6.1.6. Визначення карбонатів у ґрунті газоволюметричним методом
Наявність вуглекислих солей кальцію та магнію в грунті у кількості 1-10% і більше обумовлює його карбонатність. У складі карбонатів переважає вуглекислий кальцій, тому кількість їх визначається в ґрунтах за вмістом СО2 у СаСО3.
Вміст СаСО3 у верхніх горизонтах ґрунту коливається в межах 0,2–15%. Вниз по ґрунтовому профілю його кількість може збільшуватись до 20–25% і більше. Накопичення карбонатів у нижніх генетичних горизонтах ґрунту пов’язано з вмістом їх у ґрунтотворній породі, а у верхніх – ще й із життєдіяльністю нижчих і вищих рослин.
У більшості випадків наявність карбонатів позитивно впливає на ґрунтоутворення і родючість ґрунту. Що стосується відношення сільськогосподарських культур, то воно неоднозначне. Для більшості культур СаСО3.у межах 5–10% сприятливий, за вищого вмісту – значно зменшується рухомість більшості мікроелементів, заліза та магнію, що призводить до захворювання рослин хлорозом.
На фоні високого вмісту СаСО3 в ґрунті проявлення хлорозу викликають:
понижена температура та підвищена вологість ґрунту і повітря, ущільнення ґрунту і підґрунтя, яке порушує газообмін та аерацію, ускладнює ріст коренів;
наявність солонцюватості та легкорозчинних солей;
близьке залягання рівня мінералізованих підґрунтових вод та коливання їх дзеркала.
При вмісті в ґрунті карбонатів до 15% вапняковий хлороз у рослин не виявляється, від 15 до 50% при низькій культурі землеробства відмічається у плодових рослин, а понад 50% – у всіх багаторічних культур: плодові, виноград, кущові рослини.
Плодові культури по-різному відносяться до високого вмісту карбонатів у ґрунті. За зменшенням ступеня стійкості до карбонатів їх можна розмістити у наступний ряд: кісточкові - абрикос, слива, вишня, черешня та сім’ячкові – айва, яблуня, груша.
Наявність карбонатів у ґрунті визначають при дії на нього 10%-ним розчином соляної кислоти. За таких умов карбонати «скипають». Реакція протікає за схемою:
СаСО3 + 2НС1 = СаСl2 + Н2О + СО2
Виділення пухирців вуглекислого газу добре помітне, тому якісне визначення наявності карбонатів здійснюють безпосередньо у польових умовах за допомогою розчину соляної кислоти. .
Суть методу. При газоволюметричному методі на ґрунт діють кислотою. Вуглекислий газ, який виділяється, визначають кількісно з урахуванням атмосферного тиску і температури повітря. Далі розраховують кількість карбонатів у вагових відсотках від сухого ґрунту.
Хід аналізу. На аналітичних терезах беруть наважку повітряно-сухого ґрунту, підготовленого до аналізу. Величина наважки від 1 до 5 г залежно від очікуваної кількості карбонатів. Її встановлюють по «скипанню» проби при додаванні 2–3 крапель 10%-ного розчину НCl, враховуючи наступні показники (табл. 40).
40. Інтенсивність скипання соляної кислоти залежно від вмісту карбонатів у ґрунті
«Скипання» |
Вміст СаСО3, % |
Маса наважки, г |
Дуже сильне (бурне) |
>10 |
0,5–0,1 |
Сильне і тривале |
5–10 |
1,0–1,5 |
Помітне, але короткочасне |
5–3 |
1,5–2,0 |
Слабе і короткочасне |
3–2 |
2,0–3,0 |
Дуже слабе і малопомітне |
3–1 |
3,0–5,0 |
Відсутнє (прослуховується слабкий шум) |
<1 |
>5,0 |
Отже, чим менше карбонатів у ґрунті, тим більша наважка для аналізу. Ґрунт вміщають у банку і кальциметр. Туди ж поставити пінцетом тигель з 20 мл 10%-ного розчину НCl.
Градуйовану скляну трубку з’єднати з атмосферою і банкою повернувши триходовий кран. Банку з водою поставити на верхню полку і відкрити зажим. Коли рівень води досягне нульової позначки на градуйованій трубці зажим закрити. Триходовий кран поставити у положення, щоб закрити вихід в атмосферу і лишити прохід з банки до простору над рівнем води у трубці. Банку обережно нахилити й вилити кислоту з тигля на ґрунт. Вуглекислий газ (СО2), який утворюється внаслідок реакції, частково витісняє з трубки воду, рівень якої тут піднімається.
Швидко перенести банку на нижчу полку і відкрити зажим. Воду заливати в банку до тік пір, поки рівні в обох трубках не стануть на одній висоті Закривши зажим, банку стряхнути. Вуглекислий газ (СО2), що виділяється знову змінить положення рівнів води у трубках. Операцію повторювати до тих пір, поки після страхування банки рівень води у трубках буде незмінним. За шкалою на трубці відрахувати об’єм СО2над рівнем води в міліметрах. Виміряти температуру повітря і атмосферний тиск по барометру в мм ртутного стовпа.
Масу виділеного СО2 розрахувати за формулою:
(91)
де Р – маса СО2, який виділився з наважки ґрунту, мг; Р1 – маса 1 мл СО2 за даного тиску і температури (додаток Г); V – об’єм СО2, мл.
Вміст СаСО3 в ґрунті визначити за формулою:
(92)
де А – вміст СаСО3 в ґрунті, % на сухий ґрунт; 2,272 – коефіцієнт перерахунку СО2 у СаСО3; 100 – коефіцієнт перерахунку на 100 г ґрунту; КН2О – коефіцієнт гігроскопічності ґрунту; 0,001 – коефіцієнт перерахунку у грами; р – наважка повітряно-сухого ґрунту, г.
Приклад розрахунків. Наважка повітряно-сухого ґрунту 2 г. Об’єм виділеного СО2 – 25,2 мл. Температура повітря 20°С. Атмосферний тиск 756 мм. Кн2о = 1,03. Згідно з таблицею маса 1 мл СО2 становить 1,867 мг. За формулою 92 розраховуємо масу виділеного СО2, а за формулою 93 – вміст СаСО3 в ґрунті:
Р = 1,867 • 25,2 = 47,05 мг (93)
(94)
Отже, вміст СаСО3 в досліджуваному ґрунті становить 5,51%.
Прилади, посуд і реактиви: кальциметр, барометр, термометр, тигель, дозатор на 20 мл, розчин 10%-ної НСІ.