Откуда в природных условиях может появиться сода?

Природные источники соды:

1. Сода в природных условиях образуется при выветривании магматических и осадочных пород, содержащих какое-либо количество натрия. Высвобождающиеся при выветривании основания (Ca, Mg, Na и др.) взаимодействуют с углекислотой почвенного раствора и образуют соответствующие карбонаты, в том числе карбонат натрия.

2. Сода может возникать в результате взаимодействия нейтральных солей, поднимающихся с восходящими растворами из грунтовых вод, с карбонатами щелочных металлов почвы:

Na₂SO₄ + Ca(HCO₃)₂ → CaSO₄ + 2NaHCO₃

Однако таким способом, как отмечал К.К. Гедройц, сода в почвах накапливается в заметных количествах лишь тогда, когда в ней продуцируется большое количество углекислоты.

3. Сода в почве образуется в результате обменной реакции между натрием почвенного поглощающего комплекса и кальцием карбонатов или водородом угольной кислоты почвенного раствора:

(ППК^- )2Na⁺ + Ca(HCO₃)₂ ↔ (ППК^- )Ca²⁺ + 2NaHCO₃

или

(ППК^- )2Na⁺ + H₂CO₃ ↔ (ППК^- )2HH⁺ + Na₂CO₃

4. Образование соды возможно при разложении опада определенных групп растений степной и пустынной зон, в золе которых очень много натрия (камфоросма, бассия, полынь черная, биюргун, саксаул черный, и некоторые другие).

5. Сода образуется также в результате биохимических процессов восстановления сульфата натрия сульфатредуцирующими бактериями, которые в анаэробных условиях разрушают сульфат натрия и связывают серу в сернистые соединения (сероводород, сульфиды железа). Освободившийся натрий в виде содового раствора поднимается с уровнем грунтовых вод весной, активно воздействует на почвы, вызывая их осолонцевание:

Na₂ SO₄ + 2C →Na₂S + 2CO₂;

Na₂S + CO₂ + H₂O = Na₂CO₃ + H₂S.

Таким образом, важным для образования солонцов является факт внедрения натрия в почвенный поглощающий комплекс и наличие щелочной реакции среды. Это приводит к подвижности коллоидов и резкой дифференциации почвенного профиля.

В Классификации и диагностике почв России (2004) солонцы объединены в отделе щелочно-глинисто-дифференцированные почвы,

Морфологически профиль солонцов светлых резко дифференцирован и включает следующие горизонты: (AJ-EL-BSN-BMK-BCA-Cca)

AJ – светлогумусовый, светло-серый с буроватым оттенком, среднесуглинистый, мелкокомковато-порошистой структуры, уплотнен. Наблюдаются копролиты, червороины, включения корней, их основная масса сосредоточена в верхнем 5-см слое. Мощность горизонта от2-3 до 20-25 см.

EL –элювиальный, светло-серый с белесоватым оттенком, легкосуглинистый, комковато-плитчатый, комковато-чашуйчатой структуры, пористый. По верхним граням плиток – белесоватые скелетаны. Присутствуют копролиты, корней значительно меньше. Мощность горизонта 3 -10 см.

BSN – солонцовый, темно-бурый с коричневым оттенком, тяжелосуглинистый, призматически-плитчатой, чаще столбчатой структуры, распадается на мелкие орехи.. По вертикальным граням структурных отдельностей – сплошные глянцевые серовато-бурые кутаны. Наблюдаются отдельные мелкие корни. В сухом состоянии очен ь плотный, во влажном – вязкий, бесструктурный мажущийся. Мощность горизонта от 7-12 до 25 см и более.

BMK – ксерометаморфический, палево-светло-желтый, тяжелосуглинистый, призматически-плитчатый, пористый, менее плотный, чем солонцовый. Вскипает от действия 10 % HCl. Содержит гипс в виде прожилок и карбонаты в виде пятен. Мощность горизонта до 25 см.

BCA – аккумулятивно-карбонатный, желтовато-палевый, крупно-плитчатый, пористый, плотный. Бурно вскипает от действия 10 % HCl. Содержит прожилки гипса, пятна карбонатов, легкорастворимые соли. Мощность горизонта до 25 см.

Cca – почвообразующая порода, желтовато-палевый, плитчатый, пористый, плотный. Бурно вскипает от действия 10 % HCl. Встречаются новообразования гипса в виде округлых друз, прожилок, выцветы легкорастворимых солей, карбонаты.

Солоди

Солоди и в различной степени осолоделые почвы, встречаются в широком диапазоне географических поясов всех континентов. В зоне сухих степей и полупустынь умеренного пояса Евразии солоди и осолоделые почвы распространены в Западной Сибири и в падинах и лиманах Прикаспийской низменности. Таким образом, солоди, подобно солончакам и солонцам, распространены в умеренно засушливых и сухих областях во всех географических поясах Земли. Они приурочены обычно к слабодренированным равнинам и бессточным впадинам, где близко от поверхности (на глубине 2,0-3,5м) находятся грунтовые воды гидрокарбонатно-натриевого или хлоридно-сульфатно-натриевого состава.

