Практические занятия по почвоведению, рекультивации и мелиорации ландшафта. Учебное пособие

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

месей (сероводорода, сульфита, закисного железа и др.), поглощаю- щих кислород.

Прибольшомколичествеорганическихпримесейтребуетсяанализ воды по микробиологическим показателям. Величина окисляемости выражается в мг/л кислорода, который расходуется на окисление ве- ществ, содержащихся в одном литре воды. Различают бихроматную и перманганатную окисляемость [1].

Ход работы

1.5 млисследуемойводыприлитьвпробирку, добавить0,3 млрас- твора H2SO4 (1 : 3) и 0, 5 мл 0,01 Н раствора перманганата калия.

2.Смесь перемешать, оставить на 20 минут.

3.Поцветураствораоценитьвеличинуокисляемостипотаблице8.

4.Сделать вывод о пригодности поливной воды по данному по- казателю.

Задание 4. Определение хлор-иона в поливной воде [6].

Ход работы

1.Вмерныйцилиндрна100 млналивают10 млисследуемойводы и доводятдо 100 мл дистиллированной водой.

2.Водупереносятвколбудлятитрования(коническаяна100 мл), добавляют туда 6 капель индикатора хромовокислого калия

K2CR2O и титруют 0,01 Н раствором AgNO3 (азотнокислого серебра) до мутно-оранжевой окраски.

41

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

3. Содержание хлор-иона в воде вычислить по формуле

где V – количество мл раствора азотнокислого серебра, израсходо- ванного натитрование исследуемой пробы воды;

k – поправочный коэффициент к раствору азотнокислого серебра; N – нормальность раствора азотнокислого серебра;

W – количество испытуемой воды, взятой длятитрования.

Титрование– постепенноесмешиваниевеществдополногоокон- чания реакции (до достиженияточки эквивалентности).

Титрант– рабочий раствор с точно известной концентрацией, ко- торый приливают.

Титруемый раствор – раствор, к которому приливается титрант. Объем титруемого раствора, который подвергается титрованию, на-

зывается аликвотной частью или аликвотным объемом.

Бюретка с AgNO3

Колба для титрования

Рис. 2. Схематитрования. http://and.blog-abitov.ru/titrovanie-posudaAnd.blog-abitov.ru

42

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

4.Сделать вывод о возможности применения поливной воды по данному показателю.

Задание для самостоятельной работы. Используя материал лек-

ций, учебника [7] и пособия [9], самостоятельно ответить на вопросы.

Вопросы к теме 4

1.Какие источники для полива вы можете назвать?

2.Сколько показателей качества поливной воды содержит ГОСТ?

3.Чтотакое органолептические свойства воды?

4.Какиехимическиесвойстваполивнойводывыможетеназвать?

5.Почему поливные воды по многим показателям имеют более жесткие нормативы, чем питьевая вода?

Тема 5. Анализ почвенной вытяжки

Задание 1. Приготовление почвенной вытяжки [6].

При подготовке к мелиоративным работам, особенно связанным с химической модификацией мелиорации, в обязательном порядке делают анализ водной вытяжки. В водной вытяжке определяют:

1)сухой остаток, т. е. общую сумму водорастворимых веществ (дает косвенное представление о концентрации почвенного раствора);

2)прокаленныйостаток, т. е. общуюсуммуминеральныхводорас- творенных веществ;

3)щелочность и кислотность;

4) катионы и анионы (Са2+, Мg2+, К+, Nа+, СО32–, НСО3–, Сl–,

SО4 2–, NО3–).

Ход работы

1.Из средней пробы воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с отверстиями 1 мм, отвесить на технохимических весах в фарфоровой чашке 100 г почвы и осторожно (через во- ронкусширокойикороткойтрубкой) пересыпатьвстеклянную банку с притертой пробкой.

2.В банку прилить 500 мл дистиллированной воды.

3.Содержимое банки встряхнуть в течение 3 мин и немедленно отфильтроватьвзаранееприготовленнуюколбучерезплотный складчатый фильтр, перенося на него всю почву. Если первые

43

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

порции фильтрата окажутся мутными, то их вылить обратно на фильтр.

4.Полученный фильтрат сразу же подвергнуть анализу (через 1–2 дня после приготовления водные вытяжки загнивают).

Задание 2. Качественноеопределениевпочвеннойвытяжкеионов хлора и сульфат-иона (рис. 3а, 3б).

В две пробирки налитьдо 1/2 объема почвенную вытяжку исследу- емого образца. В одну пробирку добавить несколько капель раствора хлорида бария BaCl2. При наличии белого творожистого осадка суль- фата бария сделать вывод о наличии сульфат-иона в вытяжке.

Рис. 3а. Качественная реакция на ион SO42– .

