научная статья по теме КНИГА О ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «КНИГА О ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2008, № 3, с. 379-381

= РЕЦЕНЗИИ

УДК 631.4

КНИГА О ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ

© 2008 г. И. И. Судницын

Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы

Поступила в редакцию 22.02.2007 г.

Рассматриваемое учебное пособие посвящено строению и свойствам глинистых минералов -физически и химически наиболее активной части почв. В почвенных горизонтах содержание и состав глинистых минералов определяют основные химические и водно-физические свойства почв, контролируют поведение в почвах большинства элементов питания и загрязняющих веществ. Именно поэтому учение о глинистых минералах в почвах к настоящему времени сформировалось как самостоятельная область знаний на стыке химии почв и почвенной минералогии. На факультете почвоведения МГУ раздел, посвященный глинистым минералам, читается в курсе химии почв. Для студентов кафедры химии почв расширенный спецкурс "Глинистые минералы в почвах" (56 часов) читается на протяжении последних 30 лет. Имевшиеся учебные пособия по этому спецкурсу и монография Т.А. Соколовой "Глинистые минералы в почвах гумидных областей СССР" были опубликованы довольно ограниченным тиражом в начале 80-х годов. С тех пор появилось много нового материала, особенно в отношении роли сорбционных характеристик глинистых минералов. Рецензируемая книга знакомит читателя как с традиционными представлениями о структуре и свойствах глинистых минералов и широко известными методами их исследования, так и с современными достижениями отечественной и зарубежной науки в этой области знаний.

Книга состоит из трех основных частей: в первой рассматриваются основы кристаллохимии, строение кристаллических решеток, свойства и проблемы происхождения основных групп глинистых минералов, во второй - методы исследования глинистых минералов и принципы расшифровки рентгенограмм и термограмм илистых фракций, в третьей - закономерности профильного распределения глинистых минералов в зональном ряду почв.

Уже во введении авторы отмечают, что глинистые минералы характеризуются огромными величинами удельной поверхности. Активность этой поверхности обусловлена многими фактора-

* Соколова Т.А., Дронова Т.Я. и Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула: Гриф и К, 2005. 336 с.

ми: наличием на поверхности кристаллов ионов кислорода, гидроксильных групп и адсорбированных молекул воды (обладающих повышенной способностью к диссоциации), наличием в кристаллических решетках глинистых минералов ионов с переменной валентностью (прежде всего -железа) и сильного электрического поля (способствующего проявлению каталитических свойств).

Авторы отмечают также, что именно на поверхности глинистых минералов происходят реакции ионного обмена, от которых зависят и водно-физические и физико-механические свойства почв, и калийное питание растений, и развитие микроорганизмов. Очень важно и то, что процессы образования, трансформации, разрушения и перемещения глинистых минералов формируют почвенный профиль, определяя не только отдельные свойства, но и генетический тип почв. Все сказанное выше дает авторам основание сделать вывод, что учение о глинистых минералах -самостоятельный, очень важный раздел почвоведения.

Основная часть книги состоит из семи глав.

В первой главе обсуждаются теоретические основы предмета: координационное число и координационный многогранник, ионные радиусы, изоморфизм и полиморфизм, основные элементы строения кристаллических решеток глинистых минералов, определение понятия "глинистые минералы" и общие принципы классификации глинистых минералов.

Во второй главе приводятся подробные сведения о строении, свойствах и происхождении основных групп глинистых минералов, а также об их влиянии на свойства почв. Обсуждаются минералы групп: каолинита, слюд и иллитов, монтмориллонита, вермикулита, хлоритов, смешано-слойных минералов.

Третья глава посвящена свойствам неглинистым компонентов тонкодисперсных фракций почв: палыгорскита и сепиолита, аллофана и имоголита, гидроксидов железа и алюминия. Для каждой группы подробно рассматриваются: строение кристаллической решетки и морфология частиц, сорбционные характеристики, происхождение, влияние на почвенные свойства.

380

СУДНИЦЫН

В четвертой главе изложены методы изучения глинистых минералов и некоторых неглинистых компонентов почв: химические (валовой химический анализ и методы селективного растворения), термические (химический анализ с регистрацией изменения температуры, термогравиметрия, устройство дериватографа, основные принципы расшифровки термограмм, характеристики основных групп минералов) и рентгеновский фазовый анализ. Последний рассмотрен особенно подробно. Описаны природа и получение рентгеновских лучей, их дифракция кристаллическим веществом, устройство рентгеновских аппаратов, особенности получения дифракционной картины илистых фракций, диагностика и количественный анализ основных групп глинистых минералов и неглинистых компонентов тонкодисперсных фракций почв.

