0715_Samofalova_Pochvovedenie_LabPraktik_2021

Таблица 22

Показатели гумусового состояния почв (по Д.С. Орлову, Л.А. Гришиной)

Лабораторная работа № 9

Определение органического вещества по методу Тюрина

вмодификации Антоновой, Скалабян, Сучилкиной

Вметоде Тюрина и Никитина мокрое озоление органических соединений почвы проводят хромовой смесью при нагревании. При этом температура нагревания и его длительность оказывают существенное влияние на полноту окисления органических соединений. Поскольку условия нагревания не всегда можно строго контролировать, это приводит к снижению воспроизводимости результатов определения углерода. В предлагаемой ниже модификации озоление органических соединений производится в течение более длительного времени, но без нагревания (Антонова и др., 1984).

Ход анализа

1.Навеску почвы ( 0,5 г) берут на аналитических весах из пробы почвы, подготовленной для определения общего содержания углерода органических соединений.

2.Навеску переносят в коническую колбу на 100 см3, приливают из бюретки 20 см3 0,4 н. раствора бихромата калия в концентрированной серной кислоте и оставляют при температуре 18-20°С на 24 ч. Одновременно ставят холостую пробу.

52

3. После этого содержание углерода определяют так, как это принято в методике Тюрина (см. лабораторную работу №8). Результаты определения содержания гумуса в почве записывают по форме, представленной в таблице 21.

Лабораторная работа № 10

Определение органического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО

Метод основан на окислении органического вещества раствором двухромовокислого калия в серной кислоте и последующем определении трехвалентного хрома, эквивалентного содержанию органического вещества, на фотоэлектроколориметре.

Метод не пригоден для проб с массовой долей хлорида более 0,6 % и проб с массовой долей органического вещества более 15 %.

Ход анализа 1. Окисление органического вещества. Массу пробы

почвы или породы для анализа определяют, исходя из предполагаемого содержания органического вещества.

2. Пробы почвы или породы взвешивают с погрешностью не более 1 мг и помещают в пробирки, установленные в штативы. К пробам приливают по 10 см3 хромовой смеси. В каждую пробирку помещают стеклянную палочку и тщательно перемешивают пробу с хромовой смесью.

53

3.Затем штативы с пробирками опускают в кипящую водяную баню. Уровень воды в бане должен быть на 2-3 см выше уровня хромовой смеси в пробирках. Продолжительность нагревания суспензий - 1 ч с момента закипания воды в бане после погружения в нее пробирок. Содержимое пробирок перемешивают стеклянными палочками через каждые 20 мин.

4.По истечение 1 ч штативы с пробирками помещают в водяную баню с холодной водой. После охлаждения в пробирки приливают по 40 см3 воды. Затем из пробирок вынимают палочки, тщательно перемешивают суспензии и оставляют для оседания твердых частиц и полного осветления надосадочной части раствора. Вместо отстаивания допускается проводить фильтрование суспензий через беззольные фильтры (синяя лента).

5.Приготовление растворов сравнения. В девять проби-

рок наливают по 10 см3 хромовой смеси и нагревают их в течение 1 ч в кипящей водяной бане вместе с анализируемыми пробами. После охлаждения в пробирки приливают указанные

втаблице 23 объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя (раствора соли Мора концентрации c [(NH4)2SO4FeSO4∙6H2O]). Растворы тщательно перемешивают.

Таблица 23

Приготовление растворов сравнения

растворов проводят в кювете с толщиной просвечиваемого

54

слоя 1-2 см относительно раствора №1 при длине волны 590 нм. Растворы в кювету фотоэлектроколориметра переносят осторожно, не взмучивая осадка.

Массу органического вещества в анализируемой пробе определяют по градуировочному графику. При построении градуировочного графика по оси абсцисс откладывают массу органического вещества в миллиграммах, соответствующую объему восстановителя в растворе сравнения, а по оси ординат - соответствующее показание прибора.

Массовую долю органического вещества (X) в процентах вычисляют по уравнению:

(20)

где m – масса органического вещества в анализируемой пробе, найденная по графику, мг; К – коэффициент поправки концентрации восстановителя; m1 – масса пробы, мг;

100 – коэффициент пересчета в проценты.

