Кругообіг алюмінію в природі

6.3.2.9. Кругообіг алюмінію

Алюміній – один із найпоширеніших елементів земної кори – перебуває в ґрунтах у складі первинних і вторинних мінералів у формі органо-мінеральних комплексів і в поглиненому стані (в кислих ґрунтах). Його вміст у верхніх шарах ґрунту коливається в межах 1-8% Al, а в окремих випадках значно більший.
У процесі руйнування первинних і вторинних мінералів, які містять алюміній, вивільняються його гідрооксид, значна частина якого в ході вивітрювання залишається (як малорухома) і лише частково переходить у розчин у вигляді золю. При слаболужній реакції гідрооксид алюмінію повністю випадає у вигляді колоїдних осадів – гелів (Al2O3·nН2O), які переходять при кристалізації у вторинні мінерали – гіббсит (Al2O3·3Н2O) і беміт (Al2O3·Н2O).

У кислому середовищі (рН < 5) гідрооксид алюмінію стає рухомим і алюміній появляється у ґрунтовому розчині у вигляді іонів Al(ОН)2+:

Формула

В умовах подальшого зростання рН утворюється гідрооксид алюмінію Al2O3·3Н2O.
Водорозчинний і колоїдний гідроксид алюмінію, взаємодіючи з органічними кислотами, утворює рухомі комплексні сполуки, які можуть переміщуватися профілем ґрунту.
Вміст алюмінію в ґрунті залежить від складу материнської породи, а також стану органічної матерії: чим більше органічної субстанції, тим менше алюмінію у ґрунтовому розчині. Тому й вважають, що на вміст алюмінію в ґрунті значною мірою впливають мікроорганізми. Наявність таких мікробіологічних процесів, як нітрофіксація чи окислювання сірки, які зумовлюють зниження рН ґрунту, можуть збільшити в ньому вміст твердої форми алюмінію.
Вміст алюмінію в рослинах найчастіше коливається (табл. 6.10) в межах від кількох десятків до 200, іноді до 500 ppm. Гідрофільні рослини збирають його більше, ніж ксерофільні. Окремі види нагромаджують цього елемента близько 1,5%, а листя чаю – 2% сухої маси.

Таблиця 6.10 Вміст алюмінію в деяких сільськогосподарських рослинах

На всмоктування алюмінію рослинами впливають передусім ті чинники, які відповідають за його доступність для рослин. Алюміній не належить до елементів, які вкрай необхідні рослинам. Проте відомі численні факти позитивного впливу його сполук на врожайність окремих сільськогосподарських культур. Наприклад, передпосівне намочування зерна пшениці розчином Al2(SO4)3 в умовах посушливого літа підвищувало її урожайність. У квітникарстві цей розчин використовують для вирощування кальцієфобних рослин, таких, як азалія, з метою підкислення ґрунту. В присутності цієї солі утворюється сірчана кислота:

Формула

Алюміній, який входить до сорбційного комплексу, витісняє з нього іони Н+, завдяки чому рН ще більше знижується:

Формула

В практиці часто стикаємося з фактами негативного впливу алюмінію на рослини. Наприклад, трапляються випадки отруєння рослин алюмінієм в умовах кислих ґрунтів. У рослин, які дуже вразливі до цього елемента, його шкідливий вплив може проявитися вже при вмісті понад 1 ppm в ґрунтовому розчині. До таких видів належать: буряк, салат, гірчиця, ячмінь, льон, пшениця, огірки. Середньовразливими є горох, картопля, овес; маловразливими є люпин, ріпа. В цілому шкідливість алюмінію для рослин проявляється в стадії сходів, пізніше цей вплив не є таким відчутним.
Наслідками отруєння рослин алюмінієм є сповільнення поділу клітин, пошкодження всмоктуючих закінчень коріння. Алюміній негативно впливає на утворення генеративних органів. Сильні дози алюмінію призводять до сповільнення процесів дихання і синтезу ДНК, активності деяких ферментів, обмежують всмоктування ряду поживних елементів. Його дія на фізіологічні і біохімічні процеси, зрозуміло, негативно впливає на врожайність багатьох культур та якість плодів і насіння.
Алюміній прямо чи опосередковано погіршує поглинання рослинами інших поживних елементів, зокрема, фосфору, кальцію, калію, магнію і міді. Негативно впливаючи на розвиток кореневих систем рослин, він перешкоджає поглинанню не лише поживних речовин, але й води. Токсичним є алюміній і для людини. Його біологічна активність проявляється у витісненні з ряду ферментів магнію, кальцію, натрію, заліза. Алюміній здатний порушувати метаболічні процеси, зокрема гальмувати синтез гемоглобіну, порушувати функцію центральної нервової системи.
Зниженню токсичності алюмінію сприяє внесення в ґрунт органічних, а також фосфорних добрив.