Презентация исследовательской работы по химии на тему «Минеральная вода» https://infourok.ru/prezentaciya-issledovatelskoy-raboti-po-himii-na-temu-mineralnaya- voda-723619.html

Во вторую пробирку прилить несколько капель раствора нитрата серебра (AgNO3). При выпадении белого осадка хлорида серебра сде- лать вывод о наличии хлор-иона в вытяжке.

Рис. 3б. Качественная реакция на ион Cl–.

Презентация исследовательской работы по химии на тему «Минеральная вода» https://infourok.ru/prezentaciya-issledovatelskoy-raboti-po-himii-na-temu-mineralnaya- voda-723619.html

44

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

Задание 3. Определение рН почвенной вытяжки с помощью при- бора Алямовского.

Прибор Алямовского (рис. 4) представляет собой цветную шкалу рН, состоящую из ряда колб, внутри которых находятся раствор со- ляной кислоты известной концентрации и универсальный индика- тор, изменяющий цвет раствора в зависимости от его кислотности (щелочности). С помощью прибора можно определятьрН прозрачной вытяжки.

Рис. 4. Прибор Алямовского. http://stroydombystro.ru

Ход работы

1.В пробирку налить до 1/2 объема почвенную вытяжку исследу- емого образца.

2.Добавить 2–3 капли универсального индикатора.

3.Сравнив цвет раствора со шкалой прибора, определить рН вы- тяжки.

4.В зависимости от величины рН выбрать дальнейшее направле- ние анализа.

1)Вслучаекислойреакциипочвеннойвытяжки(рН3–6,5) – опре-

деление гидролитической кислотности и расчет дозы извести, необходимой для известкования.

2)В случае щелочной реакции (рН 7,5–9) – определение щелочно- сти вытяжки. При нейтральной реакции (рН 6,8–7,3) сделать вывод о нейтральном виде засоления.

3)Если качественно определено наличие хлор-иона в почвенной вытяжке, провести количественное определение хлор-иона.

45

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Задание 4. Кондуктометрический анализ почвенной вытяжки (см. раздел 2, задание 1).

Кондуктометрический анализ водной вытяжки производится ана- логично кондуктометрическому анализу поливной воды. Однако при использовании прибора «Экотест 01» необходимо после полу- чения фильтрата произвести 5-кратное разбавление пробы образца. После выполнения анализа необходимо сделать вывод о степени ми- нерализации вытяжки и необходимости проведения мелиоративных мероприятий (табл. 9).

К засоленным и подверженным засолению относятся земли, содер-

жащие в почвах, грунтах или грунтовых водах соли, вредные для раз- вития сельскохозяйственных культур или ухудшающие свойства почв.

Предельная концентрация солей в почве, выше которой начинается уг- нетение растений, называется порогом токсичности солей. Величина порога токсичности зависит от водного режима почв, типа засоления ивидасельскохозяйственнойкультуры. Сумматоксичныхсолейравна

Ионы Cl, Na, Mg относятся к категориитоксичных.

Наиболее вредные среди водорастворимых солей: NaCl, Na2SO4, Na2CO3, MgCl2, MgSO4, CaCl2.

46

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

Задание 5. Определение щелочности водной вытяжки. Материалы и оборудование: приготовленная водная вытяжка, ко-

нические колбы вместимостью 100 и 250 мл, пипетки, бюретки. Реактивы

1.0,01 М раствор Н2SO4.

2.0,02 М раствор NаОН.

3.1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина.

4.Метилоранж.

Пояснения к заданию. Различают два вида щелочности водной вытяжки – общую и щелочность от нормальных карбонатов. Общая щелочность обусловлена наличием как карбонатов щелочных метал- лов (главным образом Nа2СО3), так и бикарбонатов щелочных и ще- лочноземельных металлов (главным образом Са(НСО3)2 и NaНСО3). Щелочность от нормальных карбонатов обусловлена только карбо- натами щелочных металлов. Щелочная реакция почвенной вытяж- ки свидетельствует об опасном характере засоления почв, особенно при повышенной концентрации натрийсодержащих солей, в част- ности карбоната натрия Nа2СОз (содовое засоление). При этом воз- никает необходимость применения способов химической мелиорации земель. При внесении в почву кальцийсодержащих мелиорантов

происходят реакции, в результате которых ионы натрия в ППК заме- няются ионами кальция.

Реакции при внесении гипса СаSO4·2H2O всегда сочетаются с про- мывкой [9].

[ППК]2Na+ СаSO4·2H2O + Na2SO4 + [ППК]Са2+ + 2H2O;

промывка

[ППК]Mg2+ СаSO4·2H2O MgSO4 + [ППК]Са2+ + 2H2O;

промывка

Na2СO3 + СаSO4·2H2O Na2SO4 + СаСO3 + 2H2O;

промывка

2NaHСO3 + СаSO4·2H2O Na2SO4 + Са(HСO3)2 + 2H2O.

