Тема 12. Определение активности ионов в почвах и растениях потенциометрическим экспресс-методом
Метод в последнее десятилетие нашел широкое применение широкое применение в почвенной практике. Преимущественно его в скорости определения (до 2,5 минут) многих ионов (Са, Мg, NO3 и т.д.). По результатам анализа представляется возможным судить о концентрации токсичных ионов (Сl, SO4), степени загрязнения почв (NH4, NO3 и F), соотношении ионов, вызывающих осолонцевание и др. негативные процессы в почвах.
Принцип метода. Определяется концентрация ионов, реально участвующих в химических и физико-химических процессах в почвах. Определяемые ионы входят в состав легкодисоциирующихся молекул солей, свободно обменивающихся и дифференцирующих в почвенный раствор из поверхностных слоев коллоидных мицелл, составляющих ППК. Для осуществления определения используется пара электродов - электрод сравнения ЭВД-1 М-1 и второй - селективный (избирающий) для определенного иона (Са, NH4, Na и др.), при помещении их в водную вытяжку (1:5) или почвенную пасту (1:1) при проходе электрического тока замыкается электрическая цепь.
В селективном электроде заключен раствор постоянной концентрацией соли определяемого иона. Из испытуемой водной вытяжки ион диффундирует в раствор электрода. Разность концентраций определяет величину электродного потенциала, стремящегося уравновеситься за счет взаимного обмена ионов внутри электродного и внешнего раствора водной вытяжки. Величина равновесного потенциала (в ЭДС), сравнимого с известным электрода сравнения регистрируется в мВ на шкале приборов. Значение мВ переводится в показатели рХ.
Для измерения ЭДС применяется серия приборов И-74, И-82, И-1О2. рН-метры разных конструкций, концентратомеры ИКИ-003 и др. Для определения каждого иона используется отдельный селективный для него электрод (ЭМ-Са-01», ЭМ-Мд-О1 и др.).
Цель занятия.
1. Познакомиться с установками и приборами.
2. Определить активную концентрацию некоторых ионов в водной вытяжке (Na, NO3, P и др.) и соке растений (NO3).
3. Научиться расшифровывать полученные результаты для оценки свойств почв, и качества сельскохозяйственной продукции (по NO3)
Порядок выполнения работы:
В стаканчик, наполненный водной вытяжкой или соком растения (25-40 мл), опускается пара электродов, с помощью преподавателя включается измерительный прибор и снимается отсчет по шкале. Так как отсчеты берутся в разных соразмерностях (на кафедре разработано три метода – по мВ, рХ и графический), преподаватель окажет помощь во взятии отсчета и расчетах.
Конечный показатель выряжается (как и рН) в виде антилогарифма (рХ). Результаты расчета могут быть выражены в мг/кг, м-экв на100 г почвы и др.
Для этого используются зависимости:
ах
=
-lg
pX×1000×
(1)
ах
=
-lg
pX×1000×
(2),
где м-экв на 100 г
а - активность иона X в соответствующих единицах измерения;
lg рХ - отрицательный логарифма концентрации Х-иона моль/л;
V - объём раствора, взятого для разведения мл;
Н - навеска почвы, г;
Э - эквивалентная масса X – иона;
М - молекулярная масса Х- иона.
Пример расчета: получен показатель рХ =2,73, почвы взято 100 г, воды для приготовления водной вытяжки 500 мл. МСа = 20 аlg 2,73 = 0,01862
(по таблице антилогарифмов), Са мг/кг = 0,001862×1000×5×20 = 186,2 мг/кг
Таблица 19
Расчет по определению активной концентрации
|
Ион |
Масса почвы, г |
Масса воды, мл |
Отсчет в мВ |
Отсчет в рХ |
Активная концентрация мг/кг (м-экв) |
Оценка |
|
Са++ |
|
|
|
|
|
|
|
Na+ |
|
|
|
|
|
|
|
NO3 |
|
|
|
|
|
|
Полученные показатели активности могут быть использованы при оценке солонцеватости почв (таблица 20).
Оптимальным показателем активности кальция для черноземов принято значение 13-15 м-экв/л, натрия допускается до 10 м-экв/л (в почвенной пасте). Пороговое значение для растений активного натрия составляет 20-30 м-экв/кг. По этим же показателям оценивается и пригодность оросительных вод, а Na и Са должно быть меньше 1 при отношении >10 вода вызывает осолонцевание почв и непригодна для орошения.
По показателю р NO3 оцениваются воды, в пригодных для пищевых целей водах он не должн превышать 10-15 мг NO3 на литр.
В сельскохозяйственных продуктах ДК (допустимая концентрация) принято (мг/кг):
картофель 60, капуста 300, помидоры 60, огурцы 150, свекла 1400, в кормах не выше 500 мг/кг сырой массы.
Таблица 20
Группировка почв по степени солонцеватости
|
Степень солонцеватости |
рNa |
рNa (в суспензии) |
р Na рСа |
|
Слабо-солонцеватные |
2,4 - 3,0 |
2,60- 3,00 |
0,70 |
|
Средне солонцеватные |
1,5 - 2,4 |
1,85 - 2,60 |
0,60 - 0,70 |
|
Солонцы |
1,5 |
1,85 |
0,60 |
\ ■
Оценить почвы по результатам Ваших определений
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________