CCF20091008088

a)    frakcje rozpuszczalne w kwasach (HC1) i roztworach alkalicznych. Są to kwasy fulwowe (fulwokwasy, kwasy fulwonowe — por. K. Łydka, 1985),

b)    frakcje rozpuszczalne w roztworach alkalicznych. Są to kwasy huminowe,

c)    frakcje nierozpuszczalne w kwasach i roztworach alkalicznych, rozpuszczalne w cieczach organicznych. Są to huminy.

Wszystkie te frakcje są określane w gleboznawstwie jako swoiste substancje próchniczne, w odróżnieniu od nieswoistych substancji próchnicznych, do których należą węglowodany, cukry, lignina itp. Średni skład chemiczny próchnicy jest następujący (wg Cz. Święcickiego, 1974): C — 58%, O — 28%, H — 4-5%, N — 1,5%, popiół 2-8%.

Poszczególne frakcje różnią się między sobą poza rozpuszczalnością także stopniem dyspersji, polimeryzacji, kondensacji, barwą i składem chemicznym (tab. 42).

Tab. 42. Niektóre fizykochemiczne właściwości frakcji próchnicy

(wg B. K. G. Theńga, 1979)

Właściwości	Kwas fu Iwo wy	Kwas huminowy	Huminy
Barwa	żółta do brązowej	brązowa do żółtej	czarna
Ciężar cząsteczkowy	niski	średni	wysoki
Zawartość węgla (%)	40-50	55-00	55-60
Zawartość azotu (%)	4	4	4
Zawartość tlenu (%)	45-48	33-36	33-34
Ogólna kwasowość (mwal/g)	12-14	6-10	5-6
Grupy karbonylowe CHO (mwal/g)	1-3	1-5	5-6
Grupy karboksylowe COOH (mwal/g)	8-9	2-5	3-4
Alkoholowe grupy OH (mwal/g)	3-5	1-4	-
Fenolowe grupy OH (mwal/g)	3-6	2-6	2
Zdolność wiązania minerałów		wzrost
ilastych
Ruchliwość w glebie		spadek
Rozpuszczalność w wodzie		spadek
typowe dla gleb	bielicoziemnych	brunatnoziemnych	czamoziemnych

Są to substancje bezpostaciowe występujące jako koloidy. Są związkami polimery-cznymi zbudowanymi z monomerów składających się z mikrostrukturalnych jednostek podstawowych. W skład jednostek mikrostrukturalnych wchodzą: jądro aromatyczne, mostki strukturalne, grupy funkcyjne (ryc. 66).

Różne właściwości poszczególnych frakcji próchnicy powodują, że intensywność oddziaływania substancji organicznej na właściwości gruntów może być różna, nawet przy tej samej jej ilości. Wynika to z faktu różnego stosunku ilościowego poszczególnych frakcji, a zwłaszcza kwasów huminowych do fulwowych, zależnego od warunków środowiska, w jakim dana próchnica występuje, oraz głębokości. Trwałość kwasów humusowych jest różna, w miarę wzrostu głębokości wzrasta stosunek ilościowy kwasów huminowych do fulwowych.

Ogólnie można stwierdzić, że próchnica pod pewnymi względami ma budowę podobną do minerałów ilastych (H. Uggla, 1983). Cząsteczki próchnicy mają ładunek ujemny i są otoczone kationami. Zarówno próchnica, jak i minerały ilaste,

Ryc. 66. Schemat budowy cząsteczki próchnicy (wg Gleboznawstwa, 1995)

charakteryzują się wysoką hydrofilnością i zdolnościami sorpcyjnymi, co powoduje ich znaczny udział w procesach fizykochemicznych zachodzących w gruntach. Różnią się jednak zarówno składem chemicznym, jak i budową — krystaliczną minerałów ilastych, bezpostaciową próchnicy. Ujemne ładunki próchnicy są spowodowane obecnością na powierzchni cząsteczek między innymi grup karboksylowych (-COOH) i fenolowych (> -OH). Wysoka zdolność sorpcyjna jest spowodowana tym, że wodór z grup karboksylowych i fenolowych może być wymieniony przez dowolne kationy. Reakcja ta nie przebiega jednak w środowisku silnie kwaśnym. Zdolności sorpcyjne próchnicy są około 15-36 razy silniejsze od zdolności sorpcyjnych minerałów ilastych. Jednocześnie jednak próchnica wiąże kationy znacznie mniej trwale niż minerały ilaste. Wszystkie te cechy powodują znaczny wpływ próchnicy na kształtowanie się wielu właściwości fizycznych i mechanicznych gruntów, między innymi plastyczności, ściśliwości, wytrzymałości na ścinanie i innych. O niezwykle aktywnej roli substancji organicznej świadczy fakt, że grunty zawierające ponad 2% części organicznych są już wyróżniane w geologii inżynierskiej jako odrębna grupa „grunty nieskaliste organicznie” (p. rozdz. I).

Związki organiczno-mincrnlne. Tylko niewielka część substancji organicznej występuje w stanie wolnym. Większa jej część tworzy różnego typu połączenia z częściami mineralnymi, nazywane ogólnie związkami organiczno-mineralnymi. Połączenia te mogą zachodzić między związkami próchnicznymi nieswoistymi czy związkami humusowymi (kwasy huminowe i fulwowe) oraz minerałami ilastymi lub innymi związkami mineralnymi.

Według B. K. G. Thenga (1979) istnieje kilka typów takich połączeń (związków kompleksowych) bardziej lub mniej istotnych dla budowy wewnętrznej ośrodka, w którym się znajdują. Schemat agregatu utworzonego z cząstek ilastych, substancji organicznej i jonu metalicznego przedstawia rycina 67. Według A. P. Edwardsa i J. M. Bremmera (1967) jeden z typów wiązań w mikroagregatach można określić schematem: [(C - P - OM)J_y, gdzie: C — oznacza cząstki mineralne, P — wielowartościowe kationy, OM — substancję organiczną, a x i y są wartościami całkowitymi zależnymi od wymiana całkowitego cząstek ilastych. M. M. Mortland (1970) uważa, że połączenia taicie zachodzą przy udziale cząstek wody jako „wodnego mostka”: (C - P - H₂0 - OM).

189