WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Лабораторный практикум по курсу «Химия почв» (СД.10) по специальности «013600 – геоэкология» ВОРОНЕЖ 2004 2 Утверждено научно-методическим советом факультета географии и геоэкологии (5 января 2004 г., протокол №1) Программа факультета географии и геоэкологии ВГУ «Учебник студента» Составители: Затулей Е.Д.

Прожорина Т.И.

Лабораторный практикум по курсу «Химия почв» подготовлен на кафедре геоэкологии и мониторинга окружающей среды факультета географии и геоэкологии Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 4 курса дневного отделения факультета географии и геоэкологии 3 Предисловие Предметом изучения спецкурса «Химия почв» являются принципы и методы оценки химическихсвойств почви химическихпочвенных процессов.

Химическая характеристика почв имеет особое значение врешении практически любых проблем почвоведения, агрохимии, мелиорации и экологии.

Без результатовхимического анализа невозможна оценка пригодности почвдля использования в сельском хозяйстве, инженерно-строительных, коммунальных и др. целях. Интерпретация экспериментально полученных данных дает возможность обоснованного выбора оптимального режима природопользования, что чрезвычайно важно в условиях резко обострившейся экологической обстановки.

Химические свойства почвы характеризуют ее способность определенным образом взаимодействовать с природными или искусственно внесенными химическими реагентами. В результате этого взаимодействия может меняться качественный состав почв происходят изменения впроцессах, протекающихв, почвах. Химические свойства почв зависят от их химического состава, т.е. от общего резерва вещества, являющегося источником данной реакции, а с другой стороны – от условий взаимодействия с внешними агентами. Эти условия, в свою очередь, зависят какотсвойствсамой почвы, таки отвлажности, температуры, специфики обмена веществ в системе почва-растения-атмосфера-грунт.

Иными словами, при одном и том же химическом составе почвы химические свойствамогутпроявляться по-разному.

Основной задачей данного лабораторного практикума является ознакомле ние студентов с наиболее часто употребляемыми методами изучения валового состава почв некоторых компонентов вещественного состава, со способами, определения ряда физико-химическихсвойств почв, основными приемами интерпретации полученных результатов.

Предлагаемое издание поможет студентам закрепить и обобщить материал по курсам «Почвоведение», «Экология почв», «Химия почв», освоить технику проведения отбора проб, подготовки почвенных образцов к анализу, проведение исследований классическими химическими и инструментальными методами.

1. Особенности почвы как объекта исследования Почва - сложный объектисследования, таккакявляется сложной химической системой.

Рассмотрим особенности почвы как химической системы.

1. Полихимизм почв. В почвах один и тотже химический элемент может входить в состав разнообразных соединений: легкорастворимых солей, сложных алюмосиликатов, органоминеральных веществ. Эти компоненты обладают разными свойствами, откоторых зависит подвижность химического элемента.

Поэтому в химическом анализе почв определяют не только общее содержание соединений или групп соединений, обладающих близкими свойствами.

2. Гетерогенность почв. В составе почв выделяют твердую, жидкую и газовую фазы. В настоящее время при исследовании химического состояния почвы и отдельных ее компонентов определяют показатели, характеризующие не только почву вцелом, но и отдельные ее фазы.

3. Полидисперсность почв. Твердые фазы почвы состоят из частиц разного размера. Отдельные гранулометрические фракции обладают разными свойствами. От степени дисперсности почв зависят многие химические и физические свойства.

4. Неоднородность, вариабельность, динамика, буферность химических свойств почв. Свойства почвнеодинаковы даже в пределах одного и того же генетического горизонта.

5. Изменение свойств почв. В почвах непрерывно протекают разнообразные процессы, поэтому необходимо определять показатели, характеризующие направление, степень выраженности, скорости протекающихпроцессов. Могут изменяться химические свойства даже изолированных почвенных проб при ихвысушивании, растирании, хранении.

6. Разнокачественность состава почв. Разные типы и даже виды почвмогут иметь столь разные свойства, что для их химической характеристики используют разные аналитические приемы и разные наборы показателей.

Перечисленные особенности почв во многом обуславливают принципиальные основы методов исследования химического состояния почв, номенклатуру и классификацию показателей химических свойств почв и химических почвенных процессов.

Единицы измерения уровней показателей и способы выражения результатов анализа почв Для оценки уровней показателей химическихсвойств почви химических почвенных процессовиспользуют единицы физическихвеличин (система единиц СИ).

