Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии. Учебник

2. Определение органического вещества в почве

метрологическим и техническим характеристикам и обеспечивающих необходимую точность измерения, а также реактивов и материалов по качеству не хуже вышеуказанных.

Подготовка к анализу

Приготовление хромовой смеси

(40,0±0,1) г тонкоизмельченного двухромовокислого калия помещают в мерную колбу вместимостью 1000 cм3, растворяют в воде, доводя объем до метки, и переливают в фарфоровую кружку. К приготовленному раствору приливают порциями по 100 см3 с интервалом 10–15 мин 1000 cм3 концентрированной серной кислоты. Кружку с раствором накрывают стеклом и оставляют до полного охлаждения.

Раствор хранят в склянке из темного стекла.

Приготовление раствора восстановителя – раствора соли Мора концентрации c [(NH4)2SO4FeSO4 · 6H2O] = 0,1 моль/дм3 илираствора7-водногосернокислогожелеза(II) концентрации c (FeSO4 · 7H2O) = 0,1 моль/дм3

(40,0±0,1) г соли Мора или (27,8±0,1) г 7-водного сернокислого железа (II) растворяют в 700 см3 раствора серной кислоты концентрацииc (1/2 K2SO4) = 1 моль/дм3, фильтруютчерездвойной складчатый фильтр в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят объем до метки водой.

Концентрацию раствора проверяют титрованием по раствору марганцовокислого калия концентрации c (1/5 KMnO4) = = 0,1 моль/дм3, приготовленному из стандарт-титра по ГОСТ 25794.2.

Для титрования в три конические колбы отмеривают бюреткойпо10 см3 приготовленногорастворавосстановителя, приливают по 1 см3 концентрированной серной кислоты, 50 см3 воды и титруют раствором марганцовокислого калия концентрации c (1/5 KMnO4) = 0,1 моль/дм3 до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Для вычисления коэффициента поправки используют среднеарифметическое значение результатов трех титрований.

Коэффициент поправки К вычисляют по формуле

11

Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии

K = VV1 ,

где V1 – объем раствора марганцовокислого калия, израсходованный на титрование, см3;

V – объем раствора восстановителя, отобранный для титрования, см3.

Растворхранятвбутылиизтемногостекла, ккоторойсиспользованием сифона присоединяют бюретку. Для предохранения раствора от окисления кислородом воздуха к бутыли присоединяют склянкуТищенкосщелочнымрастворомсернистокислогонатрия. Коэффициентпоправкипроверяютнережечемчерез3 дня.

Приготовление щелочного раствора сернистокислого натрия

(40,0±0,1) г безводного или (80,0±0,1) г 7-водного сернистокислого натрия растворяют в 700 см3 воды. (10,0±0,1) г гидроокиси калия растворяют в 300 см3 воды. Приготовленные растворы смешивают.

Приготовление растворов сравнения

В девять пробирок наливают по 10 см3 хромовой смеси и нагревают их в течение 1 ч в кипящей водяной бане вместе с анализируемымипробами. Послеохлаждениявпробиркиприливают объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя, указанные в таблице 1.

Таблица 1 – Справочные значения для приготовления раствора сравнения при определении органического вещества в почве

12

2. Определение органического вещества в почве

Растворы тщательно перемешивают барбатацией воздуха.

Построение градуировочного графика

При построении градуировочного графика по оси абсцисс откладывают значения массы органического вещества в миллиграммах, соответствующей объему восстановителя в растворе сравнения, апоосиординат– соответствующиепоказанияприбора.

Проведение анализа

Массу пробы почвы или породы определяют исходя из предполагаемого содержания органического вещества согласно таблице 2, 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. 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. По истечении 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 барбатацией воздуха и оставляют для оседания твердых частиц и полного осветления надосадочной части раствора. Вместо отстаивания допускается проводить фильтрование суспензий через беззольные фильтры «синяя лента».

Таблица 2 – Справочные значения для определения массы пробы в зависимости от массовой доли органического вещества

13

Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии

Фотометрирование растворов проводят на спектрофотометре в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1–2 см относительно раствора сравнения N 1 при длине волны 590 нм или на фотоэлектроколориметре, используя оранжево-красный светофильтр с максимумом пропускания в области 560–600 нм. Растворы в кювету спектрофотометра (фотоэлектроколориметра) переносят осторожно, не допуская взмучивания осадка.

Обработка результатов

Массу органического вещества в анализируемой пробе определяют по градуировочному графику.

МассовуюдолюорганическоговеществаX, %, вычисляютпо формуле

X = m K 100, m1

где m – масса органического вещества в анализируемой пробе, найденная по графику, мг;

K – коэффициент поправки концентрации восстановителя;

m1 – масса пробы, мг;

100 – коэффициент пересчета в проценты. Допускаемые относительные отклонения от аттестованного

значения стандартного образца для двусторонней доверительной вероятности Р = 0,95 указаны в таблице 3.