Ход работы

I. Определение щелочности, вызываемой нормальными карбона- тами [6].

1.Взять пипеткой 25 мл водной вытяжки, перенести ее в кониче- скую колбу вместимостью 100 мл.

2.Прибавить две капли фенолфталеина. (Появление красной окраски свидетельствует о наличии нормальных карбонатов.)

47

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

3.Оттитровать раствор (в случае появления красной окраски) 0,01 М раствором Н2SO4 до обесцвечивания (рис. 2).

4.Вычислитьщелочность, вызываемуюнормальнымикарбонатами (х), вмиллимоляхна100 гвоздушно-сухойпочвыпоформуле

где а – объем титрованного раствора Н2SO4, затраченного при ана- лизе, мл;

b – объем вытяжки, взятой длятитрования, мл; с– навеска почвы, г;

М– молярностьтитрованного раствора Н2SO4;

V – объем воды, взятой для приготовления водной вытяжки, мл; 2 и 100 – коэффициенты для перевода бикарбонатов в карбонаты

и пересчета на 100 г почвы.

Вычислить процентное содержание иона СО3 (число миллимолей СO32– х 0,06).

II. Определение общей щелочности [6].

1.В колбу, в которой определяли щелочность, обусловленную нормальными карбонатами, прибавить 2 капли метилоранжа.

2.Содержимое колбы оттитровать 0,01 М раствором Н2SO4 до пе- рехода желтой окраски в розовую. Если водная вытяжка окра- шивается от метилоранжа в розовый цвет (т. е. имеет кислую реакцию), в ней определяют активную кислотность.

3.Вычислить общую щелочность (х) в миллимолях на 100 г воз- душно-сухой почвы по формуле

где а – объем титрованного раствора Н2SО4, затраченного на опре- деление щелочности, вызванной нормальными карбонатами, мл;

b – объем вытяжки, взятой длятитрования общей щелочности, мл; с– навеска почвы, г;

k – объемтитрованного раствора Н2SO4, затраченного на определе- ние щелочности, обусловленной бикарбонатами, мл;

М– молярная концентрациятитрованного раствора Н2SO4; V – объем воды для приготовления вытяжки.

4.Вычислитьпроцентное содержание ионов НСО3– (число милли- молей НСО3– х 0,061).

48

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

Задание 6. Определение хлор-иона [6].

Ход работы

1.В ту же колбу, где проводилось определение щелочности, при- бавить 1 мл 10-процентного раствора К2СrO4.

2.Содержимое колбы оттитровать 0,02 М раствором АgNО3 до по- явления оранжево-красной окраски.

3.Вычислитьколичество хлор-иона (х) в миллимолях по формуле

где а– объем 0,02 М раствора АgNО3, затраченного натитрование; b – объем вытяжки, взятой для определения хлор-иона, мл;

с– навеска воздушно-сухой почвы, г;

М – молярная концентрация раствора АgN03; V – объем воды для водной вытяжки.

4.Вычислить процентное содержание ионов хлора (х Cl– х 0,0355). Исходя из результатов анализа почвенной вытяжки, сделать приблизительный вывод о типе засоления и необходимости мелиоративных мероприятий на данном типе почв, используя данныетаблиц 10 и 11.

Таблица 10

Тип и степень засоления нейтрально засоленных земель [9]

49

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Таблица 11

Тип и степень щелочного засоления земель [9]

Задание для самостоятельной работы. Используя лекционный материал, практикумипособие[9], ответитьнапредлагаемыевопросы.

Вопросы к теме 5

1.Как приготовить почвенную вытяжку для последующих ана- лизов?

2.Что такое качественные реакции и каков принцип их про- ведения?

3.Какая качественная реакция на хлор-ион вам известна?

4.Какая качественная реакция на сульфат-ион вам известна?

5.Какой допустимый предел общей минерализации почв по кон- дуктометрическому анализу?

6.Как определитьтип засоления по результатам анализа почвен- ной вытяжки?

7.Какойтип засоления считают нейтральным?

8.Какойтип засоления относят к щелочномутипу?

9.Какие способы химической мелиорации вы знаете?

Тема 6. Рекультивация нарушенных земель

На общем фоне все обостряющейся в наше время угрозы глобально- гоэкологическогокризисаоченьважноеместоначинаетзаниматьпроб- лема деградации почв и их рекультивация, а также вопросы разруше- ния почв и их воссоздания. Важность этой проблемы определяется тем, чтобезпреодоленияпроцессадеградациипочвисохраненияпочвенно- гопокровапутемпроведениярекультивационныхработневозможносо- хранить ни растительный и животный мир, ни чистоту воды и воздуха, нивцеломнормальноефункционированиебиосферы, втомчислеипе-

50