Пятая глава посвящена процессам образования, трансформации, разрушения и перемещения глинистого материала в почвах. Она состоит из пяти разделов: 1) глинистый материал как блок "памяти" о процессах функционирования биосферы; 2) синтез глинистых минералов; 3) тран-формационные изменения глинистых минералов (трансформация слюд в лабильные минералы, процесс иллитизации, образование почвенных хлоритов); 4) разрушение глинистых минералов; 5) перемещение и изменение физического состояния глинистого материала (лессиваж, оглинива-ние, супердисперсность глинистого материала).

В шестой главе излагаются закономерности профильного распределения глинистых минералов в различных типах почв: почвах тундровой зоны, подзолистых и дерново- подзолистых суглинистых (в том числе на бескарбонатных покровных суглинках, ленточных глинах в естественных условиях и под влиянием антропогенных факторов), подзолистых альфегумусовых и серых лесных, черноземах, солонцах и солодях. К сожалению, не рассмотрены многие почвы, распространенные за пределами России.

Наиболее сложные проблемы современного термодинамического подхода к оценке устойчивости глинистых минералов в почвах проанализированы в заключительной седьмой главе. Она состоит из четырех разделов, в которых отражены: 1) преимущества и ограничения термодинамического подхода к оценке устойчивости глинистых минералов; 2) некоторые основные понятия, термины и уравнения термодинамики равновесных систем; 3) пример построения диаграмм термодинамической устойчивости глинистых минералов; 4) пример построения диаграмм термодинамической устойчивости глинистых минералов при известном составе почвенного раствора.

Во втором разделе главы авторы указывают, что направление самопроизвольных процессов в

природе зависит от соотношения трех термодинамических потенциалов систем: энтальпии, энтропии и свободной энергии. При этом изменение стандартной свободной энергии химической реакции представляет собой разность между суммой стандартных свободных энергий образования продуктов реакции в стандартном состоянии и суммой стандартных свободных энергий образования реагентов в стандартном состоянии. Располагая данными об изменении стандартной свободной энергии химической реакции (на основании сведений, изложенных во многих справочниках и базах данных), можно определить величину константы равновесия реакции. Процедура построения диаграмм термодинамической устойчивости в системах подробно описана на примере системы, в которой одновременно происходят реакции с участием кварца, аморфной кремнекислоты, гиббсита, каолинита и воды. Кроме того, приведена диаграмма растворимости не только перечисленных выше соединений, но также и монтмориллонита, почвенного хлорита, образованного по монтмориллониту или по вермикулиту, в почвах разного минералогического состава (содержащих кварц, каолинит и монтмориллонит в разных соотношениях).

При создании пособия авторы изучили огромный массив информации по этим проблемам. Список использованных литературных источников включает 180 публикаций на русском языке и 160 - на иностранных.

Оценивая пособие в целом, следует отметить, что это - одно из самых полных руководств, в котором на самом высоком профессиональном уровне рассмотрены современные проблемы исследования глинистых минералов в почвах. По сравнению с ранее опубликованными учебными пособиями и монографиями в рецензируемой книге проанализирован и обобщен большой объем новой информации:

1. Существенно дополнены и расширены представления о сорбционных характеристиках глинистых минералов с переменным зарядом, которые определяют зависимую от величины рН кислотность и емкость катионного обмена, а также способность к поглощению анионов. Введен новый раздел, посвященный использованию глинистых минералов в исходной и модифицированной ("органоглины") форме для очистки поверхностных вод и других природных сред.

2. Глинистые минералы рассматриваются как "блок памяти", способный к "запоминанию" процессов функционирования биосферы, в свете концепции В.О. Таргульяна о "памяти почвы". В частности, показано, что эти процессы влияют на состояние глинистого материала преимущественно через состав почвенных растворов. В связи с этим введен раздел, посвященный непосредствен-

КНИГА О ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ

381

ному влиянию биоты (включая микробиоту) на глинистые минералы.

3. При обсуждении профильного распределения отдельных групп глинистых минералов в зональном ряду почв анализируется материал, взятый из монографии Г.А. Симонова, характеризующий состав глинистых минералов не только во всей илистой фракции, но и в отдельных ее под-фрациях (включая подфракцию тонких коллоидов).

4. Существенно расширен раздел, посвященный изменению глинистых минералов под влиянием антропогенных факторов (кислых осадков, минеральных удобрений, орошения).

Пособие посвящено 250-летию Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, и к нему в полной мере относится высказывание ректора МГУ академика РАН В.А. Садов-ничего: "Высокий уровень образования, которое дает Московский университет, в первую очередь

обесп

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком