Определяне на съдържанието на хумус в почвата GOST. Определяне на почвен хумус по метода на I.V. Тюрин. Глобално замърсяване на почвата

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Определяне на органичното вещество в почвата по метода IV. Тюрина, модифицирана от Цинао

Въведение

1. Почва, нейната структура и видове

5. Практическа част

Заключение

Въведение

Почвената органична материя се отнася до съвкупността от органични съединения, присъстващи в почвите. Сред въглеродните съединения те играят най-голяма роля в почвообразуването и почвеното плодородие.

Ролята на органичните съединения е толкова голяма, че проблемът за почвената органична материя винаги е заемал едно от централните места в теоретичното и приложното почвознание.

Хумусът изпълнява многобройни функции при формирането на почвите и почвеното плодородие. Оптималното съдържание на хумус в почвата осигурява агрономически ценна структура и благоприятен водно-въздушен режим и подобрява затоплянето на почвата. Най-важните физикохимични показатели на почвите са свързани с хумуса, включително висок капацитет на катионен обмен, киселинно-базово буфериране на почвите; Киселинността и развитието на редукционни процеси зависят от качеството и нивото на съдържание на хумус. Следователно, понастоящем, количественият анализ на хумуса в различни типове почви и оценката на запасите от органичен въглерод в почвата е най-важният аспект за регулиране на хумусния състав на почвите, използвани в селскостопанското производство.

Един от количествените методи за определяне на органичното вещество в почвите е фотометричният метод на И.В. Тюрин, който в момента е основен метод и се приема във всички лаборатории. Следователно целта на нашата работа е да определим количеството органична материя, използвайки метода на Тюрин, модифициран от Цинао

1. Почва, нейната структура и видове

Почвата е повърхностният слой на Земята, който има плодородие. Почвата е многофункционална четирифазна система, образувана в резултат на изветрянето на скалите и жизнената дейност на организмите. Счита се за специална естествена мембрана, която регулира взаимодействието между биосферата, хидросферата и атмосферата на Земята. Образува се под влияние на климата, топографията, първоначалната почвообразуваща скала, както и живите организми и се променя във времето. Почвата е смес от твърди частици, въздух и вода.

Твърдите вещества в почвата са:

а) големи минерални частици, вариращи от големи камъни до много малки песъчинки. Когато се въведе голямо количество вода, тези компоненти бързо се утаяват на дъното на съда.

б) изключително малки, подобни на прах частици, които могат да останат във вода за дълго време. Лесно се отделят от пясъка чрез накисване.

в) хуминови вещества, които са се образували при разпадането на мъртви органични тела или отпадъчни продукти от организми. При образуването му основна роля играят микроорганизмите (бактерии, гъби, монера и др.) и земните червеи. Много хумусни вещества носят ясни следи от техния органичен произход и придават на почвата предимно черен или кафяв цвят.

Тези три компонента се намират в почти всички видове почви.

Частта от почвата, която не преминава през мрежата с отвори 0,3 мм. Нарича се почвен скелет (едър пясък, чакъл, скали).Останалите частици се наричат фина пръст. Фината почва играе важна роля в живота на растенията. Добавката на камъни и чакъл значително променя физичните свойства на почвата.

Обем на порите Смесването на тези почвени компоненти, техните относителни количествени съотношения и методът на тяхното съставяне са много различни в различните видове почви. Почвените частици оставят малки празни пространства (пори) между тях. Сумата от такива пространства, които не са запълнени с твърди частици, се нарича обем на порите на дадена почва. Почвата е много богата на такива празни пространства, свързани помежду си, които се превръщат в капиляри, когато луменът им се стеснява. Това е от голямо значение за растителността. Кохезия на почвата. Силата на сцепление между почвените частици варира значително. Като пример ще цитираме такива крайности като дюни, чиито пясъчни зърна в суха форма изобщо не са свързани помежду си, и като глинеста почва. Черноземът също има слаба кохезия. Окосмеността на почвата играе много важна роля за нейната физическа структура. Зависи главно от размера и начина на възникване на частиците, които го съставят; Окосмеността е толкова по-голяма, колкото по-малки са зърната и колкото по-често са разположени; Бучката почва има по-малко капилярност от почвата, съставена от отделни зърна. Скалите и чакълът в почвата също намаляват окосмяването.

Въз основа на различния състав на почвата могат да се установят следните видове: скалисти, песъчливи, варовити, солени, глинести, хумусни почви. Тези видове са свързани помежду си чрез постепенни преходи и безброй междинни членове, така че има безброй видове почви с най-разнообразни свойства.

1) Скалиста почва. Естеството на скалата играе решаваща роля за това какви растения ще растат в такава почва. Основно значение тук имат разликите в твърдостта, порьозността, топлинния капацитет и топлопроводимостта. Основни скали: гранит, гнайс, варовик, доломит, пясъчник, шисти, базалт и др.

2) Пясъчна почва. Пясъкът се състои от различни минерали, главно кварц, но също така и рогова обманка, фелдшпат, слюда и понякога вар. Пясъчната почва принадлежи към рохкави почви, тъй като зърната, които я съставят, имат ниска кохезия, колкото по-малки са, толкова по-големи са пясъчните зърна.

3) Варовита почва. Варовият пясък, направен от зърна карбонизирана вар, съдържа повече хранителни вещества от кварцовия пясък. Има малко по-висока водоемкост и по-лесно изсъхва, но също спада към сухите и топли почви. Мергелът е много близка комбинация от карбонатна вар (около 8-45%, във варовит мергел около 75%) с глина (около 8-60%) и кварцов пясък. Неговите свойства зависят от количествените отношения на съставните му части и заемат средно място между свойствата на пясъка и глината.

4) Солончакова почва - почва, характеризираща се с наличието на лесно разтворими соли в горните хоризонти в количества, които пречат на развитието на повечето растения, с изключение на халофитите, които също не образуват затворена растителна покривка. Образуват се в сухи или полусухи условия с ексудатен воден режим и са характерни за почвената покривка на степи, полупустини и пустини.

Профилът на солончаците обикновено е слабо диференциран. На повърхността лежи солен (солен) хоризонт, съдържащ от 1 до 15% лесно разтворими соли (според водния екстракт). При изсъхване на повърхността на почвата се появяват солни ефлоресценции и кори. Вторичните солончаци, образувани при издигане на минерализирани подпочвени води в резултат на изкуствена промяна на водния режим (най-често поради неправилно напояване), могат да имат всеки профил, върху който е насложен солен хоризонт.

5) Глинеста почва е почти противоположна на пясъка. Глинеста почва се характеризира с висока абсорбционна способност и хигроскопичност (може да абсорбира 5-6% водни пари от въздуха). Това е плътна и тежка почва, тъй като частиците са силно кохезивни. Трудно се проветрява; Това обстоятелство е неблагоприятно за растенията и води до образуване на киселини и преовлажняване на почвата. Глинеста почва е студена и влажна, тъй като има висока водоемкост (до 90%) и капилярност; абсорбира много вода от подпочвата и е почти водоустойчив. Ако е пренаситена с вода, тя набъбва, отделните частици, които я съставят, се раздалечават и се получава маса, подобна на каша. Богатата на вода глинеста почва е пластична. Под влияние на продължително засушаване тя става твърда като камък, свива се и се напуква, което се отразява на растителността. Неблагоприятните свойства на глинестите почви могат да бъдат премахнати чрез смесване в тях на вещества, които имат противоположни свойства, като пясък или вар.

почвен въглерод химически органичен

2. Характеристики на почвата като обект на химични изследвания и показатели за химичното състояние на почвите

Почвата може да се разглежда като сложна химическа система, чиито свойства се изучават на различни нива. Почвата се изучава като естествено образувание, състоящо се от атоми на различни химични елементи, като тяхното съдържание се определя в процеса на изследване. Това е атомното или елементарно ниво на изследване на състава на почвите. В същото време почвените учени си поставят по-сложни задачи и изучават състава на почвите на по-високи нива (молекулярни, йонни и др.).

Почвата е сложен обект на изследване. Сложността на изучаването на химичното състояние на почвите се дължи на особеностите на техните химични свойства и е свързана с необходимостта от получаване на информация, която адекватно отразява свойствата на местните почви и осигурява най-рационалното решение както на теоретичните въпроси на почвознанието, така и на проблемите практическо използване на почвите. За количествено описание на химичното състояние на почвите се използва широк набор от показатели. Той включва показатели, определени по време на анализа на почти всякакви обекти и разработени специално за изследване на почвата. Индикатори за химичното състояние на почвите са например масовата част на хумуса в почвата, рН на водни или солеви почвени суспензии, масовата част на подвижните съединения на химичните елементи в почвата и много други.

Наборът и подчинеността на показателите за химичното състояние на почвите се определят от характеристиките на почвата като химическа система и като обект на практическо използване. Характеристиките на почвата като химична система са хетерогенност, полихимизъм, дисперсност, хетерогенност, промяна и динамика на свойствата, буферност и др.

Полихимизъм на почвите. В почвите един и същ химичен елемент може да бъде част от различни съединения: лесно разтворими соли, сложни алумосиликати, органоминерални вещества. Тези компоненти имат различни свойства, от които по-специално зависи способността на химичния елемент да преминава от твърди фази на почвата в течност, да мигрира в почвения профил и в ландшафта, да се консумира от растенията и т.н. Следователно при химическия анализ на почвите се определя не само общото съдържание на химични елементи, но и показатели, характеризиращи състава и съдържанието на отделни химични съединения или групи от съединения с подобни свойства. Тези показатели позволяват да се диагностицират почвените процеси, да се изследва трансформацията на химичен елемент в процеса на почвообразуване, по време на прилагане на торове и техногенно замърсяване, както и да се оцени плодородието и мелиоративните характеристики на почвите.

Нееднородност на почвата. Почвата се състои от твърда, течна и газова фаза. К.К. Гедройц пише още през 1906 г., че за да се определи състоянието на почвената система, е необходимо да се изследват нейните твърди фази и да започне систематично изследване на течната фаза в зависимост, по-специално, от парциалното налягане на CO 2 в почвения въздух. Понастоящем при изследване на химичното състояние на почвата и нейните отделни компоненти се определят показатели, които характеризират не само почвата като цяло, но и нейните отделни фази. Освен това са разработени математически модели, които позволяват например да се оцени връзката между нивата на парциалното налягане на въглеродния диоксид в почвения въздух, pH, карбонатната алкалност и концентрацията на калций в почвения разтвор.

Полидисперсност на почвата. Твърдите фази на почвата се състоят от частици с различни размери от песъчинки до колоидни частици с диаметър няколко микрометра. Те не са еднакви по състав и имат различни свойства. При специални изследвания на генезиса на почвата се определя химичният състав и други свойства на отделните гранулометрични фракции. Дисперсността на почвите до известна степен е свързана с тяхната йонообменна способност, която от своя страна се характеризира със специфичен набор от показатели - капацитет на катионен и анионен обмен, състав на обменните катиони и др. Много химични и физични свойства на почвите зависят от нивата на тези показатели.

Киселинно-основни и окислително-възстановителни свойства на почвите. Съставът на почвите включва компоненти, които проявяват свойствата на киселини и основи, окислители и редуциращи агенти. При решаването на различни теоретични и приложни проблеми на почвознанието, агрохимията и мелиорацията се определят показатели, характеризиращи киселинността и алкалността на почвите и тяхното редокс състояние.

Нееднородност, изменчивост, динамика, буферност на химичните свойства на почвите. Свойствата на почвата не са еднакви дори в рамките на един и същи генетичен хоризонт. При изучаване на процесите на формиране на почвения профил се оценяват химичните свойства на отделните елементи от организацията на почвената маса.

Свойствата на почвите варират в пространството, променят се във времето и в същото време почвите имат способността да устояват на промените в свойствата си, тоест проявяват буферни свойства. Разработени са показатели и методи за характеризиране на изменчивостта, динамиката и буферните свойства на почвите.

Промени в свойствата на почвата. В почвите непрекъснато протичат различни процеси, които водят до промени в химичните свойства на почвите. Практическо приложение намират показатели, характеризиращи посоката, степента на изразеност и скоростта на протичащите в почвите процеси; Изследва се динамиката на изменението на почвените свойства и техните режими. Химическите свойства дори на изолирани почвени проби могат да се променят, когато се изсушат, смлят или просто се съхраняват.

Промяна в състава на почвата. Различните типове и дори типове и сортове почви могат да имат толкова различни свойства, че за тяхното химично характеризиране те използват не само различни аналитични техники, но и различни набори от индикатори. Например, в подзолисти, дерново-подзолисти, сиви горски почви, като правило, се определя рН на водни и солеви суспензии, обменна и хидролитична киселинност, обменните основи се изместват от почвите от водни разтвори на соли. В същото време, когато се анализират солени почви, се определя рН само на водни суспензии, а вместо показатели за киселинност се определят обща, карбонатна и други видове алкалност. Обменните основи в солените почви не могат да бъдат определени чрез простото им изместване от почвата с водни разтвори на соли без използването на специални аналитични техники.

Изброените характеристики на почвите до голяма степен определят основните принципи на методите за изследване на химичното състояние на почвите, номенклатурата и класификацията на показателите за химичните свойства на почвите и химичните почвени процеси.

3. Химични и инструментални методи за анализ на почвата

При химическия анализ на почвите може да се използва почти всеки от методите, достъпни за анализаторите. В този случай се измерва или пряко търсената стойност на индикатора, или стойност, функционално свързана с нея. Например, концентрацията на соли в течните фази на наситени с вода почвени пасти и степента на засоляване на почвата могат да бъдат оценени чрез електропроводимостта на филтратите от пасти. Тази техника се използва, защото е по-лесно да се определи електрическата проводимост на разтвор, отколкото концентрацията в молове.

В практиката на лабораторния анализ на почвата се използват класически химични и инструментални методи. Използвайки класически химични методи можете да получите най-точните резултати. Относителната грешка на определяне е 0,1--0,2%. Грешката на повечето инструментални методи е много по-висока - 2-5%. При анализ на почви грешките могат да бъдат по-високи от посочените. Понастоящем се използват класически химични методи, с редки изключения, главно за оценка на правилността на резултатите от определянията, получени чрез инструментални методи.

Сред инструменталните методи в анализа на почвата най-широко приложение намират електрохимичният и спектроскопският метод. От електрохимичните методи се използват потенциометрични, кондуктометрични, кулонометрични и волтаметрични, включително всички съвременни видове полярография.

Сред спектроскопските методи, според естеството на взаимодействието на радиацията с материята, се разграничава спектроскопия на излъчване (емисия), абсорбция (абсорбция), разсейване и отражение. Освен това спектроскопията е разделена на атомна и молекулярна. При анализа на почвата се използват както атомни, така и молекулярни спектроскопски методи.

При избора на метод за измерване се вземат предвид характеристиките на химичните свойства на анализираната почва, естеството на индикатора, необходимата точност при определяне на нивото му, възможностите на методите за измерване и осъществимостта на необходимите измервания при експериментални условия. . От своя страна, точността на измерванията се определя от целта на изследването и естествената променливост на изследваното свойство. Точността е сборна характеристика на метод, който оценява точността и възпроизводимостта на получените резултати от анализа. Трябва да се има предвид, че по-точните методи по правило са по-трудоемки. Въпреки факта, че класическите химични методи в много случаи отстъпват място на по-продуктивните инструментални, трябва да се има предвид, че тези методи, особено гравиметричните, са най-точни. Следователно, въпреки тяхната трудоемкост, те със сигурност ще бъдат използвани като стандартни арбитражни методи при разработването на нови (включително инструментални) методи за анализ на почвата и създаването на стандартни почвени проби с известно (зададено) съдържание на химични елементи. Стандартните проби от почвени маси се използват както за контрол на точността на получените резултати от анализа, така и за калибриране на инструменти.

4. Въглерод в почвите и методи за определяне на въглерод в органични съединения

Въглеродът в почвите е част както от органични, така и от неорганични съединения. Въглеродът, който е част от органичната материя, се намира в специфични съединения, характерни само за почвите - хуминови киселини, фулвови киселини, химатомеланови киселини, хумин - и в неспецифични съединения - лигнин, аминокиселини, въглехидрати, мастни киселини, алкохоли, алдехиди , смоли, восъци и др. Минералните въглеродни съединения са представени от карбонати, основната част от които са относително трудно разтворими калциеви и магнезиеви карбонати. Малко количество въглерод е под формата на лесно разтворими карбонати и алкални бикарбонати. В газовите фази на почвите въглеродът е представен от CO 2, CH 4 и др.

Трудностите при анализа на почвите за тяхното въглеродно съдържание, при равни други условия, са свързани с необходимостта от отделно определяне на въглерода на органични и минерални съединения.

Всички методи за определяне на въглерода на органичните съединения се основават на окисляването му до въглероден диоксид. Предлагат се както преки, така и косвени методи за анализ. Директните методи се основават на определяне на количеството CO 2, образуван по време на окисляването на въглерода в органичните съединения; косвени методи - чрез определяне на количеството окислител, използван за превръщане на въглерода на органичните съединения в CO 2, или чрез определяне на количеството на редуцираната форма на използвания окислител, образувана по време на процеса на анализ.

4.1 Методи, базирани на дестилация на въглероден диоксид

Използвайки тези методи, съдържанието на въглерод се определя от количеството CO 2, освободен по време на разлагането на почвената органична материя. По време на процеса на анализ количеството въглероден диоксид се определя чрез различни директни или косвени методи. За тази цел се използват гравиметрични, титриметрични, газообемни, кулонометрични и други методи за количествен анализ.

Разграждането на органичната материя до H 2 O и CO 2 може да се извърши по два начина: методът на сухо опепеляване при нагряване на почви и методът на мокро опепеляване с разтвори на силни окислители.

Гравиметрични методи. При определяне на въглерода на органични съединения чрез гравиметричен метод се използва както сухо, така и мокро опепеляване на хумус.

Учените по почвата са изследвали процесите, протичащи при нагряване на хуминови киселини. Установено е, че първо настъпва разрушаването на алифатната част на молекулата на хуминовата киселина, т.е. неговите периферни или странични вериги. След това при по-високи температури започва разрушаването на ароматното ядро, дехидрогенирането и накрая освобождаването на въглерод под формата на CO 2. На етапа, предшестващ освобождаването на CO 2, остатъкът от хуминова киселина се състои от 80-90% въглерод. Температурата, при която протичат определени процеси, варира в зависимост от условията на експеримента - скорост на нагряване, условия на окисляване, възможност за отстраняване на продуктите от разлагането и др.

Методът на Густавсон се основава на сухото опепеляване на почвената органична материя при температура 650-750°. Когато почвата се нагрее, органичната материя се разлага и съдържанието на въглерод и водород се превръща във въглероден диоксид и вода. Опепеляването на почвата се извършва в огнеупорна тръба, през която непрекъснато преминава кислород или въздух без CO 2 . За по-пълно разлагане на хумуса се извършва опепеляване в присъствието на меден оксид. Медният оксид отделя кислород и, превръщайки се първо в Cu 2 O и след това в метална мед, допринася за по-пълно окисление на компонентите на почвената органична материя.

Летливите компоненти на почвата и продуктите от окисляването на хумуса се улавят от специални абсорбери. За абсорбиране на вода, образувана по време на окисляването на водород, се използва калциев хлорид или концентрирана сярна киселина, а оловен хромат се използва за абсорбиране на серен диоксид. Използва се медна спирала за редуциране на азотните оксиди до свободен азот; халогените се абсорбират с помощта на сребърна спирала. И накрая, аскарит (азбест, импрегниран с NaOH) се използва за абсорбиране на CO2. Аскаритът се поставя в U-образни абсорбционни тръби. Реакцията протича по уравнението:

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

Поради факта, че един от реакционните продукти е H2O, в абсорбционната тръба се поставя не само аскарит, но и калциев хлорид, който количествено абсорбира водата:

CaC1 2 + nH 2 O = CaC1 2 nH 2 O

Абсорбционните тръби се претеглят преди и след опепеляването на органичната материя и съдържанието на въглерод в почвата се определя от увеличаването на масата, дължащо се на абсорбцията на CO 2 .

Методите, базирани на сухо опепеляване и гравиметрично определяне на въглероден диоксид, са най-точните методи за определяне на въглерод в органични съединения. По време на сухото опепеляване настъпва пълно окисление на въглерода, независимо от вида на органичните съединения, а гравиметричният метод е най-точният метод за измерване на масата на CO 2. Тези методи обаче са трудоемки и освен това не могат да се използват при анализа на карбонатни почви без специални техники. При нагряване на почви, съдържащи карбонати, е възможно разлагането на последните, следователно при анализ на карбонатни почви масата на абсорбционните тръби може да се увеличи не само в резултат на абсорбцията на въглероден диоксид, образуван по време на разлагането на органичната материя, но и от CO 2, образуван в резултат на разлагането на карбонатите.

Газовите обемни методи се основават на измерване на обема на въглеродния диоксид, отделен по време на опепеляването на хумуса и изчисляване на количеството въглерод по обем на CO 2. Изчисленията се извършват, като се вземат предвид температурата и налягането, при които е извършен анализът. Газовото обемно определяне на въглерод в почвите може да се извърши с помощта на газови анализатори, включително тези, предназначени за определяне на въглерод в чугун и стомана. Опепеляването на анализираното вещество се извършва в топлоустойчива тръба в муфелна пещ в поток от кислород. По време на процеса на анализ се измерва обемът на смес от CO 2 и кислород. След това сместа от газове преминава през разтвор с абсорбер на въглероден диоксид (CO 2 + 2KOH = K 2 CO 3 + H 2 O) и се измерва обемът на кислорода. От разликата се изчислява обемът на въглеродния диоксид, образуван в резултат на опепеляването на органичната материя.

Използват се и титриметрични методи за определяне на въглеродния диоксид, отделен при опепеляването на хумуса. В този случай въглеродният диоксид се абсорбира от разтвора на КОН. В алкална среда въглеродният диоксид се трансформира в COf"". CO йонът се утаява с бариев хлорид под формата на BaCO3. Утайката от бариев карбонат се филтрува, промива се с вода и се разтваря в титруван разтвор на НС1, чийто излишък се определя чрез титруване с основа. По количеството НС1, използвано за разтваряне на бариев карбонат, се преценява количеството въглероден диоксид, образуван по време на опепеляването на хумуса.

Експресни методи. През последните десетилетия анализатори се използват за определяне на въглерода в органични съединения, което позволява получаването на резултати в рамките на няколко минути.

Един от методите се основава на оценка на скоростта на отделяне на CO 2 . Методът е разработен специално за анализ на почвата и позволява отделна оценка на въглеродния диоксид, отделен при разлагането на органични съединения и при разлагането на карбонати.

Тъй като почвената проба се нагрява в поток от кислород до 700°, скоростта на освобождаване на CO 2 се увеличава поради окислението на въглерода. органичните съединения достига максимум и след това намалява. Скоростта на разлагане на карбонатите започва да се увеличава при по-високи температури. Анализаторът автоматично записва крива на скоростта на отделяне на въглероден диоксид, когато почвата се затопли и ви позволява отделно да определите въглеродния диоксид, образуван в резултат на разлагането на хумус и карбонати.

4.2 Характеристики на фотометричния метод за анализ

Фотометричният метод за анализ е набор от методи за молекулярно-абсорбционен спектрален анализ, основан на селективното поглъщане на електромагнитно излъчване във видимата, инфрачервената и ултравиолетовата област от молекулите на определяния компонент или неговото съединение с подходящ реагент. Концентрацията на определяния компонент се определя съгласно закона на Bouguer-Lambert-Beer. Фотометричният метод включва визуална фотометрия, спектрофотометрия и фотоколориметрия. Последната се различава от спектрофотометрията по това, че абсорбцията на светлина се измерва главно във видимата област на спектъра, по-рядко в близките UV и IR области (т.е. в диапазона на дължината на вълната от ~ 315 до ~ 980 nm), а също и в този до изолирайте За желаната част от спектъра (ширина 10-100 nm) не се използват монохроматори, а теснолентови светлинни филтри.

Уредите за фотоколориметрия са фотоелектроколориметри (ФЕК), характеризиращи се с простота на своите оптични и електрически схеми. Повечето фотометри имат набор от 10-15 светлинни филтъра и са двулъчеви устройства, при които лъч светлина от източник на излъчване (лампа с нажежаема жичка, по-рядко живачна лампа) преминава през светлинен филтър и делител на светлинния поток (обикновено призма ), който разделя лъча на две, насочени през кювети с тестовия разтвор и с референтния разтвор. След кюветите паралелните светлинни лъчи преминават през калибрирани атенюатори (диафрагми), предназначени да изравнят интензитетите на светлинните потоци, и попадат върху два приемника на радиация (фотоклетки), свързани чрез диференциална верига към нулев индикатор (галванометър, индикаторна лампа). Недостатъкът на инструментите е липсата на монохроматор, което води до загуба на селективност на измерванията; Предимствата на фотометрите са простотата на дизайна и високата чувствителност поради големия им коефициент на апертура. Измереният диапазон на оптичната плътност е приблизително 0,05-3,0, което дава възможност да се определят много елементи и техните съединения в широк диапазон на съдържание - от ~ 10-6 до 50% от масата. За допълнително повишаване на чувствителността и селективността на определянията, изборът на реагенти, които образуват интензивно оцветени комплексни съединения с определяните вещества, изборът на състава на разтвора и условията на измерване са от съществено значение. Грешките при определяне са около 5%.

При така наречения диференциален фотометричен анализ оптичната плътност на анализирания разтвор се измерва спрямо оптичната плътност (която не трябва да бъде по-малка от 0,43) на референтния разтвор. Последният съдържа определяния компонент в концентрация, близка до концентрацията на този компонент в анализирания разтвор. Това дава възможност да се определят относително големи концентрации на вещества с грешка от 0,2-1% (в случай на спектрофотометрия). При фотометрично титруване се получава зависимостта на оптичната плътност на титрувания разтвор от обема на добавения титрант (титруваща крива). Точката на прекъсване на тази крива определя крайната точка на титруването и, следователно, концентрацията на изпитвания компонент в разтвора.

4.3 Фотометричен метод за определяне на въглерод в органични съединения

Фотометричният метод за определяне на въглерода на органичните съединения е индиректен метод. При използване на този метод съдържанието на хумус се оценява по количеството Cr 3+, образувано по време на окисляването на въглерода. Вариант на фотометричния метод, използван в Русия и страните от бившия СССР, е предложен от Тюрин.

Когато хумусът се окислява с разтвор на калиев дихромат, въглеродът на органичните съединения се превръща в CO 2 и Cr(VI) се редуцира до Cr(III). Количеството Cr 3+, образувано по време на реакцията, е еквивалентно на въглеродното съдържание на органични съединения (и други редуциращи агенти) в проба от почва. Следователно въглеродът на органичните съединения може да се определи от количеството Cr 3+, образувано по време на анализа. За тази цел се използва фотометричен метод.

Хромът принадлежи към групата на преходните елементи, чиято 3d-опбитала не е напълно запълнена с електрони. Йоните Cr 2 O 7 2- и Cr 3+ имат свой собствен цвят.

Цветът на чистия разтвор на KrCr 2 O 7, в зависимост от концентрацията, се променя от жълт до червеникаво-оранжев, цветът на разтворите на Cr 2 (SO 4) 3 е зелен. Абсорбционните спектри на разтворите, както и цветът на разтворите са различни.

В рамките на видимата област на спектъра (400-800 nm) на кривата на поглъщане на светлината на разтвор на калиев дихромат се наблюдава един ясно дефиниран максимум при дължина на вълната 447 nm. С увеличаване на дължината на вълната оптичната плътност намалява и достига почти нула в диапазона на дължината на вълната 570-580 nm. Максимумът на кривата на поглъщане на светлината на разтвора Cr 3+ се появява в областта на дължината на вълната 584-594 nm, т.е. към тази част от спектъра на поглъщане на K 2 Cr 2 0 7, където оптичната плътност на разтвора е практически равна на нула. Разликата в местоположението на максимумите върху кривите на светлинно поглъщане на разтвори на Cr 2 O 7 2- и Cr 3+ позволява фотометричният метод да определи концентрацията на различни валентни форми на хром, когато присъстват заедно в разтвор.

Удобно е да се определи концентрацията на Cr 3+ в областта на дължината на вълната от 584 - 594 nm, тъй като в тази област абсорбцията на светлина от разтворите на Cr 3+ е максимална, а оптичната плътност на разтворите на K 2 Cr 2 0 7 е практически равно на нула и K 2 Cr 2 0 7 не влияе върху резултатите от определянето на Cr 3+. Възможността за селективно измерване на оптичната плътност на Cr 3+ е в основата на фотометричния метод за определяне на въглерода на органичните съединения.

След взаимодействието на калиев дихромат с почвата, оптичната плътност на разтвора се измерва в областта на дължината на вълната, съответстваща на максималната абсорбция на Cr 3+ радиация (590 nm), количеството Cr 3+ се определя и еквивалентното количество на въглеродът в органичните съединения се изчислява.

Използването на фотометричен метод за определяне на органичния въглерод чрез количеството образуван Cr 3+ позволява да не се установи точната концентрация и обем на разтвора на калиев дихромат, взет за анализ на почвена проба. Обемът на добавения разтвор може да се измери с градуиран цилиндър.

5. Практическа част

В експерименталната част определянето на органичното вещество в почвите е извършено по метода на Тюрин, модифициран от Цинао.

Методът се основава на окисляване на органично вещество с разтвор на калиев дихромат в сярна киселина и последващо определяне на тривалентен хром, еквивалентен на съдържанието на органично вещество, с помощта на фотоелектроколориметър.

Методът не е подходящ за проби с масова част на хлориди повече от 0,6% и проби с масова част на органични вещества над 15%

Граничните стойности на относителната грешка на резултатите от анализа за двустранно ниво на доверие P = 0,95 са в проценти:

20 - с масова част на органичното вещество до 3%

15 - над 3 до 5%

10 - над 5 до 15%.

Оборудване и реактиви

Фотоелектрически калориметър КФК 3-01

Водна баня

Торсионни или други везни с грешка не повече от 1 mg.

Топлоустойчиви стъклени епруветки с вместимост 50 ml. съгласно GOST 23932

Поставка за епруветки

Бюрета или дозатор за измерване на 10 мл. смес от хром

Стъклени пръчици с дължина 30 см.

Цилиндър за измерване 40 мл. вода

Гумени крушки със стъклена тръба или устройство за спиране

Бюрета с вместимост 50 мл.

Мерителни колби с вместимост 1л.

Порцеланова чаша с вместимост 2 литра.

Конична колба с вместимост 1л.

Конусовидни колби или технологични съдове с вместимост най-малко 100 ml.

Амониево-железен (II) сулфат (сол на Мор) съгласно GOST 4208

Калиев бихромат съгласно GOST 4220

Калиев перманганат, стандартен титър за приготвяне на разтвор с концентрация (1/5KMnO 4) = 0,1 mol/l.

Сярната киселина съгласно GOST 4204 се концентрира и концентрацията на разтвора (1/2 H 2 SO 4) = 1 mol/l.

Метод на определяне

Масата на проба от почва или скала за анализ се определя въз основа на изчисленото съдържание на органично вещество съгласно таблица 1.

Пробите от почва или скали се претеглят с грешка не повече от 1 mg и се поставят в епруветки, монтирани в стелажи. Към епруветките се добавят по 10 мл. смес от хром. Във всяка епруветка се поставя стъклена пръчка и пробата се смесва старателно с хромната смес. След това стелажите с епруветки се спускат във вряща водна баня.

Таблица 1 - Зависимост на масата на пробата за анализ от масовата част на органичното вещество

Нивото на водата във ваната трябва да бъде с 2-3 cm по-високо от нивото на хромовата смес в епруветките. Продължителността на нагряване на суспензията е 1 час от момента на кипене на водата във ваната след потапяне на епруветките в нея. Съдържанието се разбърква със стъклени пръчици на всеки 20 минути. След изтичане на срока на годност стелажите с епруветките се преместват във водна баня със студена вода. След охлаждане в епруветките се наливат 40 ml вода. След това пръчиците се изваждат от епруветките, суспензиите се разбъркват старателно чрез въздушна барбатация и се оставят, докато твърдите частици се утаят и супернатантната част от разтвора се избистри напълно.

След това се приготвят референтни разтвори. 10 ml от хромовата смес се изсипват в 9 епруветки и се нагряват в продължение на 1 час; обемите дестилирана вода и разтвор на редуциращ агент, посочени в таблица 2, се изсипват в епруветките. Разтворите се смесват старателно чрез въздушна барбатация.

Таблица 2 - Приготвяне на референтни разтвори

Фотометрията на разтворите се извършва в кювета с дебелина на полупрозрачния слой от 1 - 2 cm спрямо първия референтен разтвор при дължина на вълната 590 nm или с помощта на оранжево-червен светлинен филтър с максимално пропускане в областта от 560 - 600 nm. Разтворите внимателно се прехвърлят в кюветата на фотоелектричния калориметър, без да се разбърква утайката.

В тази работа използвахме хромна смес, която беше приготвена от калиев дихромат K 2 Cr 2 O 7 с квалификация „H“.

Приготвяне на хромова смес

За да се приготвят 500 ml хромова смес, 10,0243 mg фино смлян калиев дихромат се поставят в мерителна колба от 250 ml, разтварят се във вода, за да се доведе обемът до марката, и се изсипва в порцеланова чаша. Към приготвения разтвор се добавят 250 ml концентрирана сярна киселина на порции от 25 ml на интервали от 10 - 15 минути. Чашата с разтвора се оставя до пълното утаяване. След това разтворът се излива в бутилка от тъмно стъкло.

Приготвяне на разтвор на сол на Мор с концентрация 0,1 mol/l

Разтвор на редуциращ агент - разтвор на сол на Мор с концентрация 0,1 mol/l и обем 200 ml се приготвя от претеглена порция сол на Мор. Проба с тегло 8,0153 mg се разтваря в 140 ml сярна киселина с концентрация C(1/2H 2 SO 4) = 1 mol/l, филтрува се през двойно прегънат филтър в мерителна колба и се добавят 60 ml вода.

Концентрацията на разтвора се проверява чрез титруване спрямо работен разтвор на калиев перманганат с точна концентрация C(1/5КMnO4)=0.0957 mol/l. За титруване 10 ml от приготвения разтвор на редуциращ агент се измерват в три конични колби с помощта на бюрета, добавят се 1 ml концентрирана сярна киселина и 50 ml вода и се титруват с разтвор на калиев перманганат до появата на бледо розово оцветяване, което не изчезна за 1 мин. Средната аритметична стойност на резултатите от три титрувания след това се използва за изчисляване на коригиращия фактор.

V1(KMnO4)=11.5 ml

V2(KMnO 4)=11,7 mlV ср. (KMnO 4)=11,6 ml

V3(KMnO4)=11.6 ml

където V cf е обемът на разтвора на калиев перманганат, изразходван за титруване, ml;

V - Обемът на редуциращия разтвор, избран за титруване, ml.

Обект на анализ беше почвата на девствени земи в Бузулук. Вземането на проби се извършва на дълбочина 0-10, 10-20 и 20-30 см. Процентът на органичното вещество се определя в пробите от почвените хоризонти, като за всяка проба се извършват три паралелни определяния, за да се получи най-голяма точност от резултатите от анализа.

Масата на пробата за анализ (100 mg) се определя въз основа на изчисленото съдържание на органично вещество (4-7%). Почвените проби се претеглят с грешка не повече от 1 mg. Резултатите от претеглянето са представени в таблица 3.

Таблица 3 - Тегло на пробата за анализ.

	тегловно число	тегло на пробата, g

Извършване на анализ

Анализът е извършен в съответствие с процедурата. Всяка от пробите се поставя в конична колба с обем 250 ml, във всяка колба се изсипват 10 ml от хромната смес, след което получената смес се разбърква добре със стъклена пръчка и се поставя в сушилен шкаф вместо вода. баня за 20 минути при температура 120 0 С.

