- •Практическое руководство по химии почв
- •Введение
- •Раздел I. Валовой анализ
- •1.1. Способы разложения почв
- •1.1.1. Разложение почв кислотами.
- •1.1.2. Разложение почв сплавлением.
- •1.1.3. Разложение почвы спеканием.
- •1.2. Определение гигроскопической влажности
- •1.3. Определение потери при прокаливании
- •1.4. Спекание почвы с содой
- •1.5. Анализ элементного состава почв
- •1.5.1. Определение кремния желатиновым методом
- •Пример расчета. Для спекания взято 1,0224 г прокаленной почвы. Прокаленный осадок SiO2 весит 0,8014 г. Содержание SiO2 равно:
- •1.5.2. Определение полуторных оксидов гравиметрическим методом
- •1.5.3. Определение железа фотометрическим методом
- •1.5.4. Определение алюминия фотометрическим методом
- •1.5.5.Вычисленное содержание алюминия по разности
- •1.5.6. Определение кальция и магния комплексонометрическим методом
- •1.5.6.1. Определение кальция
- •1.5.6.2. Определение суммы кальция и магния
- •1.5.7. Пероксидный метод определения титана
- •1.5.8. Определение фосфора фотометрическим методом
- •1.6. Способы выражения результатов валового анализа
- •1.7. Пересчеты данных валового анализа
- •1.8. Использование данных валового анализа
- •1.8.1. Использование элементного состава для суждения о генезисе почв.
- •1.8.2. Использование элементного состава для оценки потенциального плодородия почвы.
- •1.8.3. Использование данных элементного состава для расчета молекулярных отношений
- •1.8.4. Использование данных элементного состава для расчета запасов химических элементов
- •Пример расчета. Найти запас SiO2 в т/га если его содержание равно 80,63 %, плотность сложения почвы 1,18 г/см3, мощность слоя 9 см.
- •1.8.5. Использование данных элементного состава при изучении биологического круговорота веществ
- •1.8.6. Использование данных элементного состава для
- •1.8.6.1. Метод прямого сравнения
- •1.8.6.2. Методы стабильного компонента
- •1.8.6.2.1. Метод молекулярных отношений
- •1.8.6.2.2. Метод элювиально-аккумулятивных (еа) коэффициентов
- •1.8.6.2.3. Метод баланса веществ
- •1.8.7. Использование данных элементного состава для диагностики минералов илистой фракции.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв
- •2.1. Метод водной вытяжки
- •2.1.1. Влияние солей на сельскохозяйственные культуры
- •2.1.2. Достоинства и недостатки водной вытяжки как метода изучения засоленных почв
- •2.1.3 Анализ водной вытяжки
- •2.1.3.1. Определение величины рН водной вытяжки
- •2.1.3.2. Определение величины сухого остатка
- •2.1.3.3. Определение величины прокаленного остатка
- •2.1.3.4. Определение щелочности от растворимых карбонатов
- •2.1.3.5. Определение общей щелочности
- •2.1.3.6. Определение хлорид-ионов
- •2.1.3.7. Определение сульфат-ионов
- •2.1.3.8. Определение ионов кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.1.3.8.1. Определение кальция
- •2.1.3.8.2. Определение суммы кальция и магния
- •2.1.3.9. Определение натрия и калия
- •2.1.3.9.1. Определение натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.1.3.9.2. Определение содержания натрия и калия по разности
- •Форма 4. Данные анализа водной вытяжки
- •2.1.4. Интерпретация данных водной вытяжки
- •2.1.4.1. Характеристика солевого режима почв по величине сухого остатка
- •2.1.4.2. Оценка химизма (типа) засоления почв.
- •2.1.4.2.1. Общие принципы оценки химизма засоления почв
- •2.1.4.2.2. Оценка степени засоления почв по содержанию токсичных ионов
- •2.1.4.2.3. Оценка степени засоления почв по «суммарному эффекту» токсичных ионов
- •2.1.5. Расчет промывной нормы
- •2.2. Катионообменная способность почв
- •2.2.1. Общие представления о катионообменной
- •2.2.2. Методы определения катионообменной способности почв
- •2.2.2.1. Оценка эффективной емкости катионного обмена
- •2.2.2.2. Определение стандартной емкости катионного обмена по Бобко-Аскинази в модификации цинао
- •2.2.2.3. Определение суммы обменных оснований методом Каппена-Гильковица
- •2.2.2.4. Определение гидролитической кислотности
- •2.2.2.5. Определение обменных катионов по методу Пфеффера в модификации в.А. Молодцова и и.В. Игнатовой
- •2.2.2.5.1. Определение кальция комплексонометрическим методом
- •2.2.2.5.2. Определение суммы кальция и магния комплексонометрическим методом
- •2.2.2.5.3. Определение натрия и калия методом фотометрии пламени
- •2.2.3. Использование результатов определения катионообменной способности почв
- •2.2.3.1. Вычисление степени насыщенности почв основаниями
- •2.2.3.2. Расчет дозы извести
- •2.2.3.3. Вычисление степени солонцеватости почв
- •2.2.3.4. Расчет дозы гипса
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел III. Органическое вещество почвы
- •3.1. Подготовка почвы для определения содержания и состава гумуса
- •3.2. Методы определения содержания общего гумуса почвы
- •3.2.1. Прямые методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы.
- •3.2.2. Косвенные методы определения содержания углерода органических соединений (гумуса) почвы
- •3.2.2.1. Определение гумуса методом и.В.Тюрина в модификации в.Н.Симакова
- •3.2.2.2. Другие модификации метода и.В. Тюрина.
- •3.2.2.2.1. Спектрофотометрический метод определения содержания гумуса (д.С. Орлов, н.М. Гриндель)
- •3.2.2.2.2. Определение содержания органического углерода почвы методом и.В.Тюрина в модификации б.А.Никитина.
- •3.3. Методы определения общего содержания азота почвы.
- •3.3.1. Определение общего содержания азота методом Кьельдаля.
- •3.3.2. Определение общего содержания азота микрохромовым методом и.В. Тюрина.
- •3.4. Использование данных по содержанию общего гумуса и азота
- •3.4.1. Расчет отношения c:n
- •3.4.2. Вычисление запасов гумуса, углерода и азота.
- •3.5. Методы определение группового и фракционного состава гумуса.
- •3.5.1. Определение группового и фракционного состава гумуса по методу и.В. Тюрина в модификации в.В.Пономаревой и т.А.Плотниковой
- •3.5.2. Определение группового и фракционного состава гумуса по модифицированной схеме в.В.Пономаревой и т.А. Плотниковой (т.А. Плотникова, н.Е. Орлова, 1984).
- •Ход анализа
- •3.5.3. Ускоренный пирофосфатный метод определения состава гумуса по м.М. Кононовой и н.П. Бельчиковой
- •3.6. Методы изучения некоторых свойств гумусовых кислот при анализе фракционно-группового состава гумуса
- •3.6.1. Определение порога коагуляции гуминовых кислот.
- •3.6.2. Оптические свойства гумусовых веществ.
- •3.6.2.1. Электронные спектры поглощения гумусовых веществ
- •3.6.2.2. Определение коэффициента цветности q4/6
- •3.6.3. Гель-хроматография гумусовых веществ
- •3.7. Показатели гумусового состояния почв
- •Продолжение таблицы 31
- •3.8. Методы определения содержания и состава органического вещества в болотных торфяных почвах.
- •3.8.1. Определение потери при прокаливании и зольности торфа.
- •3.8.2. Одновременное определение общего содержания углерода и азота в торфяных почвах методом Анстета в модификации в.В. Пономаревой и т. А. Николаевой
- •Вычисление результатов анализа
- •Для анализа используют следующие реактивы:
- •3.8.3. Определение общего содержания азота в растительных материалах (торфах, лесных подстилках и пр.) методом к.Е. Гинзбурга и г.М. Щегловой
- •3.8.4. Определение содержания органического азота в вытяжках из торфов микрохромовым методом и.В. Тюрина
- •3.8.5. Определение состава органического вещества торфяно-болотных почв по методу в.В. Пономаревой и т.А. Николаевой.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Раздел I. Валовой анализ ……………………………………
- •Раздел II. Ионно-солевой комплекс почв ……………………
- •Раздел III. Органическое вещество почв
Раздел I. Валовой анализ
Наиболее полное представление о химическом составе почвы дает валовой анализ.
