Характерным свойством почвы является ее реакция. Она проявляется при взаимодействии почвы с водой или растворами солей и определяется соотношением свободных ионов Н+ и OH- в почвенном растворе.
Реакция почвы оказывает большое разностороннее влияние на усвоение питательных элементов, рост, развитие и урожайность растений, деятельность почвенных микроорганизмов, трансформацию разных форм питательных элементов удобрений и почвы, физические, химические, физико-химические и биологические свойства почв. Удобрения, и особенно мелиоранты, позволяют регулировать реакцию почв в желаемом для возделываемых культур направлении.
Актуальная кислотность и щелочность почв обусловлена наличием ионов Н+ и активностью водорода (протонов) в почвенном растворе. Измеряется она величиной рН водной вытяжки или водной суспензии (рНН2О) при соотношении почва — вода 1: 2,5.
Нейтральная реакция почвы соответствует рН 6,1-7,4. Если рН выше 7,4, то реакция почвы щелочная, ниже — кислая. При этом кислые почвы классифицируются следующим образом: очень сильно кислые — рН находится в пределах <4,0, сильнокислые — рН 4,1-4,5, среднекислые — рН 4,6-5,0, слабокислые — рН 5,1-6,0, слабощелочные почвы имеют рН 7,5-8,5, сильнощелочные 8,6-10,0, резкощелочные рН >10,0 [9].
Обменная кислотность (pHсол) проявляется в почвах ненасыщенных основаниями, т.е. содержащих в почвенно-поглощающем комплексе (ППК) обменный водород и алюминий. Проявляется эта форма кислотности при воздействии на почву растворов нейтральных солей, вытесняющих обменные Н + и Al3+ [9]:
ППК–Н + + KCl = ППК–К + + HCl
ППК–Al3+ + 3KCl = ППК–3К + + AlCl3
AlCl3 + НОН = Al(OH)3↓+HCl.
Подкисление и подщелачивание почв - процесс изменения кислотно-щелочной реакции почвы, нарушение почвенно-геохимических процессов, ведущих к понижению устойчивости экосистемы и гибели растительности.
Очень кислые и очень щелочные почвы неблагоприятны для большинства растений и микроорганизмов, они обладают плохими физическими свойствами, органическое вещество в них не закрепляется, почвы обеднены питательными веществами. В городских условиях почвы, как правило, подвергаются подщелачиванию.
Изменение кислотно-основных свойств городских почв имеет как положительные, так и отрицательные аспекты: с одной стороны слабокислая и нейтральная реакция среды более благоприятна для роста и развития растений, а с другой – при подщелачивании почв уменьшается подвижность тяжелых металлов и создаются условия для их аккумуляции в поверхностных горизонтах почв.
При характеристике кислотно-щелочного режима почв выделяют следующие градации [7]:
· pН Н2О 6,5-7,0 - пригодные и плодородные;
· pН Н2О 7,0-7,5 - потенциально плодородные;
· pН Н2О 7,5-8,0 - малопригодные и слаботоксичные;
· pН Н2О 8,0-8,5 -среднепригодные и среднетоксичные
· pН Н2О >8,5 - непригодные по химическим свойствам и сильнотоксичные.
Результаты измерений кислотно-основных свойств представлены в табл. 3.1
Таблица 3.1.
Кислотно-основные свойства почв и ТПО г. Перми
| Номер среза | Адрес отбора почвенного образца | Глубина, см | pH водный | pH солевой |
| пр. Комсомольский, 47 | 30-55 | 7,47 | 7,40 | |
| 56-90 | 7,15 | 6,70 | ||
| ул. Советской Армии, 36 | 0-10 | 7,64 | 7,21 | |
| 10-36 | 7,96 | 7,57 | ||
| 36-66 | 8,14 | 7,41 | ||
| ш. Космонавтов, 61 | 0-9 | 7,62 | 7,42 | |
| 9-52 | 7,81 | 7,45 | ||
| ул. Данщина, 10а | 25-44 | 8,05 | 7,61 | |
| 44-75 | 7,75 | 7,30 | ||
| ул. Пионерская, 12 | 24-28 | 7,91 | 7,34 | |
| 28-84 | 8,00 | 7,45 | ||
| ул. Тургенева, 28 | 0-22 | 7,67 | 7,40 | |
| 22-67 | 7,91 | 7,62 | ||
| ул. Аркадия Гайдара, 7а | 0-8 | 7,30 | 6,91 | |
| 8-31 | 7,90 | 7,42 | ||
| 31-49 | 8,04 | 7,59 | ||
| 66-93 | 7,83 | 7,38 | ||
| ул. Мостовая, 6 | 0-38 | 8,10 | 7,68 | |
| 38-52 | 8,02 | 7,56 | ||
| 52-86 | 7,89 | 7,50 | ||
| ул. Калинина, 15 | 0-37 | 8,40 | 7,22 | |
| 37-65 | 7,88 | 6,92 | ||
| 65-106 | 7,72 | 7,61 | ||
| ул. Калинина, 42 | 0-58 | 7,37 | 6,99 | |
| 58-97 | 7,57 | 6,93 | ||
| 97-119 | 7,62 | 7,31 | ||
| ул. Камышинская, 15 | 0-39 | 7,30 | 7,33 | |
| 39-77 | 7,24 | 6,82 | ||
| пр. Парковый, 3 | 0-80 | 7,70 | 7,41 | |
| 80-103 | 8,07 | 7,62 | ||
| Бульвар Гагарина, 46 | 26-93 | 8,45 | 7,52 | |
| Пересечение ул. Николая Островскаго и ул. 2-ая Луначарская | 0-14 | 8,15 | 7,59 | |
| 14-26 | 7,80 | 7,50 | ||
| 26-70 | 7,98 | 7,57 | ||
| ул. Монастырская, 101 | 0-18 | 7,41 | 7,25 | |
| 18-72 | 7,96 | 7,39 | ||
| 72-82 | 7,63 | 7,44 | ||
| 82-105 | 8,08 | 7,63 | ||
| Ул. Быстрых, 11 | 0-26 | 7,64 | 7,35 | |
| 26-59 | 8,29 | 7,61 | ||
| Ул. Быстрых, 4 | 27-72 | 7,99 | 7,57 | |
| 72-140 | 7,98 | 7,43 |
Величина актуальной кислотности показала, что отобранные почвы и ТПО преимущественно обладают слабощелочной реакцией. Только почвенные образцы №7, 10 меняют реакцию среды с нейтральной на слабощелочную. Один почвенный образец № 11 имеет нейтральную реакцию среды. И у одного образца ТПО № 1 среда меняется с слабощелочной на нейтральную. Большинство исследователей связывают высокую щелочность городских почв с попаданием в них через поверхностный сток и дренажные воды преимущественно хлоридов кальция и натрия, а также других солей, которыми посыпают тротуары и дороги зимой. Высвобождение кальция происходит также под действием осадков из различных обломков, строительного мусора, цемента, кирпича и пр., имеющих щелочной характер. Техногенная кальцинированная пыль смещает рН почвенных растворов из области значений 4,0-4,5 в область 6,0-6,5 и выше; это смещение рН носит долговременный характер. Подщелачивание в теплый и сухой период также обусловлено поступлением щелочных компонентов с городской пылью.
Таким образом, исследованные урбопочвы глубоко трансформированы урбогенезом: в них содержались примеси и слои «чужеродных» грунтов органического и минерального состава, из-за обильного включения карбонатного щебня произошло окарбоначивание профилей, подщелачивание почвенной среды. Литостраты в пределах метрового слоя обладали слабощелочной реакцией почвенного раствора, что обусловлено повсеместным использованием карбонатной щебенки при дорожных работах.
Из отобранных образцов большинство почв (11 образцов) являются малопригодными и слаботоксичными, только два образца почв являются пригодными и плодородными. 4 образца – почвы среднепригодные и среднетоксичные.