1) Единицы массы – килограммы (кг). Дольные единицы-граммы (г) и миллиграммы (мг).

2) Массовая доля компонента в почве (W):

m компонента W компонента = 100% m системы Результаты анализа выражаю:

А) в процентах– % (сотая доля), Б) в промиллях – ppt (тысячная доля), В) в миллионных долях – ppm 3) Достаточно часто применяют единицы, характеризующие выраженную в миллиграммах массу компонента, содержащегося в 1кг или в 100г почвы.

мг* кг-1, мг/кг, мг/100г почвы 4) Единица количества вещества – моль.



Дольные единицы – децимоль (дмоль), моль 10- сантимоль (смоль), моль 10-миллимоль (ммоль), моль 10- микромоль (мкмоль), моль 10-5) Молярная масса вещества – М (г/моль) 6) Молярная концентрация – См (моль/л) Например, с помощью единиц количества вещества результаты анализа почвы с массовой долей сульфат-ионов равной 0,48% (W (SO42-) =0,48%) могутбыть выражены следующим образом:

50 ммоль (SO42-)· кг-1, 5 смоль (SO42-) или 5 ммоль (SO42-)/100г почвы.

2. Подготовка почвенных проб к анализу Работа№1. Подготовка образца почвы к химическому анализу Подготовкапочвы кхимическомуанализу заключается впридании взятому в поле образцу однородности с тем, чтобы каждая отобранная для анализа пробавполной мере отражала состав всего образца (была репрезентативной). Однородность образца достигается его тщательным перемешиванием, измельчением структурных отдельностей, составляющихтвердую среду почвы, удале нием микроскопическихвключений органического и минерального происхождения, а также новообразований.

Схема подготовки почвы к химическомуанализу изображена на рис. Приборы и материалы 1-Техно-химические весы с разновесами.

2-Почвенные сита с отверстиями диаметром 0,25мм, 1 мм.

3-Фарфоровая, агатовая или яшмовая ступка.

4-Пинцет.

5-Лупа.

6-Листы кальки для отобранных проб.

7-Почвенный образец.

8-Штапель и лопатка.

Ход определения 1. Взять навеску предварительно высушенного образца почвы массой 600800г. Разместить его на листе бумаги, с помощью пинцетаи лупы удалить крупные корни, новообразования и включения.

2. Провести квартование почвенного образца.

3. Взять среднюю лабораторную пробу.

4. Взять аналитическую пробу для определения углерода и азота m=10г.

Тщательно удалить корни и др. органические остатки. Просеять почву через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Оставшуюся на сите почву перенести в ступку, растереть и снова просеять. Операцию повторять до тех пор, покавсе частицы не пройдутчерез сито. Подготовленную пробу поместить в пакетик из кальки.

Рис.1 Схема подготовки почвы кхимическому анализу: а- квартование почвенного образца; б- взятие лабораторной пробы для определения углерода и азота; в- отбор корешков е - просеивание через сито с отверстиями диа;

метром 0,25 мм; ж- хранение пробы, подготовленной для определения угле рода и азота; г- измельчение образца почвы в фарфоровой ступке ; д- просеивание через сито с отверстиями диаметром 1 мм; з – взятие лабораторной пробы на разложение почвы ; и- растирание пробы вхалцедоновой или агатовой ступке до пудры; л –хранение подготовленной для разложения почвы ;

к – хранение образца почвы, просеянного через сито с отверстиями диаметром 1 мм.

5. Аналитическая проба для определения рН, обменных катионов, легкорастворимых солей и др. анализов.

Оставшуюся часть средней лабораторной почвенной пробы измельчить в ступке, просеять через сито с диаметром отверстий 1-2 мм. Пробу (m=300г) хранят в банке с притертой крышкой, коробках или пакетах 6. Аналитическая проба для валового анализа почв.

Почву, просеянную через сито с отверстиями диаметром 1-2мм, распределить равномерно на листе бумаги, разделить шпателем на квадраты и составить еще одну аналитическую пробу m=5-7 г.

Почву небольшими порциями растереть в агатовой (яшмовой) ступке до состояния пудры. Подготовленную пробу сложить в пакетик из кальки.Пакеты, коробки, банки, в которых хранятся почвенные пробы, долж ны быть подписаны и снабжены этикетками Работа№ 2. Определение гигроскопической влаги Влажность взятых в поле почвенных проб зависит от свойств почв их, водного режима, погодных условий. Анализируют же воздушно-сухие почвенные пробы. Однако они содержат влагу, которая может быть удалена при температуре 100-1050С и называется гигроскопической. Ее наличие связано со способностью почвы сорбировать парообразную влагу из окружающего воздуха.

