5 и при значениях рН=2,5 и 3,5 незначительна Для калаа и натрия заметной зависимости между их выплачивавши и значениями рН ШО не обнаруживается. Более четкая зависимость навидается между мобильность» калия и натрия и объемом МКО. Следовательно, можно предположить, что их подвижность является результатом большого водного потока, фи воздействии максимальной протонной нагрузки (ШО с рВ=1,.5 и 50-летняя норма осадков) в жидкувфазу почвы переходят приблизительно 20, 90 и 100 X обменного калия яз разрезов 1, 2 и 3, соответственно (табх 3). Весь обменный натрий вытеснен MEO с рН= 1,5 при 5-летних нормах осадков вэ разрезов 1, а полное вытеснение натрия из серой лесное почвы происходит при 10 -летнем объеш ШО с рН 1,5*и 2,5 (табл. 4). Маньавя подвижность калия; го-видидацу, обусловлена кржташгаюгаческими особенностями слюд и слюдоподобных минералов, к которым г большей мере приурочен калий. Радиус шна калия соответствует радиусу гексагональных пустот в решетках глинистых минералов, что способствует его более прочному удерживании. ЦеньвгЗ по размерам ион натрия шязт быть легко вытеснен или замещэн. Вероятно, это ' является причиной его большого содержания в жидкой фазе после

Таблица 3

Шрешю калкя в хвдкую фазу почвлослв т. взагмодействия с МКО, Ü- иг-экв/IOG г гочад'

Количество йочва рй

осадков недельных кеслнх осадков

. (годовав -:-

нормы) 1,5 2,5 3,5 5,6

I йкшшца 2.6Л0"3 2,1.Ю-® 6.5Л0-4 3.I.I0-4

Чаргозем 5,1 ЛО"3 2,1 ЛО"3 1.7Л0"3 I,9.I0~4

Серая лесная 1.6Л0"3 I.4.I0"3 I^.IO-3 2.6Л0-4

2 Оюлннца 5,ЗЛО"3 4,7.Ю-3 4.7Л0-3 8.4.I0""4

Чарвззем 3,1 ЛО"3 3.0Л0"3 2.4.I0"3 2.5Л0"4

Серея лесная 1,7.10"® 1,7. Ю-3 I.I.IO"3 4,1 ЛО"4

5 Снояшца I,2.I0~2 1,0 ЛО""2 I.O.IO"2 I.8.I0"3 Чэраэзем I.4.I0"2 8.4.10Г3 8,ЗЛО-3 2,0 Л О"3 Серая леенвя 5.7.НГ3 5.7ЛСГ3 5.7Л0-3 8,7 ЛО"4

ТО Сшляицп 2,1 ЛО" -2 I.9.I0"2 1,6.10" -2 4.2.I0"3

Чэргозеы 4,6.10" -2 4.6.I0"2 4,4.10" -2 6.8Л0-3

Серая лесная 4,6.10" -2 2,3.Ю-2 1,7.10" -2 6,7 ЛО""3

50 Сагиптщя 1,6.10' -I I.O.IO-1 7,8.10" -2 2.7Л0-2

Чаршзеы 9,9.10' -I 5,7 ЛО-1 2,8.10" -I i.e.io""1

Серая лесная 4,1.10" -I* 7.2.I0"2 5,7.10" -2 8,7. Ю-3

* - количество, прегаиагвдэе содержание обменного калия в почва

Порешло натрия в хядкую фазу почв посла иг взаимодействия с ЫКО, мт-вквЛОО г почви

Количество осадков (годовые нормы)

Пэтвн

рН

модельнш; кислых осадков

1,5

2,5

3,5 5,6

V .

I Саолницз 3.4.10"1 3.2Л0-1 2;9Л0-1 1,5Л0-1

Чернозем 4.4.Г0"2 3,9. Ю-2 3.7.ПГ2 1,7Л0~2

Серая лесная 4ДЛ0~2 З.ЭЛО-2 З.ЗЛО-2 1.6.10"2

2 Смолница 4.8.10"1 4,8Л0~Г 4.6.10""1 2,2.10-1

Чернозем 5.6.Ю"2 4.4.10"2 4.4Л0""2 1,7.Ю-2

Серая лесная 4,7-Ю"2 З.ЭЛО"2 3,9. Ю-2 1.6. КГ2

5 Смолница 2,6* 2,3* 9.6.10"1 4,8.10"1

Чернозем З.ЗЛО-1 Л.1ЛО-1 2.8.10"1 1.9.10"1

Серая лесная 3.2.Г0"1 З.ОЛО"1 3.0Л0"1 6.1Л0"2

10 Смолница 4,6* 3.5* 1,5 1,5

Чернозем Серая лесная 4.0.10"1 3,3. Ю-1 3.0.10-1 6,4 ЛО-1 6.1.Ю"1 2.4Л0-2 2,8.10_1 2,4Л0~2