Точно 20 минути от момента на достигане на желаната температура, колбите със суспензията се изваждат, съдържанието се разбърква и охлажда. След това суспензията се разбърква допълнително чрез въздушна барбатация и се оставя за утаяване на твърдите частици.

След това се приготвят референтни разтвори. 10 ml от хромната смес се изсипват в девет конични колби и се нагряват в продължение на 20 минути в сушилня, подобно на изследваните проби. След охлаждане, обемите дестилирана вода и разтвор на редуциращ агент, посочени в таблица 2, се добавят към колбите.

Фотометрията на анализираните разтвори и референтните разтвори се извършва на фотоелектричен калориметър KFK 3-01 в кювета с дебелина на полупрозрачния слой 1 cm спрямо референтен разтвор № 1 при дължина на вълната 590 nm.

Масата на органичното вещество в анализираната проба се определя с помощта на калибровъчна крива. При конструирането на калибровъчна графика масата на органичното вещество в милиграми, съответстваща на обема на редуциращия агент в референтния разтвор, се нанася по абсцисната ос, а съответното показание на инструмента се нанася по ординатната ос.

Построяване на калибровъчна графика

y =0,03x + 1,4·10 -4

Масовата част на органичното вещество (X) в проценти се изчислява по формулата

където m е масата на органичното вещество в анализираната проба, намерена от графиката, mg;

K е корекционният коефициент за концентрацията на редуциращия агент;

m 1 - маса на пробата, mg;

100 е коефициентът на преобразуване в проценти.

Резултатите от измерването на оптичната плътност, изчисляването на масовата част на органичното вещество в пробите, както и грешката при определяне са представени в обобщена таблица № 4

Таблица 4 - Резултати от анализа

А-оптична плътност	А - средно	m org. лекарства по схема, мг	m лимит. истинска материя,	w org. вещества в пробата,%	грешка в дефиницията,

Заключение

В резултат на извършената от нас работа бяха анализирани за съдържание на органични вещества три почвени проби от девствени земи, избрани близо до град Бузулук на дълбочина 0-10, 10-20, 20-30 см. В същото време масата фракцията на хумуса, изчислена въз основа на резултатите от анализа, е 5,9; 4,75; 4,06 процента, съответно, грешка при определяне 8,9; 4.6; 5.4 съответно за три почвени проби. Изчислената масова част потвърждава предположението, което направихме по-рано, че масовата част на хумуса в пробите, които изследвахме, варира в диапазона от 4 до 7 процента. Въз основа на получените данни можем да заключим, че тази почва е средно хумусна. Това съдържание на хумус е оптимално за почвите в този регион. При по-ниско съдържание на хумус земеделските добиви падат, но повишаването на съдържанието му до по-високо ниво не води до забележимо увеличение на добива при използваните системи на отглеждане.

Списък на използваните източници

1. Воробьова А. А., Химичен анализ на почвите: учебник - М.: Издателство на Московския държавен университет, 1998 г. - 270 с.

2. Звягинцев Д.Г., Бабиева И.П., Зенова Г.М., Биология на почвата: Учебник - 3-то изд. кор. и допълнителен - М: Издателство на Московския държавен университет, 2005-445p.

3. Иванов Д.Н. Спектрален анализ на почвите: Москва “Колос”, 1974-270стр.

4. Крешков А.П. Основи на аналитичната химия. Книга трета. Изд. 2-ро, преработено М., "Химия", 1977-488p.

5. Орлов Д.С. Химия на почвата: Учебник/Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханов. - М.: Висше училище, 2005.-558 с.: ил.

6. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Хумус и почвообразуване. - Л: Наука, 1980 -438 с.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Мониторинг, класификация на почвите. Методика за определяне на хигроскопичната почвена влага и обменната киселинност. Определяне на обща алкалност и алкалност, дължаща се на карбонатни йони. Комплексометрично определяне на брутното съдържание на желязо в почвите.

задача, добавена на 11/09/2010

Същността на агрохимията. Характеристика на почвата, система от показатели за химичен състав, принципи на определяне и интерпретация. Методи за идентифициране на приоритетни замърсители. Анализ на растенията. Определяне на видове и форми на минерални торове.

курсова работа, добавена на 25.03.2009 г

Целта на дисциплината "Нефтохимия". История и основни насоки на развитие на химията и физиката на органичните вещества. Характеристики на петролните въглеводородни групи. Хипотезата за органичния произход на нефта от органична материя, разпръсната в седиментни скали.

резюме, добавено на 10/06/2011

Концепцията за количествен и качествен състав в аналитичната химия. Влиянието на количеството вещество върху вида на анализа. Химични, физични, физикохимични, биологични методи за определяне на неговия състав. Методи и основни етапи на химичния анализ.

презентация, добавена на 01.09.2016 г

Границата между органични и неорганични вещества. Синтези на вещества, произвеждани преди това само от живи организми. Изучаване на химията на органичните вещества. Идеи на атомизма. Същността на теорията за химичния строеж. Учението за електронната структура на атомите.

резюме, добавено на 27.09.2008 г

Практическо значение на аналитичната химия. Химични, физикохимични и физични методи за анализ. Подготовка на неизвестно вещество за химичен анализ. Задачи на качествения анализ. Етапи на системния анализ. Откриване на катиони и аниони.

резюме, добавено на 10/05/2011

Хроматомасспектрометрия в органичната химия. Инфрачервена спектроскопия: физико-химични основи, инструменти. Пример за изцяло йонна хроматограма. Блокова схема на спектрометър на Фурие. Декодиране на формулата на органично съединение според елементен анализ.

тест, добавен на 17.05.2016 г

Разнообразие от въглеродни съединения, тяхното разпространение в природата и приложение. Алотропни модификации. Физични свойства и структура на свободния въглероден атом. Химични свойства на въглерода. Карбонати и бикарбонати. Структура на диамант и графит.

резюме, добавено на 23.03.2009 г

Торфът като растителна суровина. Химичен състав на торфообразуващите растения. Насоки за химическа обработка на торф. Методи за анализ на груповия химичен състав на торфа. Методика за провеждане на фракционно групов анализ по метода на Н.Н. Бамбалова.

дисертация, добавена на 26.09.2012 г

Физикохимични оценки на механизмите на абсорбция на олово. Почвата като многофункционален сорбент. Методи за откриване и количествено определяне на оловни съединения в природни обекти. Пътища на навлизане на тежки метали в почвата. Реакции с компоненти на почвата.

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ
СССР СЪЮЗ

ПОЧВИ

МЕТОДИ ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ОРГАНИЧНО ВЕЩЕСТВО

ГОСТ 26213-91

КОМИТЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИЯ И МЕТРОЛОГИЯ НА СССР
Москва

ДЪРЖАВЕН СТАНДАРТ НА СЪЮЗА НА СССР

Дата на въвеждане 01.07.93

Този стандарт определя фотометрични и гравиметрични методи за определяне на органично вещество в почви, откривка и вместващи скали.

Общите изисквания за извършване на анализи са в съответствие с GOST 29269.

1. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ОРГАНИЧНО ВЕЩЕСТВО ПО МЕТОДА НА ТЮРИН С МОДИФИКАЦИЯ НА ЦИНАО

Методът не е подходящ за проби с масова част на хлориди повече от 0,6% и проби с масова част на органични вещества над 15%.

Гранични стойности на относителната грешка на резултатите от анализа за двустранна доверителна вероятност Р= 0,95 се изразяват като процент (отн.):

20 - с масова част на органичното вещество до 3%;

15 - Св. 3 до 5%;

10 - Св. 5 до 15%.

Фотоелектрически колориметър.

Водна баня.

Торсионни или други везни с грешка не повече от 1 mg.

Топлоустойчиви стъклени епруветки с капацитет 50 cm 3 съгласно GOST 23932.

Поставка за епруветки.

Бюрета или дозатор за измерване на 10 cm 3 хромова смес.

Стъклени пръчици с дължина 30 см.

Цилиндър или дозатор за измерване на 40 cm 3 вода.

Гумена круша със стъклена тръбичка или устройство за барбиране.

Бюрета с вместимост 50 cm 3 .

Мерителни колби с вместимост 1 dm3.

Порцеланова чаша с вместимост 2 dm 3.

Конична колба с вместимост 1 dm3.

Конични колби или технологични контейнери с вместимост най-малко 100 cm3.

Амониево желязо (II ) сулфат (сол на Мор) съгласно GOST 4208 или желязо ( II ) сулфатна 7-вода съгласно GOST 4148.

Калиев хидроксид съгласно GOST 24363.

Калиев бихромат съгласно GOST 4220.

Калиев перманганат, стандартен титър за приготвяне на концентриран разтвор с(1/5 KMnO 4) = 0,1 mol/dm 3 (0,1 N).

Натриев сулфит съгласно GOST 195 или натриев сулфит 7-воден съгласно TU 6-09.5313.

