Запитання до самоперевірки:

1. Який показник може охарактеризувати кислотність або основність ґрунтів? Чим може бути викликана природна кислотність ґрунтів?

2. Що таке актуальна і потенціальна кислотність?

3. Поясніть, чому гідролітична кислотність зазвичай більша за обмінну.

4. На чому заснований потенціометричний метод визначення гідролітичної кислотності?

5. Поясніть методику визначення гідролітичної кислотності ґрунтів.

6. Як готується екстрагуючий розчин оцтовокислого натрію?

7. Поясніть методику приготування суспензій при аналізі проб мінеральних горизонтів.

8. Поясніть методику приготування суспензій при аналізі ґрунтів.

Лабораторна робота № 10

Визначення і оцінка кислотно-основної буферності ґрунту

Мета роботи: навчитися визначати кислотно-основну буферність ґрунту

Реактиви та обладнання

1. Вода дистильована за ГОСТ 6709-72;

2. Натрій гідроксид, стандарт-титр (0,1н);

3. Кислота хлоридна, стандарт-титр (0,1н.);

2. Розчини натрій гідроксиду з концентрацією: 0,005н; 0,01н; 0,02н; 0,03н; 0,04н; 0,05н;

3. Розчини кислоти хлоридної з концентрацією: 0,005н; 0,01н; 0,02н; 0,03н; 0,04н; 0,05н;

4. Лійки скляні за ГОСТ 25336-82;

5. Колби мірні лабораторні за ГОСТ 1770-74;

6. Піпетки 2-го класу з точністю за ГОСТ 20292-74;

7. Терези лабораторні загального призначення типу ВЛР-200г;

8. рН-метр або іономер з похибкою виміру не більше 0,05 рН.

Теоретичні відомості

Поняття буферності ґрунтів. Буферністю називають здатність ґрунту протистояти зміні активної реакції під дією незначної кількості кислот або лугів. Отже, існує буферність проти кислотних і буферність проти лужних реагентів.

Буферність ґрунтів зумовлена в основному складом увібраних основ та властивостями ґрунтового поглинального комплексу. Ця властивість проявляється в процесі поглинання і витіснення іонів, переходу сполук в іонні або молекулярні форми, утворення важкорозчинних сполук і випадання їх в осад.

При дії на ґрунт кислотою відбувається обмін між поглинутими катіонами і іонами водню, в ґрунтовому розчині утворюється нейтральна сіль. Отже, підкислення ґрунту не відбувається:

[ГПК]-Са²⁺ + 2НС1 ↔ [ГПК]-2Н⁺ + СаСl₂.

При дії на ґрунт лугом відбувається обмін увібраних іонів водню на катіон лугу, в результаті чого він нейтралізується. Лужна буферність властива кислим ґрунтам.

[ГПК]-2Н+ + Са(ОН)₂ ↔ [ГПК]-Са²⁺ + Н₂О.

Таким чином, ГПК є регулятором концентрації ґрунтового розчину.

Величина (діапазон) буферності залежить від вмісту в ґрунті тонкодисперсних часток. Глинисті ґрунти мають високу буферність, піщані майже не мають її.

Явище буферності має велике значення при хімічній меліорації ґрунтів та застосуванні мінеральних добрив.

Значення буферності ґрунту. Посилення впливу на навколишнє середовище і передусім на ґрунт не завжди співвідноситься з його стійкістю. Поряд із зниженням вмісту та запасів гумусу в ґрунті спостерігається порушення багатьох природних процесів. Дедалі частіше врожайність сільськогосподарських культур обмежується деформованими внаслідок антропогенної діяльності колоїдно-хімічними властивостями ґрунтів. У зв'язку з цим увагу вчених привертає кислотно-основна буферність як один із основних показників вбирної здатності ґрунту, її значення пов'язане з проблемою ґрунтової кислотності, розрахунком доз вапна і добрив, гіпсуванням і розсоленням ґрунтів, а також з негативним впливом кислих опадів як на ґрунт, так і на екосистеми в цілому.

Вивчення буферності необхідне для отримання інформації про сучасний ґрунтотворний процес та генезис ґрунтів. Кислотно-основні умови визначають форму сполук елемента, знак та величину заряду їх частинок у розчині.

У сучасній літературі буферність ґрунту розглядається як основа функцій екосистем, її суть інтерпретується у двох аспектах. За буферністю в широкому розумінні цього слова вважають поліфункціональну властивість стійкого ґрунту проти зміни концентрації не тільки ґрунтового розчину та його окисно-відновного стану, а і здатність протистояти зміні активності різних компонентів під впливом вологості, температури та інших зовнішніх умов. Буферність в цьому аспекті є здатністю ґрунту зберігати свою організацію, тобто це перелік рівнів, співвідношень складових ґрунтових компонентів, за рахунок постійного підтримування процесів, що обумовлюють зв'язок між ними. У вузькому розумінні буферність є здатністю ґрунту протистояти зміні концентрації ґрунтового розчину або протистояти зміні його реакції при взаємодії лужних та кислотних речовин.

Основу буферності ґрунту становить буферність елементарних сполук окремих хімічних елементів ґрунту, матеріальним носієм яких є ґрунтова маса мінімального об'єму, у якій містяться всі необхідні компоненти елементарної системи. Водночас параметри буферності, визначені в лабораторних умовах, дають уявлення лише про деяку статистичну характеристику ґрунтової проби. В природних умовах кислотно-основна буферність залежить не тільки від твердої фази ґрунту, а й від організмів, що населяють ґрунт, від інтенсивності висхідних га низхідних потоків вологи, вмісту в ґрунтовому повітрі СО₂. Отже, кислотно-основна буферність у більш широкому розумінні цього слова набуває ознак динамічного показника і характеризує здатність ґрунту не тільки протистояти зміні рН при додаванні кислоти чи лугу, а і здатність відновлювати попереднє значення рН в часі.

Багато процесів в ґрунті супроводжуються виділенням або поглинанням протонів і прямо чи опосередковано впливають на формування кислотно-основної буферності. Ефективна дія високобуферних ґрунтів на продуктивність фітоценозів зумовлена передусім здатністю ґрунтових систем гасити високу амплітуду активності протонів в реакціях, що відбуваються в ґрунтовому розчині за загальною схемою кислота ↔ луг + протон.

Процеси, що відбуваються з участю протонів, пов'язані з кругообігом Карбону, Нітрогену, Сульфуру та деяких інших катіонів. Б.Ульріх (1980) розробив концепцію ґрунтових зон, відповідно до якої від тих чи інших компонентів ґрунту залежить формування буферності щодо кислоти в різних діапазонах значень рН (табл. 1). Причому в межах кожного діапазону провідною є лише одна буферна реакція. Отже, кислотно-основна буферність складається із здатності сукупності мінеральних, органічних та органо-мінеральних компонентів, що входять до складу ґрунту і представлені твердими, рідкими та газоподібними сполуками, протистояти змінам його кислотно-основного стану.

Таблиця 1 − Системи визначення буферності ґрунтів до кислот