50 Смолница Чернозем Серая лесная * 11,0 * 56,0 * 63,9 А 11,0 * 44,0 61,0 * 9,2 * 34,0 * 61,0 * 8,9 * 12,0 * 1.2

* - количество, превышающее содеркашэ обменного натрия в почве

- 14 - ,

насШ^ния почв Ж). Шлучанные в эксперименте данные позволяют аредаолояггь вахкуп роль в динамике натрия канообмекных процессов, которые, по-ввдииоыу, иэгут служить его основный источником при воздействии ШО на почвы.

4. Влияние МКО на выплачивание алшиния.

Результаты проделанных наш анализов показывает, что ш- . вольность ататиии значительно возрастает с увеличением кислотности ШО. Концентрация алшиния в гадкой фазе смолницы в выщелоченного чернозема после насыщэния UEO пало различается для разных вариантов по кислотности и нормам осадков. Б жидкой фазе серой лесной почвы, после ее обработки 1- и 2-летними объемами осадков, концентрация алшиния незначительна, а с увеличением кислотной нагрузки ( до 5-, 10- и 50-летних объемов осадков) его концентрация сильно возростает.. Эти различия невду почвами можно объяснить разным минералогическим составом. Так, например, в смолницв, содержится большое количество глинистых минералов (монтмориллонит, каолинит) способных трансформироваться. Ионы водорода, поступающие с МВД, вероятно, гэиащхя ионы алшиния в решетка и вытесняют их в раствор. Так, как в гранулометрическом составе серой лесной почвы преобладает более крупные фракции, состоящее из первичных минералов - ортоклаза, альбита, анортита, то для их разрушении, повидишму, необходима больвая кислотная нагрузка

На рис. 4 представлена концентрация алшиния в растворах после обработки почв Ш> и диаграммы растворимости некоторых его

2 • ' 4 6 , 8 10 12 рН

Рис. 4. Диаграмма растворимости соединений алюминия (по Лиэдсде», 1979) и концентрация алзшния в жидких фазах после ш взаимодействия почв с ШО.

а) дааграыад растворимости соединений алгашния: I - 7-а12о3; 2 - а-а12о3; з - а1(онз3 аморфный; 4 - акон)3 гиббсит; 5 - А^э^Од каинит; в-7 - ах2812о5((Ж)4 каолинит; а -А1Р04.2Н20 при = Ю"в ЫОЛЬ/Л; 9 - А1ГО4.2Н20 при

С _ = ю~4 коль/л

«г

б) концентрация ах в кидних фазах после взаимодействия почв с МКО: • ~ чернозем смолница

д - выщелоченный чернозем X - серая лесная почва

соединений. Вероятно, .в первый момент взаимодействия ори наиболее низких значениях растворяется наиболее труднорастворимыэ соединения - фосфаты ялшикия. Затем, по мэре установления равновесных значений рН, степень кислотности растворов повидается, в результате чего вторично выпадают в осадок гидроксады алюминия. Концентрация алшиния снижается и соответствует растворимости его гидрооксидов что и отражено на диаграммах. Швытонне рН от 4 до б вызывает осаждение гидроксидов алшиния.

Наличие в растворе анионов, в том числе, сульфат-ионов способствует выходу гидроксида алшиния из шжпакэтных промежутков и образованию труднорастворимых гидросульфатов алшиния.

5. Влияние ШО на вмаадачивание железа.

Шявление железа в растворе после воздействия Ш> на почвы является преицуцэственно результатом протекания реакций растворения-осаждения гидроксидов и других соединений железа. Ванесе-ние результатов определения концентраций яэлеза в жидких фазах после обработки почв на диаграммы растворимости его соединений показывает, что концентрация в растворах регулируется, в основном, процессами растворения-осаждения Fe(0H)3 (рис. 5). Ш-види-

кому, при больяой кислотной нагрузке растворяются наиболее труднорастворимые соединения. Достижение , равновесных значений рН

приводах к частичному осаждению Fe3* в виде гидроксидов.