Солоди развиваются под различными растительными сообществами: влажными лугами, травяно-осоковыми болотами, травяными березняками или осинниками.

К.К.Гедройц рассматривал солоди как дальнейший этап развития солонцов под влиянием промывания поверхностными водами. Формирование этих почв он представлял следующим образом. Депрессии рельефа (блюдцы, поды, западины, лиманы, понижения) во время снеготаяния или обильных дождей получают дополнительный приток атмосферных осадков. Чаще всего почвы формируются на породах тяжелого гранулометрического состава, поэтому поступившая влага застаивается над солонцовым горизонтом и длительное время воздействует на верхнюю часть почвенного профиля. Насыщенные натрием органические коллоиды и коллоиды полуторных оксидов под воздействием воды диспергируются и по мере просачивания растворов вымываются в глубокие горизонты, что сопровождается обесцвечиванием верхних горизонтов почвы.

Глинистые минералы (вторичные алюмосиликаты) также диспергируются и частично вымываются, а другая часть, благодаря большой удельной поверхности и дисперсному состоянию, подвергаются гидролитическому разложению под действием воды, насыщенной углекислотой. При этом идет вытеснение из поглощающего комплекса натрия и замена его на ион водорода. Ион натрия образует с ионом HCO₃^‑ соду, которая при господстве во влажные периоды года нисходящего тока влаги также вымывается из верхних горизонтов и обусловливает осолонцевание нижней части профиля на глубине 50-100см от поверхности.

При длительном течении процесса весь солонцовый горизонт полностью разрушается; на его месте формируется элювиальный осолоделый горизонт, наиболее обедненный органическими и минеральными коллоидами, обогащенный остаточным кварцем и оставшимся после разложения алюмосиликатов аморфным кремнеземом.

Бывший надсолонцовый гумусово-элювиальный горизонт в своей нижней части также сильно осветляется и разрушается и лишь в самой верхней части в той или иной мере прокрашен гумусом.

Наличие солонцов с разной степенью осолодения является подтверждением представления К.К. Гедройца о процессах формирования солодей.

Более поздние исследования (Базилевич, 1967) показали, что формирование солодей может быть связано не только с рассолением солонцов, но и с периодическим грунтовым увлажнением болотных солонцеватых и солончаковатых почв. Во многих солодях признаки оглеения наблюдаются по всему профилю, усиливаясь с глубиной. В этом случае в нижних горизонтах появляются сизые и охристые пятна, их количество увеличивается к породе. Эти почвы располагаются в депрессиях, где сохраняется периодическая связь со слабозасоленными, но щелочными водами. Необходимым условием для осолодения, в данном случае, является слабое осолонцевание почвы под воздействием щелочных вод и вынос продуктов распада, образующихся в результате щелочного гидролиза, идущего в восстановительных условиях.

Таким образом, весьма существенным моментом процесса осолодения является периодическая смена окислительно-восстановительных условий. Это отражается в морфологии почвенных горизонтов. В гумусово-элювиальном и осолоделом горизонтах обычно присутствуют плотные округлые марганцево-железистые конкреции (бобовины). Они свидетельствуют о явлениях сегрегации гидроксидов железа и марганца, типичных для почв, периодически испытывающих восстановительный режим. Считают периодические восстановительные условия и образование подвижных закисных железоорганических соединений, одним из главных факторов осолодения. Согласно этим взглядам, солоди можно отнести к щелочным поверхностно-глеево-элювиальным почвам (в отличие от кислых поверхностно-глеево-элювиальных оподзоленных почв). Между первыми и вторыми имеется ряд переходов, так как часто верхние горизонты солодей лесостепных областей имеют кислую реакцию, в то время как в нижних горизонтах сохраняется щелочная среда, присутствуют карбонаты кальция и даже легкорастворимые соли.

Одним из существенных признаков солодей, является наличие аморфной кремнекислоты, растворимой в 5% КОН. Кремнекислота образовалась в результате распада алюмосиликатов под действием щелочных растворов. Некоторые авторы связывают образование аморфной кремнекислоты с биохимическими процессами, возникающими в результате жизнедеятельности диатомовых и сине-зеленых водорослей. Исследования Тюрина и Базилевич доказали, что накопление и удержание в верхних горизонтах солодей аморфного кремнезема связано с биогенным накоплением его в результате развития диатомовых водорослей, концентрирующих кремнезем при построении своих панцирей, а также за счет фитолитарий (кремниевых телец), образующихся в тканях злаков и осок.

Таким образом, образование солодей возможно несколькими путями: 1) из солонцов и солонцеватых почв депрессий при поступлении щелочных вод поверхностного стока, периодического характера и многократно повторяющегося; 2) из слабосолончаковатых и слабосолонцеватых болотных (или луговых) почв при периодическом воздействии на почвенную толщу слабоминерализованных щелочных грунтовых вод, с последующим промыванием почвы и выносом подвижных органических и органо-минеральных соединений; 3) под влиянием растительности и микроорганизмов.

При осолодении существенное изменение претерпевает минеральная и органическая часть почвы. Появляется четкая дифференциация профиля.