Лабораторная работа № 11

Определение органического вещества по методу Тюрина в модификации Никитина

Одним из главных недостатков оригинального варианта и последующих модификаций метода И.В. Тюрина является нестабильность температуры окисления гумуса при нагревании. Кипение хромовой смеси при окислении гумуса почвы может происходить в интервале от 138 до 160оС, в тоже время хромовая смесь без почвы начинает кипеть при 172°С, кипение делается постоянным при 182оС (Никитин Б.А.,1967).

55

Придержки, касающиеся интенсивности кипения смеси, оговоренные в прописи метода И.В. Тюрина, довольно условны, и это вносит заметную неопределенность в проведение самой ответственной операции при определении гумуса.

Для устранения этого недостатка Б.А. Никитин (1967) предложил проводить сжигание гумуса в сушильном шкафу при температуре 150° С.

Ход анализа

1.Из подготовленной к анализу почвы (просеянной через сито с диаметром отверстий ≤0,25 мм) на аналитических весах берут навеску почвы в зависимости от предполагаемого содержания углерода и переносят в коническую колбу на 100 мл.

2.Приливают 20 мл 0,4 н раствора дихромата калия, осторожно перемешивают содержимое колбы, закрывают маленькой воронкой и ставят в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 160 градусов. В шкаф ставят 10-15 колб, в том числе две колбы с 20 мл хромовой смеси (холостая проба).

3.Колбы нагревают в сушильном шкафу 20 мин при температуре 150°, отсчитывая время нагревания не с момента постановки колб в шкаф, а с момента достижения температуры 150о. Колбы ставят в удалении от стенок шкафа на 3-4 см для обеспечения более равномерного нагрева.

4.После нагревания колбы охлаждают, ополаскивают стенки и воронки небольшим количеством дистиллированной воды, добавляют 5-6 капель фенилантраниловой кислоты и титруют 0,2 н раствором соли Мора.

5.Содержание углерода находятся так же, как и по методу И.В. Тюрина.

В случае, когда применяется спектрофотометрическое окончание, содержимое колб после охлаждения разбавляют дистиллированной водой точно до 50 мл, и дают отстоятся в

56

течение суток. Осторожно отбирают пипеткой раствор над осадком и измеряют его оптическую плотность при длине волны 590 нм. Для сравнения в качестве оптического нуля используют раствор холостой пробы. Лучшие результаты получаются в том случае, когда оптическая плотность лежит в пределах 0,2-0,6.

Содержание углерода находят по калибровочному графику. Для его построения берут 2,5022 г глюкозы или 2,3771 г сахарозы и растворяют в мерной колбе на 1 л; в одном мл такого раствора содержится 1 мг С. В пять колб приливают последовательно 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 мл стандартного раствора глюкозы или сахарозы. Содержимое колб выпаривают досуха на водяной бане и приливают по 20 мл хромовой смеси. Одновременно готовят холостую пробу. Все колбы помещают в сушильный шкаф на 20 мин при температуре 150°. После сжигания содержимое колб разбавляют дистиллированной водой точно до 50 мл и через сутки фотометрируют. По найденным значениям оптической плотности и известному содержанию углерода строят калибровочный график, который проверяют не реже одного раза в месяц.

Содержание углерода находят по формуле:

(21)

где С – содержание углерода в почве, %; а – содержание углерода, найденное по графику (г); m – навеска почвы (г).

При определении углерода в вытяжках формула имеет вид:

где V1 – общий объем вытяжки, мл;

V2 – объем вытяжки, взятый для анализа, мл. Остальные обозначения, как и в предыдущей формуле.

57

Лабораторная работа № 12

Спектрофотометрический метод определения содержания гумуса (Д.С. Орлов, Н.М. Гриндель)

Сущность метода заключается в следующем. При окислении гумуса раствором дихромата калия шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного (Cr2O72-→ 2Сr3+), количество которого будет эквивалентно содержанию углерода органических соединений и других восстановителей в навеске почвы. Поэтому, если нет ограничений (присутствие ионов хлора, закисного железа и марганца), содержание углерода органических соединений можно определить по количеству образовавшегося в процессе реакции окисления Сr3+, используя для этого фотометрический метод.