Данные о зависимости концентрации аавеза в растворах после воздействия UED от рБ модельных осадков подтверждают имеющиеся в литературе мнения (Mayer, Ulrich, 1977; Lilleholm, Feagley, 1988)

Рис. 5. Диаграмма растворимости соединенна Ре3* (го .Лйндсдев, и концентрация Ге3* в гадких фэзах после взазмодей-" ствия почв с !Ш>.

а) диаграмма растворимости соединений ке3*: 1, 2, з, 4 -Ге(0Н)3; 5 - Ро^РО^ОИ^; в - КвООН

б) концентрация гвлеза (ш) в жидких фазах после взаимодействия почв с ЫКО: о - чернозем смолвица

д - выщелоченный чернозем X - сарая лесная почва

о том, что рН 3,5 является границей резкого изменения его содержания. Кроме того, с увеличением норм осадков и с поешкнйзм кислотности раствора в результате увеличения водородной нагрузки, концентрация железа возрастает и достигает шксимума а случае 50-летних норм осадков. Различия между отдельными типами почв по концентрация железа в растворах отшчгюгся только при более низких нормах ШО, а с их увеличением они становятся незначительными.

6. Влияние Ж> на ввдэлачивание маргазца.

Вынос марганца из шчв после воздействия ШО при Солее низких значениях рН, создаваемых 1Ш с рЕ 1,5; 2,5 и 3,5 для всех норм осадков контролируется, в основном, продассама осаждения-растворения труднорасгворшых гидрофосфатов марганца без участия карбонатных комплексов, • а при более высоких равновесии значениях рН,- с участием карбонатных комплексов. Таю», как и в

случае с Fe3| содержание марганца в растворе увеличивается с понижением рН ШО и повышением норм ШО (?абл 5).

7. Чувствительность почв.'

Б работе рассмотрены классификации чувствительности в устойчивости почв к кислым осадкам, приводимые некоторыми авторами (Peterson, 1980; Ifc Fee, 1В8й; Toroashak, 1985; Varallyay et al.t 1986; Levine, Cioltosz, 1988). & основании главных юасздфка-ционных признаков предложена дифференцированная оценка чувства-

Таблица 5

Содержание марганца ГШ в отфильтрованных растворах после действия ШСО на точен» моль/л

Количество Почва рН

осадков* -модельных кислых осадков

-

нормы) 1,5 2,5 3,5 5,6

Г Оюлницз 1.5ЛО"4 5.2.10"5 3.5Л0"5 6.0.10"6

Чернозем 1.3.10"3 -2.8Л0"4 5,3 ЛО"5 т.гло-6

Серая лесная 5,4.10~5 2,ЗЛО-5 1.5.10"5 8,4.1а"6

2 Смолница б.в.Ю"4 2.4.10-4 1,4.Ю-4 5.8Л0-6

Чернозем 4.2.10"4 2,6. Ю-4 5.3.10"5 1,2Л0~5

Серая лесная 4,ЗЛО-5 1.7Л0"5 1,2Л0~5 7,3 ЛО-6

5 Смолница 1,2Л0~3 7.2.НГ4 1.6Л0"4 7.3.10"6

Чернозем 1,5,10"®. 1,2.10~4 5.9Л0-5 9,8. Ю-6

Серая лесная 1.7.10"4 1,6.10"4 4,8.10~5 7,3ЛО-6

Ч 10 Смолница 1,2.Ю-® 2,1.Ю-4 1.3.10"4 2,1 ЛО"5

Чернозем 1;4Л0_3 1.БЛ0"3 5.8Л0-4 э.вло-6

Серая леснап 8.5Л0"4 2,8Л0~4 1,8.10т4 1,2.10"®

50 Смолница 2,6.Х0~3 1,7.10"® 9.0Л0"4 1,5. Ю-5

Чернозем 1,5.10"® ■6,1.Ю-4 4,2 ЛО"4 5,3.10-5

Серая лесная 1.6Л0"3 4.2-1СГ4 3,1Л0"4 1.2Л0"5

тельности и устойчивости наследуемых почв к кислым осадкам. Сопоставление рассмотренных классификаций, а такжэ результаты их применения к основным типам почв Болгарии показывают, что формальное применение этих классификаций мозет привести к неправильны!! выводам. Шяриер, классификация 1&к Sa (Vfc Fee ,1680), построенная на величине отношния кислотной нагрузки к EED, почти стирает грань между чувствительностью серой лесной почвы и черноземов, хотя го свойствам и шханизмац взаимодействия с кислыми осадками эти почвы существенно различается. Недостаточно четкую дифференциации по классам чувствительности разных типов почв дает и классификация Лэвайя с соавт. (Levine, Clolkosz, . 19S8).