Тегло на пробата за анализ, mg

1.4.2. Приготвяне на референтни разтвори

10 cm 3 хромна смес се изсипва в девет епруветки и се нагрява в продължение на 1 час във вряща водна баня заедно с анализираните проби. След охлаждане в епруветките се изсипват. обеми дестилирана вода и разтвор на редуциращ агент. Разтворите се смесват старателно чрез въздушна барбатация.

таблица 2

	Номер на референтния разтвор

Обем на водата, cm3
Обем на разтвора на редуциращия агент, cm3
Маса на органичното вещество, еквивалентна на обема на редуциращия агент в референтния разтвор, mg

1.4.3. Фотометрия на разтвори

Фотометрията на разтворите се извършва в кювета с дебелина на полупрозрачния слой от 1 - 2 cm спрямо референтен разтвор № 1 при дължина на вълната 590 nm или с помощта на оранжево-червен светлинен филтър с максимално предаване в района на 560 - 600 nm. Разтворите се прехвърлят внимателно в кюветата на фотоелектроколориметъра, без да се разбърква утайката.

1.5. Обработка на резултатите

1.5.1. Масата на органичното вещество в анализираната проба се определя с помощта на калибровъчна крива. При конструиране на калибровъчна графика масата на органичното вещество в милиграми, съответстваща на обема на редуциращия агент в референтния разтвор, се нанася по абсцисната ос, а съответното показание на инструмента се нанася по ординатната ос.

1.5.2. Масова част от органичното вещество (х) процентът се изчислява с помощта на уравнението

Където м- маса на органичното вещество в анализираната проба, намерено по графиката, mg;

ДА СЕ- корекционен коефициент за концентрацията на редуциращия агент;

м 1 - маса на пробата, mg;

100 е коефициентът на преобразуване в проценти.

1.5.3. Допустими относителни отклонения от сертифицираната стойност на стандартната проба за двустранна доверителна вероятност Р= 0,95 са посочени в таблицата. .

Таблица 3

2. ГРАВИМЕТРИЧЕН МЕТОД ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА МАСОВАТА ФРАКЦИЯ НА ОРГАНИЧНОТО ВЕЩЕСТВО В ТОРФ И ТОРФЕНИ ПОЧВЕНИ ХОРИЗОНТИ

Методът се основава на определяне на загубата на тегло на пробата след калциниране при температура 525 °C.

Вземането на проби за анализ се извършва в съответствие с GOST 28168, GOST 17.4.3.01 и GOST 17.4.4.02 - в зависимост от целите на изследването.

2.2. Оборудване и реактиви - съглГОСТ 27784.

2.3. Подготовка за анализ – поГОСТ 27784.

2.4. Извършване на анализ – съглГОСТ 27784.

2.5. Обработка на резултатите

2.5.1. Масовата част на съдържанието на пепел в торф, торф и други органични почвени хоризонти в проценти се изчислява, като се използва

Методът на И. В. Тюрин се основава на окисляването на почвената органична материя с хромова киселина до образуването на въглероден диоксид. Количеството кислород, изразходван за окисляването на органичния въглерод, се определя от разликата между количеството хромова киселина, взето за окисляване, и количеството, което остава неизразходвано след окисляването. Като окислител се използва 0,4 N. разтвор на K2Cr2O7 в сярна киселина, предварително разреден с вода в съотношение 1:1.
Окислителната реакция протича съгласно следните уравнения:

2К2Сr2O7 + 8H2SO4 = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8Н2O+3O2,
ZS + ZO2 = ZSO2.

Останалата част от хромовата киселина, която не е изразходвана за окисляване, се титрува с 0,1 N. Разтвор на сол на Мор с дифениламин или фенилантранилова киселина като индикатор. Титруването със сол на Мор, която е двойна сол на амониев сулфат и железен сулфат - (NH4)2SO4*FeSO4*6H2O, следва уравнението

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 = 7H2O + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + SFe2(SO4)3.

