1. Предмет и объект геохимии. Методы геохимических исследований

29. Геохимия педосферы. Происхождение, кларки, типы зональности.
Почва – верхний горизонт литосферы, вовлеченный в биологический круговорот при участии растений, животных и микроорганизмов, область наивысшей геохимической энергии живого вещества.
Особенно велика в почве роль микроорганизмов, которых в каждом грамме почвы содержатся миллионы и миллиарды. Геохимическая сущность почвообразования заключается в процессе разложения органического вещества микроорганизмами. пОэтому мерилом интенсивности почвообразования служит количество органического вещества, разлагающегося в почве за год. Наиболее интенсивны процессы разложения во влажных тропиках и слабы в тундре и пустынях (количество органических веществ в почве – гумуса не является мерилом интенсивности почвообразования. Разлагая остатки растений и животных, микроорганизмы поставляют в почвенные растворы углекислый газ, органические кислоты и другие органические соединения, делают их химически высокоактивными. Чем больше ежегодно разлагается органического вещества, тем богаче почва химически работоспособной энергией, тем дальше она от равновесия. Почвы – это особо неравновесные, чрезвычайно динамичные биокостные системы. Виноградов установил следующее содержание химических элементов в почвах Si=33%, Al = 7,13%, Fe = 3,8%, Ca = 1,37%, K = 1,36%, Na = 0,63%, Ti = 0,46%.Эти элементы составляют около 48%. Растения способны концентрировать различные химические элементы. Корни, как насос, «перекачивают» элементы, образующиеся в результате разложения растительных остатков, из нижних горизонтов почвы в верхние. Это относится к элементам, коэффициент биологического поглощения которых больше 1 (P, S, Ca, K, многие микроэлементы). В результате такой биогенной аккумуляции создается возможность обогащения этими элементами верхних горизонтов почв, улучшения среды существования растений. Биогенное накопление Be, Co, Ni, Zn, Ge, As, Cd, Sn (олово) и других редких элементов в гумусовом горизонте лесной почвы впервые было обнаружено в начале 30-х годов В.М. Гольдшмидтом. Позднее эти явления были установлены в черноземных, каштановых и других почвах. Поглощение элементов корнями представляет собой процесс адсорбции. Поглощая из почвы катионы, корни выделяют H+, а поглощая анионы – HCO3-. Возможно, что в результате минерального питания растений в почву непрерывно поступает водородный ион, являющийся важным фактором выветривания почвенных минералов. Наряду с биогенной аккумуляцией, направленной снизу вверх, в почвах наблюдается и нисходящая миграция элементов в водных растворах. Поэтому реальное распределение элементов в почвах водоразделов и склонов определяется не только биогенной аккумуляцией, но и выщелачиванием. Зональность может проявиться когда резкоглеевая обстановка с особенно низким Eh в верхних горизонтах болотных почв книзу сменяется слабоглеевой обстановкой с более высоким Eh, не выходящим за пределы глеевой обстановки. В этом случае профиль почвы в целом будет глеевым, но по анализу распределения ряда химических элементов, а также по конкретным замерам Eh нетрудно доказать, что окислительно-восстановительные условия по профилю меняются и зональность существует. В числе микроэлементов – индикаторов окислительно-восстановительной зональности на общем глеевом фоне отметим Cu, Mo, Ag, Sn, Au, Hg, U. Значительно более наглядна в почвах окислительно-восстановительная зональность, если в почвенном профиле окислительная обстановка сменяется глеевой или сероводородной. Подобная зональность характерна для многих болотных, луговых, солончаковых солонцовых и прочих гидроморфных (супераквальных) почв. Встречается такая зональность и в элювиальных (автоморфных) почвах, особенно в таежной и тундровой зонах. Главный элемент-индикатор подобной зональности – железо. Во многих почвах аридных ландшафтов, особенно сухих степях и пустынях, господствует окислительная обстановка, зональность выражается в изменении Eh в пределах «окислительного плеча». В этих почвах окислительно-восстановительная зональность может выражаться в смене резко окислительной обстановки на слабо окислительную. Как и в предыдущем случае, многие элементы служат хорошими индикаторами подобной зональности. К ним в первую очередь относится Mn, перераспределение которого в условиях преобладания Fe3+ указывает на слабо окислительную обстановку. К другим характерным элементам относятся V, Cr, Se, отчасти I. Следовательно, окислительно-восстановительная зональность является важнейшей особенностью всех типов почв, так как она отражает важнейшие геохимические особенности этих биокостных систем – процессы разложения органических веществ. Окислительно-восстановительная зональность в почвах часто является моделью более грандиозных процессов, протекающих в других системах земной коры, в том числе в биосфере в целом. Изучение геохимии почв, и в частности, их окислительно-восстановительной зональности позволяет анализировать многие процессы, протекающие в корах выветривания. Артезианских бассейнах и других системах. Преимущество почв как модели для изучения состоит в том, что окислительно-восстановительная зональность в них проявляется в пределах 1-2 метровой толщи, в то время как зональность в коре выветривания распространяется на десятки метров, а в артезианских басейнах – на десятки километров по глубине.