3.3.2. Определение микроэлементов-тяжелых металлов с помощью ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8

Считается, что ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8 (ААБ) при соотношении почва : раствор равном 1 : 10 экстрагирует из почвы преимущественно подвижные и доступные растениям формы соединений микроэлементов. В раствор переходят и удерживаются, за счет образования прочных ацетатных комплексов, металлы, находящиеся в обменном состоянии, в составе труднорастворимых соединений, металлы, адсорбированные на поверхности карбонатов, оксидов и гидроксидов. Вытяжку ААБ используют для оценки содержания доступных растениям микроэлементов и экологического состояния почв, подвергнутых техногенному загрязнению.

Ход анализа. Из образца почвы просеянного через сито с диаметром отверстий 1 мм берут навеску почвы массой 5 г с точностью до 0,001 г и помещают ее в колбу объемом 100-150 мл, приливают 50 мл ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8. Колбы закрывают пластмассовыми пробками или обертывают резиновые пробки полиэтиленовой пленкой, чтобы предотвратить загрязнение вытяжек цинком. При анализе карбонатных почв колбы закрывают пробками только после того, как прекратиться выделение пузырьков диоксида углерода.

Взбалтывают на ротаторе 1 час. Часовое взбалтывание можно заменить 5 минутным с последующим суточным отстаиванием.

Одновременно с анализом почвенных образцов проводят холостой опыт, включающий все стадии анализа, но без навески почвы. Результаты холостого опыта учитывают в дальнейших расчетах.

После окончания взаимодействия вытяжки фильтруют через беззольные фильтры в сухие колбы. В полученных вытяжках определяют концентрацию ТМ одним из инструментальных методов (ААС, АЭС-ИСП, ИСП-МС).

Содержание ТМ находят по следующей формуле:

где ТМ – содержание тяжелого металла, мг/кг почвы; С₁ – концентрация элемента в вытяжке, мг/л; С₀ – концентрация элемента в холостом опыте, мг/л; V₀ – общий объем вытяжки, мл; m- масса навески почвы, г.

Для оценки содержания элементов в почвах используют данные таблицы 3.7.

Таблица 3.7. Группировка почв для эколого-токсикологической оценки по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг

(Агроэкологическая характеристика…2002)

Элемент	Класс опасности	Группы
		1	2*	3	4	5
Свинец	1	< 3,0	3,0-6,0	6,1-12,0	12,1-18,0	>18
Цинк	1	<10,0	10,0-23,0	24,0-46,0	47,0-69,0	>69
Медь	1	<1,5	1,5-3,0	3,1-15,0	15,1-30,0	> 30
Никель	1	< 2,0	2,0-4,0	4,1-20,0	20,1-40,0	> 40
Хром**	2	< 3,0	3,0-6,0	6,1-30,0	30,1-60,0	> 60
Кобальт	2	< 2,5	2,5-5,0	5,1-25,0	25,1-50,0	> 50

* - численное значение верхней границы 2-й группы соответствует ПДК (ОДК) элемента в почвах ** - только для трехвалентного хрома

Градация почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов включает 5 групп. Первая группа соответствует концентрациям элементов в почвах ниже 0,5 ПДК (ОДК), а численное значение верхней границы второй группы соответствует ПДК (ОДК) данного элемента в почве. Почвы, попавшие в третью группу, приурочены к территории с неудовлетворительной экологической ситуацией. Четвертая группа включает почвы с чрезвычайной экологической ситуацией, почвы пятой группы относятся к зонам экологического бедствия.

Пример расчета. Для определения содержания микроэлементов к навеске почвы массой 5 г прилито 50 мл раствора ААБ с рН 4,8. Содержания меди в вытяжке из почвенного образца, определенное методом ААС, составило 2,6 мг/л, в холостом опыте – 1,1 мг/л, цинка – 12,4 и 0,8 мг/л соответственно. Содержание меди в почве равно: Содержание цинка в почве равно:

Если исходить из градаций таблицы 3.7 содержание подвижного цинка в почве приближается к уровню соответствующему ПДК, тогда как содержание подвижной меди соответствует чрезвычайной экологической ситуации.

Реактивы.

1. Ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8. В мерную колбу объемом 1 л приливают примерно 700 мл бидистиллированной воды приливают 108 мл «ос.ч» или «х.ч.» 99,5% уксусной кислоты, 75 мл 25%-ного раствора NH₄OH, перемешивают, охлаждают до комнатной температуры, доводят до метки бидистиллированной водой и снова перемешивают. Проверяют рН приготовленного раствора. Если рН раствора отличается от 4,8, то раствор переливают в химический стакан, ставят его на магнитную мешалку, опускают в раствор электроды рН-метра. Добавляя в буферный раствор по каплям 10%-ный раствор NH₄OH или 10%-ный раствор уксусной кислоты доводят его рН до 4,8.

2. 10%-ный раствор NH₄OH. В мерную колбу объемом 1 л содержащую примерно 400 мл бидистиллированной воды приливают 422 мл 25%-ного раствора NH₄OH, перемешивают, доводят бидистиллированной водой до метки и снова перемешивают.

3. 10%-ный раствор уксусной кислоты. В мерную колбу объемом 1 л содержащую примерно 700 мл бидистиллированной воды приливают 97,1 мл 99,5%-ного раствора СН₃СООH, перемешивают, доводят бидистиллированной водой до метки и снова перемешивают.