Таблица 3 – Допускаемые относительные отклонения в зависимости от массовой доли органического вещества

14

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТНОГО АЗОТА

ВПОЧВЕ

Определение нитратов в почве осуществляется ионометрическим методом, который распространяется на почвы, вскрышные и вмещающие породы, и позволяет проводить определения массовой доли нитратов при почвенном, агрохимическом, мелиоративном обследовании угодий, контроле за состоянием почв, а также при проведении других изыскательских и исследовательских работ. Метод описан в ГОСТ 26951–86.

Метод не распространяется на анализ проб с массовой долей иона хлорида, в 50 раз превышающей массовую долю нитратов.

Сущностьметодазаключаетсявизвлечениинитратовраствором алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1% или растворомсернокислогокалияконцентрацииc (1/2 K2SO4) = 1 моль/дм3 (1 н.) при соотношении массы пробы почвы и объема раствора 1:2,5 и последующем определении нитратов в вытяжке с помощью ионоселективного электрода.

Отбор проб

Пробы почвы анализируют в состоянии естественной влажности, но не более чем через 5 ч после их отбора или доводят до воздушно-сухого состояния путем подсушивания при температуре до 40 °С.

Допускается хранение проб в состоянии естественной влажности не более 2 суток при температуре 1–5 °С, после чего они должны быть проанализированы или высушены.

Пробы в воздушно-сухом состоянии измельчают, пропускают через сито с круглыми отверстиями диаметром 1–2 мм и помещают в коробки или пакеты. Пробу на анализ из коробки отбирают шпателем или ложкой, предварительно перемешав почву на всю глубину коробки. Из пакетов пробу высыпают на ровную поверхность, тщательно перемешивают, распределяют слоем не более 1 см и отбирают не менее чем из пяти точек пробу для анализа массой 20,0 г.

15

Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии

Пробы в состоянии естественной влажности тщательно перемешивают, распределяют слоем толщиной не более 1 см на ровной поверхности и отбирают не менее чем из десяти точек пробу для анализа массой 20,0 г. Аналогично отбирают для определения влажности пробу массой 5–10 г.

Аппаратура и реактивы

Иономер или рН-метр-милливольтметр с погрешностью измерений не более 5 мВ.

Электрод нитратный ионоселективный типа ЭИМ-I, ЭИМII, ЭМ-NО-01 или электрод, имеющий такие же технические и метрологические характеристики.

Электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792–72 или электрод, имеющий такие же технические и метрологические характеристики.

Мешалка лабораторная электромеханическая или встряхиватель с возвратно-поступательным движением с частотой колебаний не менее 75 мин.

Термостат с автоматической регулировкой температуры в пределах (105±5) °С.

Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г и 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104–80.

Весыквадрантныесустройствомпропорциональногодозирования ВКПД-40 г с погрешностью дозирования не более 2 %.

Дозаторыспогрешностьюдозированиянеболее1 % илицилиндрыисполнения1 или2 вместимостью50 см3 поГОСТ1770–74.

Колбы мерные исполнения 1 или 2, 2-го класса точности, вместимостью 1000 см по ГОСТ 1770–74.

Пипетки и бюретки исполнения 1, 2, 3, 4, 5, 2-го класса точности по ГОСТ 20292–74.

Стаканы химические исполнения 1 или 2, вместимостью

50 см3 по ГОСТ 25336–82.

Кассеты десятипозиционные с технологическими емкостями или колбы конические исполнения 1 или 2, вместимостью

250 см3, по ГОСТ 25336–82.

Бумага фильтровальная по ГОСТ 12026–76.

16

3. Определение нитратного азота в почве

Квасцы алюмокалиевые, ч. д. а., по ГОСТ 4329–77. Калий азотнокислый, х. ч., по ГОСТ 4217–77. Калий хлористый, х. ч., по ГОСТ 4234–77.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709–72.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145–74, ч. д. а., раствор концентрации c (1/2 K2SO4) = 1 моль/дм3.

Подготовка к анализу

Приготовление раствора алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1 %

Готовятизрасчета10 галюмокалиевыхквасцов, взвешенных с погрешностью не более 0,1 г на 1000 см3 раствора.

Приготовление растворов сравнения

Приготовление раствора концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3

(pC NO3 = 1)

10,11 г азотнокислого калия, высушенного до постоянной массы при температуре (105±5) °С, взвешивают с погрешностью не более 0,01 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в экстрагирующем растворе, доводя объем до метки.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 г. При появлении мути или осадка раствор заменяют свежеприготовленным.

Приготовление раствора концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3

(pC NO3 = 2)

Готовят 10-кратным разбавлением раствора, приготовленного по концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3 (pC NO3 = 1), экстрагирующим раствором в день проведения анализа.

