К сильнокислым относятся воды с pH < 3. Такая кислотность обычно обязана окислению пирита и других сульфидов, приводящему к образованию свободной серной кислоты. В сернокислых водах легко мигрирует большинство металлов, в том числе железо, алюминий, медь, цинк и т. д. Типоморфным в таких водах является водородный ион (Н+), иногда железо, медь, цинк и другие металлы. Сильнокислые почвы известны на участках окисляющихся сульфидных руд, в дельтах некоторых рек.
Кислыми и слабокислыми являются воды, pH которых колеблется от 3 до 6,5. Их кислотность обусловлена процессами разложения органических веществ и поступлением в воды угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот. Если в почвах мало катионов, то кислотность не может быть полностью нейтрализована и в почве господствует кислая среда. В таких почвах легко мигрируют металлы в форме бикарбонатов и комплексных соединений с органическими кислотами. Кислые и слабокислые почвы исключительно широко распространены в лесных ландшафтах влажного климата и в тундре. Типоморфным здесь является водородный ион, местами также Fe2+.
Нейтральные и слабощелочные воды имеют pH 6,5—8,5, их реакция определяется отношением бикарбоната кальция к его карбонату или же бикарбоната к CO2. Эта обстановка менее благоприятна для миграции большинства металлов, которые здесь осаждаются в форме нерастворимых гидроокислов, карбонатов и других солей. Анионогенные элементы, напротив, мигрируют сравнительно легко (молибден, селен, уран и т. д.). Такие почвы характерны для аридных ландшафтов и районов распространения известняков во влажном климате.
При разложении органических веществ здесь тоже образуются угольная и органическая кислоты, но они полностью нейтрализуются CaCO3 и другими минералами кальция, а также магния, натрия, калия, которыми богаты почвы и породы. Типоморфными являются (в разных почвах) кальций, натрий, хлор, сера.
Сильнощелочные воды с pH > 8,5 обычно обязаны своей реакцией присутствию соды (NaHCO3, реже Na2CO3). Они характерны для многих почв лесостепи и саванн (в СССР, например, для Барабинской низменности Западной Сибири, где были детально изучены Н. И. Базилевич). Многие металлы в этих почвах почти не мигрируют, как, например, кальций, магний, стронций, барий, железо. Напротив, кремний, молибден, селен и другие анионогенные элементы мигрируют интенсивно. Замечательная особенность содовых вод состоит в том, что некоторые металлы в них ведут себя как анионогенные элементы, входя в состав различных подвижных анионов. Медь, например, входит в состав аниона [Cu(CO3)2]2-, алюминий — AlO2. Скандий, иттрий, цирконий и другие элементы, малоподвижные в слабокислых и слабощелочных водах, образуют здесь растворимые карбонатные комплексы. Типоморфными в этом классе являются натрий, гидроксил (ОН-), местами — кремний.
Кроме щелочно-кислотных условий в некоторых почвах важное значение приобретает степень минерализации вод. Так, нейтральные и слабощелочные воды можно разделить на маломинерализованные (пресные кальциевые) и сильноминерализованные — хлоридно-сульфатные натриевые.
Каждая среда водной миграции в почве характеризуется определенным сочетанием окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий, а также степенью минерализации вод, как это показано в табл. 1.
Таблица 1. Основные геохимические классы почв, илов, коры выветривания, водоносных горизонтов, ландшафтов
| Щелочно-кислотные условия вод | Окислительно-восстановительные условия вод | ||
|---|---|---|---|
| Кислородные воды | Глеевые воды | Сероводородные воды | |
| Сильнокислые (pH < 3) | Сернокислый (Н+, Fe2+, А13+ и др.) | Сернокислый глеевый (Н+, Fe2+) | Сернокислый сульфидный (Н+, H2S) |
| Кислые и слабокислые (рН=3—6,5) | Кислый(Н+) | Кислый глеевый (Н+, Fe2+) | Кислый сульфидный (Н+, H2S) |
| Нейтральные и щелочные слабоминерализованные (рН=6,5—8,5) | Кальциевый (Са2+) | Карбонатный глеевый (Са2+ Fe2+) | Нейтральный карбонатный сульфидный (Са2+, H2S) |
| Нейтральные и щелочные, соленые и солоноватые (рН=7—8,5) | Соленосный (Na+, Cl-,SO42-) | Соленосный глеевый (Na+, Fe2+,Cl-, SO42-) | Соленосный сульфидный (Na+—H2S) |
| Сильнощелочные (содовые) pH > 8,5 | Содовый (Na+, ОН-) | Содовый глеевый (Na+, ОН-) | Содовый сероводородный (Na+, ОН-, H2S) |