Валовой анализ – комплекс определений позволяющих установить элементный состав почвы, т.е. получить представление об общем или валовом содержании в почве химических элементов не зависимо от того в виде каких соединений они присутствуют в почвах.
Валовой анализ включает определение содержания гигроскопической воды, потери при прокаливании, содержания органического углерода и азота, а также содержания элементов, входящих в состав минеральной части почвы: Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P, S, Ti, Mn. Сумма оксидов этих элементов обычно составляет более 99% минеральной части почв. В карбонатных почвах, кроме того, определяют содержание СО2 карбонатов.
В зависимости от целей и задач исследования валовой анализ может быть полным, т.е. состоять из определения всех указанных выше элементов, или сокращенным когда определяются только те элементы, которые в процессе почвообразования в наибольшей степени выносятся или накапливаются в почвенном профиле. В ряде случаев ограничиваются определением валового содержания Si, Al, Fe, Ca, Mg. При оценке техногенного загрязнения почв набор определяемых элементов иной и зависит от состава загрязняющих веществ.
Принципиально возможен валовой анализ почвы в твердом состоянии с помощью эмиссионного спектрального, рентгенфлуоресцентного и др. методов анализа. Однако в лабораториях не всегда имеется соответствующая аппаратура и не всегда удовлетворяет точность получаемых результатов. Значительно чаще при валовом анализе используют методы, позволяющие анализировать растворы. К ним относятся классические химические, спектрофотометрические, атомно-абсорбционный и др. методы. Поскольку минеральная часть твердой фазы почвы преимущественно состоит из компонентов не растворимых ни в кислотах, ни в щелочах, то первым этапом валового анализа является разложение почвы.
1.1. Способы разложения почв
Под разложением понимают процесс, в результате которого минералы, входящие в состав почвы, переходят в форму соединений, способных растворяться в воде или кислотах.
Способность минералов к разложению определяется их составом и, кроме того, зависит от свойств металлов, входящих в их кристаллические решетки. Минерал разлагается тем легче, чем меньше доля в его составе приходится на SiO2 или чем меньше отношение SiO2 к сумме оксидов металлов и чем более основной характер имеют входящие в его состав металлы. Например, силикат натрия растворяется в воде, силикат кальция легко разлагается кислотами, а на силикат алюминия (Al2SiO5) кислоты почти не действуют.
В валовом анализе почв используют методы кислотного разложения, сплавление и спекание.
1.1.1. Разложение почв кислотами.
Для разложения почв используют различные минеральные кислоты – HCl, HNO3, H2SO4, HClO4 HF. Кислоты в зависимости от их природы и концентрации могут проявлять окислительные свойства. Это характерно для концентрированной серной и азотной кислоты, горячей концентрированной хлорной кислоты.
Хорошим растворителем является горячая концентрированная хлорная кислота, но в присутствии органических веществ окислительный процесс может происходить с взрывом.
При определении элементного состава почв, в частности микроэлементов, применяют разложение почв смесью кислот HCl, HNO3 и H2SO4. Для более полного и быстрого разложения почвы применяют автоклавы. Однако эти приемы не позволяют добиться полного разложения почвы.
В тех случаях, когда необходимо нацело разложить почву и не нужно определять кремний, разложение почвы проводят смесью фтористоводородной (плавиковой) кислоты с серной или азотной кислотами. Разложение силикатов плавиковой кислотой происходит следующим образом:
K2Al2SiO6 + 32 HF = 6SiF4↑ + 2KF + 2AlF3 + 16H2O.
Образующийся в процессе реакции летучий четырехфтористый кремний (SiF4) при выпаривании выделятся из раствора в газообразном виде. В присутствии серной кислоты образующиеся фториды металлов разлагаются и переходят в сульфаты:
2KF + H2SO4 = K2SO4 + 2HF,
2AlF3 + 2H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6HF.
Однако некоторые силикаты – топаз, андалузит, силлиманит и разновидности турмалина не полностью разлагаются плавиковой кислотой. Кроме того, при разложении почвы плавиковой кислотой органическое вещество не окисляется и в последующем мешает количественному определению элементов. Поэтому при использовании для разложения почв хлорной или плавиковой кислот почву обычно предварительно прокаливают.