Приготовление раствора концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3

(pC NO3 = 3)

Готовят 10-кратным разбавлением раствора, приготовленного по концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3 (pC NO3 = 2), экстрагирующим раствором в день проведения анализа.

Приготовление раствора концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3

(pC NO3 = 4)

Готовят 10-кратным разбавлением раствора, приготовленного по концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3 (pC NO3 = 3), экстра-

17

Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии

гирующим раствором. Раствор готовят в день проведения анализа.

Приготовление приэлектродного раствора

10,11 г азотнокислого калия и 0,37 г хлористого калия, взвешенных с погрешностью не более 0,01 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 г. При появлении мути или осадка раствор заменяют свежеприготовленным.

Подготовка электродов к работе

Новый нитратный ионоселективный электрод тщательно промывают дистиллированной водой и ополаскивают приэлектроднымраствором. Затемэлектродзаполняютприэлектродным раствором и выдерживают в течение 24 ч в растворе концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3. После этого электрод помещают на 10 мин в дистиллированную воду, промокают фильтровальной бумагой и проверяют его функцию, используя растворы сравнения. В диапазоне от 2 до 4 единиц pC NO– электрод должен иметь линейную функцию с наклоном (56±3)3 мВ на единицу pC NO . Если характеристика отличается от заданной, электрод непри3- годен для работы. В перерывах между работой электрод хранят в растворе концентрации NO3– = 0,1 моль/дм3.

Электрод сравнения готовят к работе в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. В перерывах между работой электрод хранят в дистиллированной воде. Первичная и периодическая поверка электрода – по ГОСТ 8.149–75.

Проведение анализа

Пробы почвы массой 20,0 г взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и помещают в технологические емкости или конические колбы. К пробам приливают по 50 см3 экстрагирующего раствора. Пробу с раствором перемешивают на электромеханической мешалке или встряхивателе в течение 3 мин. Полученные суспензии используют для определения нитратов.

18

3. Определение нитратного азота в почве

При использовании весов с устройством пропорционального дозирования экстрагента допускается отбор пробы массой 15,0–25,0 г. Допускается пропорциональное изменение массы пробы почвы и объема экстрагирующего раствора при погрешности дозирования не более 2 %.

Перед измерением нитратный ионоселективный электрод тщательно ополаскивают дистиллированной водой и выдерживают его в дистиллированной воде в течение 10 мин.

При непосредственном определении pC NO– прибор настраи-

3

вают по растворам сравнения с pC NO равными 4 и 2, используя

3

для контроля раствор с pC NO равной 3. При этом отклонения

3

значений pC NO не должны превышать 0,02 единицы pC NO от

3 3

номинального значения контрольного раствора сравнения. При измерении в милливольтах электродную пару погружа-

ют в растворы сравнения, начиная с меньшей концентрации, и определяют ЭДС.

После градуировки прибора электроды тщательно ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и приступают к определению нитратов в суспензиях.

Перед измерениями суспензии взбалтывают. Электродную пару погружают в суспензию и считывают показания прибора не ранее чем через 1 мин после прекращения заметного дрейфа показаний прибора.

Настройку прибора проверяют по растворам сравнения не менее трех раз в течение рабочего дня, используя каждый раз свежие порции растворов сравнения. Температура анализируемых вытяжек и растворов сравнения должна быть одинаковой.

Обработка результатов

ПринепосредственномизмеренииpC NO массовуюдолюазота нитратов в почве в миллионных долях3определяют с помо-

щью таблицы 4 пересчета по величине pC NO .

3

При измерении в милливольтах по результатам определения ЭДС в растворах сравнения строят градуировочный график в линейном масштабе.

19

Лабораторные методы определения показателей почвенного плодородия. Термины и определения в агрохимии

Таблица 4 – Пересчет pC NO3 в массовую долю азота нитратов в почве, млн-1 (мг на 1 кг почвы)

ПоосиабсциссоткладываютзначенияpC NO растворовсравнения, a пo оси ординат – соответствующие им3 показания прибора (мВ). По градуировочному графику определяют значения

pC NO анализируемых суспензий.

3

Массовую долю азота нитратов в миллионных долях в почве

определяют по величине pC NO с помощью таблицы 4.

3

При построении градуировочного графика масштаб выбирают такой, чтобы длина оси абсцисс была равна 20 см, а оси ординат – 15–20 см. Построение градуировочного графика проводят по результатам единичных определений.

При анализе проб в состоянии естественной влажности результат анализа пересчитывают на сухое состояние, умножая на коэффициенты K1 и K2, учитывающие массовую долю влаги в почве и увеличение объема экстрагирующего раствора, взаимодействующего с анализируемой пробой, за счет содержащейся в почве влаги, которые вычисляют по формулам:

20