Пълнотата на окисление на органичната материя, при спазване на всички условия на метода, посочен по-долу, е 85-90% от стойността на окислението на хумуса по метода на сухо изгаряне според Gustavson. Използването на сребърен сулфат като катализатор повишава пълнотата на окисление до 95%.
За получаване на надеждни резултати е необходимо да се обърне внимание на: 1) внимателна подготовка на почвата за анализ и 2) стриктно спазване на продължителността на кипене на органичната материя; Самото кипене на окислителната смес трябва да протича спокойно.
Методът осигурява добра конвергенция на паралелни анализи, бърз е, не изисква специално оборудване (и следователно може да се използва в експедиционни условия) и в момента е общоприет, особено за масови анализи.
При подготовката на почвата за анализЗа съдържанието на хумус трябва да се обърне специално внимание на отстраняването на корените и различни органични остатъци от растителен и животински произход от почвата.
От почвена проба, взета на полето и доведена до въздушно-сухо състояние, вземете средна проба в размер на 50 g, внимателно изберете с пинсета корените и органичните остатъци, видими за окото (черупки от насекоми, семена, жар и др. .), натрошете почвените бучки с дървено чукало с гумен накрайник и отново внимателно подберете корените с помощта на лупа.
След това почвата се смила в порцеланов хаван и се прекарва през сито с отвори с диаметър 1 mm, след което отново се взема средна проба с тегло 5 g и селекцията на корените се повтаря по следната техника: суха стъклена пръчица се обтрива енергично със суха кърпа или вълнена кърпа и бързо се изнася на височина около 10 см над почвата, като се разпределя на тънък слой върху повърхността на восъчна или пергаментова хартия. Тънки малки корени и полуразложени растителни остатъци, които преди това не са могли да бъдат избрани поради малкия си размер, залепват по повърхността на електрифицираната пръчка и по този начин се отстраняват от почвата. Те се отстраняват от клечката, когато тя се търка отново. Не трябва да държите пръчката твърде ниско над повърхността на почвата, за да избегнете отстраняването не само на органични остатъци, но и на фина пръст от почвата.
В процеса на избор на корени е необходимо многократно да се смесва почвата и отново да се разпределя на тънък слой. Операцията трябва да се извърши, докато на пръчката се открият само единични корени. Чистотата на селекцията на корените също се контролира чрез гледане на почвата през лупа.
След приключване на подбора на корените почвата отново се смила в порцеланов, ясписов или ахатов хаван и се пресява през сито с отвори с диаметър 0,25 mm. Цялата проба от 5 g трябва да се приготви по описания по-горе метод.В никакъв случай не трябва да се изхвърля частта от пробата, която е трудна за смилане.
Подготвената за анализ почва трябва да се съхранява в торбички от пергаментова хартия или восък или в епруветки със запушалки.
Напредък на анализа. На аналитична везна се взема проба от въздушно суха почва за анализ на хумус. Размерът на пробата зависи от очакваното съдържание на хумус в почвата, като се вземат предвид вида на почвата (чернозем, подзолист и др.) и дълбочината на пробовземане.
Когато съдържанието на хумус е от 7 до 10%, И. В. Тюрин препоръчва проба от 0,1 g, при 4-7% - 0,2 g, при 2-4% - 0,3 g, по-малко от 2% - 0,5 g. песъчливи почви с ниско съдържание на хумус, теглото може да се увеличи до 1 g.
По-добре е да вземете точни грамажи - 0,1; 0,2 g, което улеснява последващите изчисления. За вземане на точни проби можете да използвате калибрирано часовниково стъкло с диаметър 2,5-3 cm, от което цялата проба се прехвърля в колба за изгаряне с помощта на малка шпатула и четка за акварелни бои. Определянето на хумус по Тюрин може да се извърши едновременно в 20-30 проби.
Пробите се поставят в сухи 100 ml конични колби от обикновено стъкло и към тях се добавя сребърен сулфат на прах на върха на ножа. Сребърният сулфат не се използва за масови анализи.За да могат да се сравнят получените в този случай резултати с метода на сухо изгаряне, И. В. Тюрин дава коефициент 1,17. След това 10 mg от 0,4 p разтвор на K2Cr2O7, приготвен в смес от една част H2SO4 (специфично тегло 1,84) и една част дестилирана вода, се излива във всяка колба.
Разтворът на калиев дихромат трябва да се излива от бюретата бавно, като всеки път се измерва необходимия обем от нула и винаги се оставя течността да се оттича със същата скорост. Можете също така да използвате пипета, но тя трябва да бъде оборудвана с предпазни топчета в горната част. Много удобна в този случай е разделителна фуния от огнеупорно стъкло, пригодена за работа със силни киселини. Използването на такава фуния значително ускорява работата и я прави безопасна.
След наливане на разтвора K2Cr2O7 в гърлото на колбите се поставят фунии с диаметър около 4 cm, съдържанието на колбите се разбърква внимателно (като се внимава пръстта да не полепне по стените им), след което колбите се разбъркват. поставен върху вече гореща етернитна плочка или пясъчна баня, или върху плочка с открита спирала, но покрита със слой азбест. Можете също да използвате газови горелки, а в експедиционни условия - печка примус или керосин, като поставите нагревателя под пясъчна баня (тиган с калциниран кварцов пясък).
Съдържанието на колбите се довежда до кипене и се вари точно 5 минути. Необходимо е да се отбележи началото на кипене на течността, без да се смесва с появата на малки въздушни мехурчета в началото на нагряването. Кипенето трябва да е равномерно и умерено; излизането на пара от фунията и подскачането на фунията са неприемливи. Трябва да се избягва силно кипене, за да не се промени концентрацията на сярна киселина, чието увеличение може да причини разлагане на хромната киселина. За да избегнете твърде бързо кипене варенето на плочки с открита спирала е неприемливо.
Титруване с дифениламин.След 5 минути кипене колбите се изваждат от нагревателя, оставят се да изстинат, фуниите над колбите се измиват отвътре и отвън с дестилирана вода от измиването и съдържанието на колбите се прехвърля количествено в 250 ml конична колби, колбата, в която е извършено окисляването, се изплаква старателно няколко пъти. Обемът на течността след прехвърляне в колба от 250 ml трябва да бъде 100-150 ml. Цветът на течността е оранжево-жълт или зеленикаво-жълт; неговото позеленяване показва липса на окислител; В този случай анализът трябва да се повтори, като се намали теглото на почвата.
Към течността се добавят 8 капки разтвор на дифениламин, който е индикатор, и се титрува 0,1 N хромна киселина, останала неизползвана след окисляването на органичното вещество. Разтвор на солта на Мор. Индикаторът трябва да се добави непосредствено преди титруване. Титруването се извършва при стайна температура. Червено-кафявият цвят на течността, който се появява след добавянето на дифениламин, когато се титрува с разтвор на сол на Мор, постепенно преминава в интензивно синьо и след това мръсно лилаво. От този момент нататък титруването се извършва внимателно, като солта на Мор се добавя по 1 капка наведнъж и съдържанието на колбата се разбърква старателно. Край на титруването - мръсно лилавият цвят на разтвора се променя в бутилковозелен; след като престои известно време (10-15 минути), цветът на течността става зелен. Появата на яркозелен цвят по време на титруване показва излишък от сол на Мор, т.е., че разтворът е свръхтитруван; В този случай анализът трябва да се повтори.
За да се елиминира влиянието на железните йони, които окисляват индикатора и причиняват преждевременна промяна в цвета на разтвора и за по-ясно дефиниран край на титруването, добавете 85% ортофосфорна киселина в количество от 2,5 ml в колбата преди титруване; Промяната на цвета в края на титруването в присъствието на фосфорна киселина е много рязка и се причинява от 1-2 капки разтвор на сол на Мор.
Титруване с фенилантранилова киселина.През 1957 г. проф. В.Н. Симаков предложи използването на фенилантранилна киселина вместо дифениламин като индикатор при титруване на хромна смес с разтвор на сол на Мор.
Многобройни определяния показват, че резултатите от титруване с фенилантранилна киселина са напълно съвместими с резултатите от титруване в присъствието на дифениламин. Използването на фенилантраниловата киселина обаче има големи предимства в сравнение с дифениламина.
По този начин промяната на цвета в края на титруването на калиев дихромат с разтвор на сол на Мор в присъствието на фенилантранилна киселина е по-изразена, отколкото при дифениламин, и възниква от една излишна капка дори от такъв разреден разтвор на сол на Мор като 0,02 N, което показва високата чувствителност на индикатора и дава възможност за определяне на малки количества хумус с голяма точност (например във водни екстракти и при анализ на природни води).
Друго предимство е следното. При използване на фенилантранилна киселина като индикатор при титруване на калиев дихромат с разтвор на сол на Мор е необходима висока концентрация на сярна киселина в титрувания разтвор - около 15-20 N. Това позволява течността да бъде разредена само леко преди титруване (след изгаряне) и по този начин титруването може да се извърши в същите конични колби от 100 ml, в които е извършено изгарянето (без да се прехвърля съдържанието им в по-големи колби за разреждане), т.к. в случай на дифениламин.
Това намалява времето за анализ и потреблението на стъклария и дестилирана вода.
Процедурата за определяне на съдържанието на хумус с фенилантранилна киселина е следната: изгарянето на органични вещества в почвените проби се извършва точно по метода на Тюрин в 100 ml конични колби със същите реактиви. След кипене и охлаждане на колбите в продължение на 5 минути, фуниите над колбите се измиват старателно с минимално количество вода, добавят се 3-5 капки 0,2% разтвор на фенилантранилна киселина и се титрува в същите колби с 0,1 N. разтвор на солта на Мор до промяна на цвета от вишнево-виолетов в зелен. Тъй като цветният преход е много рязък — мигновен — разтворът на солта на Мор трябва да се добави на капки в края на титруването.
Едновременно с основните тестове се провежда празен тест в същата последователност (в три екземпляра), за да се установи съотношението между 10 ml разтвор на хромна смес и разтвор на сол на Мор. За равномерно кипене на течността по време на празен анализ в колбата преди добавяне на разтвора на хромната смес Не забравяйте да добавите около 0,1-0,2 g калцинирана пемза или пръст, смляна на прах.В противен случай се получава прегряване, което е неизбежно при кипене на чист разтвор, което може да причини разлагане на хромната киселина. Останалото се процедира според описания ход на анализа.
Когато провеждате големи партиди анализи за съдържание на хумус по метода на Тюрин (30-60 анализа едновременно), можете да правите почивки на следните етапи на работа: вземане на проби - един ден; окисление, прехвърляне в колби за титруване и титруване - на следващия ден. Или, което е по-малко желателно, извършете претегляне и окисление на един ден, титруване на следващия. В последния случай съдържанието на колбите след изгаряне трябва да се разреди и прехвърли в колби за титруване. Титруването на празните тестове в този случай също трябва да се остави за следващия ден. Титруването на всяка партида трябва винаги да се извършва при еднакви условия на осветление (дневна или електрическа светлина).
Изчисляване на резултатите от анализа.Броят милилитри разтвор на сол на Мор, използвани за титруване след окисляването на хумуса, съответства на количеството хромова киселина, останало неизразходвано по време на процеса на окисление.
И. В. Тюрин посочва, че стабилни резултати се получават, когато се използват най-малко 20 ml 0,1 N за титруване на остатъка от хромна киселина след окисляването на органичните вещества. разтвор на солта на Мор, с други думи, концентрацията на CrO3 не трябва да бъде под 0,2 N в края на окисляването.
Количеството сол на Мор, съответстващо на количеството хромна киселина, което е използвано за окисляване на хумуса на пробата, се определя чрез изваждане на резултатите от титруването след окисляването на хумуса от резултатите от празното титруване.
При изчисляване на съдържанието на органичен въглерод и хумус са приети следните стойности: 1 ml 0,1 n. разтвор на сол на Мор съответства на 0,0003 g органичен въглерод или 0,000517 g хумус (1 g въглерод съответства на 1,724 g хумус).
Формулата за изчисляване на съдържанието на хумус (в % от въздушно суха почва) е следната:

Хумус = (a - b)*K*0,000517*100 / P,

където a е количеството от 0,1 n. разтвор на сол на Мор, използван за титруване 10 ml от 0,4 i. K2Cr2O7 разтвор за празен анализ, ml; b - сума 0,1 n. Разтвор на сол на Мор, използван за титруване след окисление на хумуса, ml; (a - b) - сума 0,1 n. разтвор на сол на Мор, съответстващ на количеството хромова киселина, изразходвано за окисляване на хумус, ml; K - корекционен коефициент към титъра на солевия разтвор на Мор; 0,000517 - количеството хумус, съответстващо на 1 ml от 0,1 n. разтвор на сол на Мор, g; P - проба от въздушно суха почва, g.
Ако е желателно резултатите от анализа да се изразят във въглерод, тогава вместо 0,000517 (коефициент на преобразуване в хумус) стойността трябва да бъде 0,0003, тъй като 1 или 0,1 n. Разтворът на солта на Мор съответства на 0,0003 g органичен въглерод.
За да преизчислите съдържанието на хумус като процент от почвата, изсушена при 105° C, определете съдържанието на влага в отделна проба от почвата и въведете съответния коефициент в изчислението.
Следната форма за запис е удобна за работа:
1. Празен анализ. За титруване 10 ml 0,4 N. разтвор на K2Cr2O7 е 45,0 ml разтвор на сол на Мор 0,102 N. (средно от три определения).
2. Резултати от анализа на почвата:

Реактиви. 1. Разтвор на калиев бихромат 0,4 N. (окислител): 40 g R2Cr2O7, натрошен в хаван, се разтварят в дестилирана вода, филтрират се през хартиен филтър в 1-литрова мерителна колба, довеждат се до линията и след това се прехвърлят в 3-5-литрова огнеупорна стъклена колба или голяма порцеланова чаша, където се смесва с 1 литър H2SO4 (специфично тегло 1,84). За да се избегне силно нагряване на течността при смесване, към водния разтвор на K2Cr2O7 трябва да се добавя малко по малко сярна киселина на интервали от 15-20 минути. и с леко разбъркване. Сместа се оставя да изстине, отново се разбърква добре и се налива в бутилка с шлифована запушалка за съхранение.
2. Разтвор на сол на Мор 0,1 N. приготвен в размер на: 40 g сол на Мор в 1 литър вода, съдържаща 20 ml сярна киселина (специфично тегло 1,84). Претеглена част от търговската сол на Мор се разтваря на студено в определено количество дестилирана вода и разтворът се филтрира през нагънат филтър. Количеството сярна киселина, необходимо чрез изчисление за дадена проба, се добавя към филтрата, разтворът се регулира с дестилирана вода до определения обем и след това се разбърква старателно. Разтворът на солта на Мор се съхранява в бутилка, оборудвана със сифон със стъклен кран за подаване на разтвора към бюретата и бутилка Тищенко с алкален разтвор на пирогалол за защита на разтвора на солта на Мор от окисляване от атмосферния кислород.
Титърът на солта на Мор е настроен на 0,1 N. Разтвор на KMnO4, както следва: добавете 1 ml H2SO4 (специфично тегло 1,84) в конична колба от 100 ml, като използвате градуиран цилиндър, след това излейте 10 ml разтвор на сол на Мор от бюрета; съдържанието на колбата се разрежда с дестилирана вода до 30-40 ml и веднага се титрува с 0,1 N. с разтвор на KMnO4, докато бледорозовият цвят не изчезне в рамките на 1 минута. Титърът на солевия разтвор на Мор се изразява като десетична дроб или като така нареченото хумусно число, като се приема, както е посочено по-горе, че 1 ml 0,1 N. разтвор на солта на Мор съответства на 0,000517 g хумус.
Поради факта, че солта на Мор съдържа двувалентно желязо, титърът на неговия разтвор, въпреки консерванта пирогалол, е относително нестабилен и трябва да се проверява всеки път преди започване на работа.
3. Разтвор на пирогалол (консервант срещу окисляване на разтвора на солта на Мор от атмосферен кислород). 12 g пирогалол се разтварят в 50 ml вода; 180 g KOH се разтварят в 300 ml вода. Двата разтвора се смесват, поставят се в бутилка Тищенко и се закрепват с гумени и стъклени тръби към бутилка с разтвор на сол на Мор.
4. Разтвор на дифениламин (индикатор за титруване с разтвор на сол на Мор): 0,5 g дифениламин се разтварят в 100 ml H2SO4 (специфично тегло 1,84); 20 ml дестилирана вода се добавят постепенно към разтвора, с голямо внимание.
5. Разтвор на фенилантраниловата киселина (индикатор за титруване с разтвор на сол на Мор): 0,2 g от него се разтварят в 100 ml 0,2% воден разтвор на Na2CO3; За по-добро омокряне на прах от фенилантраниловата киселина проба от нея първо се стрива със стъклена пръчка в порцеланова чаша с малко количество 0,2% разтвор на сода до кремообразно състояние и едва след това се добавя останалата част от разтвора на содата при старателно разбъркване .
6. Сребърен сулфат (катализатор). Използва се под формата на прах. Въпреки това, при масови анализи, определянето на въглерод по метода на Тюрин се извършва, както е посочено по-горе, без сребърен сулфат.
7. 0,1 n. Разтвор KMnO4 (за определяне на титъра на разтвор на сол на Мор). Разтворът се приготвя по обичайния начин; неговият титър е настроен на 0,1 N. разтвор на прекристализиран натриев оксалат (Na2C2O4).
8. Калцинирана пемза или почва (за равномерно кипене на окислителната смес по време на празни анализи). Нискохумусна почва или търговска пемза се смила в порцеланов хаван, пресява се през сито с отвори от 1 mm и се калцинира в порцеланова чаша в муфелна пещ при червена температура за 1-1,5 часа. с периодично разбъркване, за да не се слепва.
9. Ортофосфорна киселина 85%, химическа чистота. Използва се за елиминиране влиянието на йони на железен оксид с индикатора дифениламин.
Завършвайки описанието на метода, трябва да се отбележи, че наличието на карбонати в почвата, дори в толкова големи количества, както в сивите почви, не пречи на определянето на хумуса според Тюрин и не изисква никакви промени по време на анализа. .
Методът е неприложим при съдържание на хумус в почвата над 15-20%, тъй като не се постига пълно окисление.
За почви, съдържащи хлориди над 0,6%, железни съединения на желязо и манган, методът не е подходящ, тъй като част от хромната киселина се изразходва за окисляването на тези съединения, което изкривява резултатите от анализа. За такива почви трябва да се използва методът на Knop или Gustavson.
Тюрин посочва възможността за частично елиминиране на ефекта на хлоридите чрез първо добавяне на 0,2 g Ag2SO4 с 5 ml H2SO4, разреден с вода в съотношение 1:1 към проба от почвата. След добавяне на тези реагенти сместа се оставя за един час с периодично разбъркване, за да се превърнат съдържащите се в почвата хлориди в AgCl. Въпреки това, тази техника не елиминира напълно ефекта на хлора, тъй като по време на по-нататъшното кипене на окислителната смес настъпва известно разлагане на сребърен хлорид с освобождаване на хлор. Следователно, за почви, засолени с хлориди над 0,6%, можем да препоръчаме предварително измиване на последните с дестилирана вода. За да направите това, процедирайте по следния начин: 100-200 g въздушно суха почва, прекарана през сито с отвори 1 mm, се поставя в чаша с вместимост 500-800 ml, пълна до горе с дестилирана вода, леко. подкислява се с няколко капки 1,0 N. H2SO4 и се разбърква многократно през целия ден. На сутринта утаеният бистър разтвор се отцежда чрез декантиране, без да се разбърква почвената утайка, след което се напълва отново с подкислена вода. Ако до сутринта разтворът над почвената утайка продължава да е мътен, водата трябва да се подкисели малко по-силно със сярна киселина. Операцията по измиване се повтаря, докато хлорният йон изчезне във водата за измиване (качествен тест за наличие на хлор с 1% разтвор на AgNO3).
След приключване на измиването цялата пръст от стъклото се прехвърля с дестилирана вода в тарирана порцеланова чаша, поставя се във вряща водна баня и се изпарява до сухо. Почвата в чашата се оставя близо до везната за едно денонощие за установяване на въздушно-сухо състояние, след което се претегля (претеглянето се извършва на технохимична везна). По този начин се определя съотношението между теглото на първоначалната пръст, взета за измиване, и теглото на почвата след измиване. Средна проба с тегло 5 g се взема от измита, изсушена и претеглена почва, стрита в хаван и прекарана през сито с отвори с диаметър 0,25 mm, след което се вземат обикновени проби за определяне на хумус. Познавайки връзката между теглото на почвата преди и след измиване, изчисляването на съдържанието на хумус се основава на оригиналната почва.

Хумусидва от лат. хумус"земя, почва" - основната органична материя на почвата, съдържаща хранителни вещества, необходими за висшите растения. Хумусът съставлява 85-90% от органичното вещество на почвата и е важен критерий за оценка на нейното плодородие. В тегловния състав на горния слой на почвата съдържанието на хумус варира от части от процента за степните почви до 10-15% за черноземите. Хумусът се състои от индивидуални (включително специфични) органични съединения, продукти от тяхното взаимодействие, както и органични съединения под формата на органоминерални образувания.

Хумусът се образува в почвата в резултат на преобразуване на растителни и животински органични остатъци – хумификация.

За определяне на съдържанието на органични вещества в почвата, в лаборатория за анализ на почвата Определете отделно количеството растителни остатъци и хумус. Растителните остатъци се изолират от почвата по сух или мокър метод, след което се определя тяхното количество. За определяне на количеството хумус при химичен анализ на почвата необходимо е да се определи съдържанието на въглерод в разложената органична материя в почвата - органичен въглерод. За определяне на органичен въглерод в лаборатория за анализ на почвата Използва се оксидометърният метод за анализ. Мостри за химичен анализ на почвата за съдържание на хумус се избират в съответствие с ГОСТ 17.4.3.01-83 „Опазване на природата. почви. Общи изисквания за вземане на проби" .

Същността на оксиметричния метод за определяне на хумус в почвата е, че органичното вещество се окислява с калиев дихромат в силно кисела среда до образуването на въглероден диоксид, след което излишъкът от калиев дихромат се титрува с разтвор на сол на Мор и съдържанието на органични въглеродът в почвата се определя от разликата в обемите на солта на Мор, изразходвани за титруване на калиев дихромат калий в експеримента без почва и в експеримента с почва. Количеството на претеглената почва се взема в зависимост от приблизителното съдържание на хумус: 0,05-1 грам за черноземи, около 1 грам за светлосиви почви.

Основни термини и определения според GOST: 27593-88 Почви. Термини и дефиниции.

Хуминови киселини- клас високомолекулни органични азотсъдържащи хидрокси киселини с бензоидно ядро, които са част от хумуса и се образуват в процеса на хумификация.

Хуминови киселини(HA) е група от тъмно оцветени хуминови киселини, разтворими в основи и неразтворими в киселини.

Химатомеланови киселини(HMC) е група от хуминови киселини, разтворими в етанол. Фулвинови киселини(FC)- група хуминови киселини, разтворими във вода, основи и киселини.

Хумин- органично вещество, което е част от почвата, неразтворимо в киселини, основи и органични разтворители.

Степен на хумификация на органичната материя- отношението на количеството въглерод в хуминовите киселини към общото количество органичен въглерод в почвата, изразено в масови фракции.