Для исследованных наш почв наиболее применимой считаем классификации Томавека (Tomashek, 1385). Еа основании классификации устойчивости почв к кислым осадкаи, предяожэной этим автором, исследованные почвы можно , расположить в слвдухщкй рад устойчивости ш отиопвнив к протонной нагрузке: чернозаи-сыолнвда > выщелоченный чернозем > серая лесная (Есекдоподаолнстая).

Пороговые значения, предложенные в классификации Дэвзйн с соавт.. (Levine, Ciolcosz, 1988) для класса чувствительных шчв

достигается в случае протонной нагрузки, равной 11В, 6 кзкв. га-1.

год'1 (50-летние нормы осадков с рЯ 3,5) для серой лесной почвы, а для смолницы и вшрлачвнного чернозема протонная нагрузка поч- -ти на порядок выю и составляет, соответственно 882,0 в 911,7

кэкв. га"1, год-1, что указывает ва их большую устойчивость к действие кислых осадков.

- 21 -Выводи

1. Еаскчэнкз черноземных я серой лесной (псевдсподзолистой) почв модельными кислыми осадками приводит к. сяижэнгао значений рН" жидкой фазы почв. При воздействии осадков с различной кислотностью значение рЯ снижается в черноземах до 1,25, а в серой ласнсй почве до 1,13, соответственно. Шибогее сильно снижается рН при обработке серой весной почвы 50-летней нормой осадков с рВ=1,5.

2. Наименее - значительнее изнэяешя рН при всех нормах осадков происходят при нагрузке почв шдельными осадками с рН =3,5 и контрольном раствором с рН = 5,3.

3. Цри парэтоде от 10- летних норы осадков к 50- летним равновесные значения рЗ язжнкится незначительно, - вероятно вследствие того, что узв при 10-летней норме почвенные системы переходят на новый своеобразный уровень.

4. Уровень кислотности и количество кислых осадков значимо влияет на вынос и характер (физик выверчивания Са, А1, Ре,

• Кп; наибольшие" различия меиду типами почв, в этом случае, набл»-даюгся при обьеиах осадков, равных 1, 2 и 5-летним годовых норкам. " •

5. Шстушшш Са и Щ в раствор noc.se обработки почв кислыми осадкаия, осуществляется в результате двух последовательных

"V реакций: быстрая - обмен конов кальция и магния на ионы водорода из жидкой фазы, и, цвдленная - трансформация рэгаток глинистых минералов; последняя реакция происходит наиболее интенсивно при воздействии кислых осадков с рБ=1,5 и 2,5.

6. Содержание А1, Ре я Шв равновесной растворе контролируется процессами растворения - осаждения гидроксидов, тогда как

при первичном воздействии кислых осадков с рН 1,5 и 2,5 происходит частичное растворение отдельных твердых фаз.

7. Васшрше почв кислыми осадками с рН = 2,5 и ниже вызывает частичное разрушение алюмосиликатов путем их гидролиза

8. Цри взаимодействии твердой фазы почв с (сдельными кислыми осадками наблюдается следуюпщ последовательность почвен-ио-химических реакций; при рЕ=5,б происходят преимущественно реакции ионного обмена; при рВ=3,5 - реакции ионного обмена с вероятным последующим гидролизом соединений ядтииии и (или) частичное растворение гидроксвдов алюминия; при рБ=2,5, кроме перечисленных вша реакций происходит частичное разрувэние алюмосиликатов и переход в раствор больше количеств А1, Ре и наконец, при рЗ=1,5 дополнительно наблюдается адсорбция сульфатов и протонироваяие органических анионов.

В. Шлучеиныэ результаты показывает, что наиболее устойчивы к кислотным выпадениям чэрнозеш (особенно чернозем смолница); значительно юнее устойчива серая лесная псевдоподзолистая почва.