Анализ водной вытяжки из почв

Анализ водной вытяжки из почвы дает сведения о составе и количестве легкорастворимых веществ почвы и позволяет установить степень и характер засоления почвы.

Состав водной вытяжки из почв

При действии воды на почву происходит растворение минеральных соединений и частично гумусовых веществ, а в некоторых случаях идет также процесс разложения сложных силикатов. В дальнейшем почва взаимодействует уже не с водой, а с образовавшимся сложным раствором, где могут протекать реакции взаимного обмена между катионами вытяжки и катионами поглощающего комплекса почвы. Щелочная реакция почв увеличивает растворимость гумусовых веществ, кислая реакция почв повышает растворимость полуторных оксидов. В связи с этим условия и время приготовления водной вытяжки должны быть строго стандартными. Общепринято приготовлять водную вытяжку из почвы (измельченная и просеянная средняя проба) путем пятиминутного взбалтывания ее с водой, не содержащей СО₂, при соотношении почвы к воде 1:5.

Важной характеристикой свойств почвы является величина рН водной суспензии. В зависимости от значения рН определяют кислотность или щелочность водной вытяжки почвы и выбирают соответствующий ход дальнейшего анализа. В водной вытяжке из почвы чаще всего определяют анионы: СO₃^2-, HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2- и катионы: Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺. В специальных случаях проводят определение HSiO₃^-, H₂PO₄^-, HPO₄^2-, Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺, NH₄⁺ и др., общей минерализации, общей щелочности, общей кислотности, водно-растворимых органических веществ (окисляемости) и т.д.

Результаты анализа принято выражать количеством мг-экв вещества на 100 г почвы.

Определение рН

Определение величины рН проводят в фильтрате сразу после приготовления водной вытяжки из почвы или, что более правильно, в суспензии (до фильтрования). Для измерения рН суспензию готовят при отношении почвы к воде 1:2,5 (20 г почвы и 50 мл дистиллированной воды). Определение рН проводят с помощью рН-метра.

Приготовление водной вытяжки из почв

Состав водной вытяжки меняется при соприкосновении ее с почвой и с воздухом, поэтому все определения проводятся в возможно короткий срок. Прежде чем приступить к приготовлению водной вытяжки, следует собрать установку для фильтрования и приготовить необходимые для дальнейших определений реагенты.

На технических весах отвешивают 100 г воздушно-сухой почвы (средняя проба) и количественно переносят в емкость для взбалтывания. Отмеряют мерной колбой 500 мл дистиллированной воды, не содержащей СО₂. Получают гетерогенную систему, в которой отношение почвы к воде равно 1:5. Емкость закрывают пробкой и энергично встряхивают 5 мин. По окончании взбалтывания всю суспензию почвы с водой, не давая ей отстояться, осторожно и быстро фильтруют. Фильтр помещают в воронку диаметром 15 – 20 см. Одиночный фильтр легко прорывается при перенесении на него почвы, поэтому под него подкладывают беззольный фильтр. Нельзя допускать, чтобы фильтр был выше воронки; в этом случае раствор, поднимаясь по капиллярам бумаги, образует "выцветы" солей по краю фильтра и тем самым снижает концентрацию их в фильтрате. Фильтрование следует проводить в комнате, свободной от паров HCl и других кислот, а также от паров аммиака. В качестве приемника используют сухую коническую колбу на 500 мл. Если первые порции фильтрата окажутся мутными, то его следует перефильтровать через этот же фильтр сразу, не дожидаясь конца фильтрования. По окончании фильтрования колбу с фильтратом следует закрыть сухой пробкой.

Все количественные определения из водной вытяжки необходимо проводить сразу после ее приготовления.

Таблица

Множители пересчета объема вытяжки на 100 г почвы (при соотношении почвы к воде или другому растворителю как 1:5)

Анализируемый объем, мл	Вес почвы, соответствующий анализируемому объему, г	Множитель пересчета на 100 г почвы
1 5 10 25 50 100 200	0,2 1 2 5 10 20 40	500 100 50 20 10 5 2,5

Определение общей и частной щелочности (карбонатов и гидрокарбонатов)

Щелочность водной вытяжки из почвы обусловлена присутствием в ней растворимых карбонатов и гидрокарбонатов. Суммарное содержание ионов СО₃^2- и НСО₃^- соответствует общей щелочности, содержание СО₃^2- – частной щелочности.

Определение карбонатов и гидрокарбонатов при совместном присутствии аналогично титрованию двух слабых оснований, одно из которых является двухкислотным:

СО₃^2- + Н⁺ ↔ НСО₃^-

НСО₃^- + Н⁺ ↔ Н₂СО₃

Если вести титрование такой смеси с использованием двух индикаторов – фенолфталеина и метилового оранжевого, то по фенолфталеину двухкислотное основание (СО₃^2-) будет оттитровано по первой стадии; при дальнейшем титровании по метиловому оранжевому будет оттитровано второе основание (НСО₃^-) и первое основание (СО₃^2- перешедший в НСО₃^-) до конца.

Методика определения. Аликвоту водной вытяжки (25 мл) переносят в колбу для титрования, добавляют 2 капли фенолфталеина и осторожно, по каплям титруют 0,01 н. раствором HCl до исчезновения розовой окраски (V₁). В обесцветившийся раствор добавляют 2 капли метилового оранжевого и дотитровывают по каплям 0,01 н. раствором HCl до перехода окраски из желтой в оранжевую. Если рН водной вытяжки почвы менее 8, то определяют щелочность только с индикатором метиловым оранжевым.

Результаты определения выражают количеством мг-экв СО₃^2- (m₁) и НСО₃^- (m₂) на 100 г почвы:

где р – навеска почвы в объеме 25 мл водной вытяжки (см. табл.1).

Тогда частная щелочность соответствует m₁, а общая щелочность –