В пределах видимой части спектра раствор дихромата калия имеет только один четко выраженный максимум поглощения с λmax = 447 нм.

По мере увеличения длины волны оптическая плотность быстро падает, достигая нулевого значения при 570-580 нм. Спектр поглощения раствора восстановленного трехвалентного хрома выглядит иначе.

При переходе от ультрафиолетовой области к видимой оптическая плотность резко падает, достигая минимума при 490-500 нм, а затем вновь увеличивается, достигая максимума поглощения при 584-594 нм, то есть в той области, где поглощение дихромата калия (Cr2O72-) практически равно нулю.

Таким образом, имеется реальная возможность, измерив оптическую плотность раствора при 590 нм, узнать количество восстановленного хрома, эквивалентное общему количеству гумуса (окислителя) в анализируемом образце.

58

Ход анализа

1. Навеску почвы около 0,3 г, взятую на аналитических или торзионных весах (такая навеска, по мнению авторов метода, пригодна для определения при содержании гумуса от 0,6-0,8 до 12 - 13%; при большем или меньшем содержании гумуса навеску изменяют), переносят в коническую колбу на 100 мл и приливают мерным цилиндром 20 мл хромовой смеси. Колбы должны быть проградуированы на объем 100 мл.

2.Осторожно перемешивают содержимое, закрывают горло колбы маленькой воронкой и кипятят ровно 5 мин, как принято в методе Тюрина.

3.После окончания сжигания колбу охлаждают, ополаскивают дистиллированной водой воронку и стенки колбы и доводят общий объем в колбе до 100 мл. Колбу закрывают пробкой, смесь хорошо перемешивают и оставляют на ночь.

4.Отстоявшийся раствор осторожно, чтобы не взмутить осадок, сливают в кювету и определяют оптическую плотность при длине волны 590 нм. «Нуль» прибора устанавливают по холостому раствору.

При содержании гумуса до 6-7% пользуются кюветой 5 см, при большем содержании – кюветой 3 см. Холостым раствором служат 20 мл дихромата калия прокипяченные и разбавленные до 100 мл.

Общая расчетная формула имеет вид:

(23)

где С – содержание углерода, %; D – оптическая плотность;

ελ – коэффициент погашения;

L – длина кюветы, см; m – навеска почвы, г;

Кн2о – коэффициент пересчета на абсолютно сухую почву.

59

Подставляя численные значения ελ (при λ= 590, ελ=0,06983) и размер кюветы, получим:

для кюветы 3 см для кюветы 5 см,

Пример расчета. Определение оптической плотности после окисления органического углерода проведено в кювете размером 5 см. Величина оптической плотности равна 0,15. Коэффициент пересчета на абсолютно сухую почву – 1,02, навеска почвы – 0,228 г. Содержание органического углерода

равно: Содержание гумуса составило:

Гумус = 0,58 ∙ 1,724 = 1,00%.

При работе с другой длиной волны значения коэффициентов погашения находятся по стандартному раствору соли Мора. Для этого в серию колб берут по 20 мл 0,4 н раствора дихромата калия (точно бюреткой), кипятят 5 мин. и по охлаждении в колбы приливают последовательно 1, 2, 5, 10, 25 мл 0,2 н (титрованного) раствора соли Мора. Объем раствора доводят в мерных колбах до 100 мл и измеряют оптические плотности растворов при длине волны, которая будет использована для определения гумуса. Коэффициент погашения определяют по формуле:

D = ελ ∙ C ∙ L,

где D – оптическая плотность,

С – концентрация Сr3+ - иона, L – длина кюветы в см,

ελ – коэффициент погашения при выбранной длине волны. Если концентрацию восстановителя выразить в мг-экв на 100 мл раствора, то можно найти коэффициент погашения

ελ = D/( C ∙ L) мг-экв-1 см-1 100 мл.

60