Массовая доля гигроскопической влаги неодинакова в разных почвах и зависитотгранулометрического, химического, минералогического составовпочв.

и состояния окружающего воздуха. Чтобы исключить влияние гигроскопической влаги на результаты анализа почв, ихвыражают на высушенную при 10001050С почву.

Зная содержание гигроскопической влаги, можно:

1. По массе воздушно-сухой почвы рассчитать соответствующую ей массу высушенной почвы.

2. По массовой доле (%) компонента в воздушно-сухой почве рассчитать его массовую долю (%) в высушенной почве.

Приборы и материалы 1-Сушильный шкаф 2-Техно-химические весы 3-Аналитические весы 4-Эксикатор 5-Щипцы с резиновыми наконечниками 6-Образец почвы Ход определения Для определения гигроскопической влаги в почве берут одинаковые небольшие стеклянные бюксы диаметром 2,5-3 см, высушивают ихс открытыми крышками в термостате при 100-1050С до постоянного веса (30-40мин.). Охлажденные в эксикаторе бюксы взвешивают сначала на техническихвесах, затем на аналитических. Операцию повторяют до тех пор, пока вес бюкса не будет изменяться. Вес бюксаустанавливают с точностью до 0,0001 г.

Из лабораторной пробы отбирается вбюкс 2-5г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито с отверстиями 0,25мм, взвешивают на технохимических а, затем на аналитическихвесах и помещают в термостат, нагретый до 1000-1050С.

Крышка бюксадолжна быть снятаи поставлена вертикально на стакан.

Через 3 часа бюксы вынимают щипцами с резиновыми наконечниками, охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитическихвесах. В эксикаторе для сушки воздуха находится H2SO4 (конц.) или безводный CaCl2.





После этого почву высушивают еще 1 час, охлаждают и снова взвешивают. Если результат второго взвешивания отличается от первого не более чем на 0,002 г, высушивание прекращают. Если после второго высушивания вес оказался больше, высушивание тоже не повторяют, а берут меньший вес, т.е.

результат первого взвешивания. Если вес продолжает убывать, то почву высушивают еще в течение 1 часа.

Многочисленный опыт позволяет считать, что выдерживание почвы в течение 5 часовпри 1000-1050С приводитк полной потере гигроскопической влаги. Поэтому почву выдерживают в течение 5-6 часов при этой температуре, а затем бюксы закрывают, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Форма записи результатов.

№ Поч № Вес пус- Навеска Вес Вес высу- Вес W, К ва Бю того бюк- воз- бюк- шенной воды % кса са, г душно- са почвы,г m= сухой по- m2 m1-m2, почвы,г сле г m1 высу шива ния,г Процентное содержание гигроскопической влаги вычисляют по разнице в весе. Расчет проводят по формуле:

m( - )m 1 W (%)= 100%, m где m 1-масса воздушно-сухой почвы, г;

m 2-масса высушенной почвы,г.

Результаты любого химического анализа, вычисленные на воздушносухую навеску, пересчитывают на абсолютно сухую навеску, умножая процентное содержание искомого химического элемента или соединения на коэффициент:

К = или K=100 + W 100 - W Работа№3.Определение потери при прокаливании Потерей при прокаливании (п.п.п)называют убыль в весе при нагревании почвы до 9000 С. При прокаливании почва теряет адсорбированную или химически связанную воду, гумус, СО2 карбонатов адсорбированные газы и час, тично хлориды. Величиной потери пользуются для вычисления общего содержания минеральных веществ в почве, для вычисления содержания химически связанной воды и для пересчета содержания элементов питания минеральной части почвы на прокаленную навеску.

Приборы и материалы 1- Муфельная печь, муфельные щипцы 2- Аналитические весы.

3-Фарфоровый тигель 4-Эксикатор Ход определения В доведенном до постоянного веса фарфоровом тигле на аналитических весах отвешивают 1.0000 г почвы, пропущенной через сито с отверстиями 0.25мм. Тигель с навеской почвы ставят в холодную муфельную печь, нагревают ее до 9000С и прокаливают почву при этой температуре 1 час, считая время с моментаустановления требуемой температуры.

Вынимают тигель из муфеля, охлаждают в эксикаторе. Взвешивают на аналитических весах. Прокаленная почва гигроскопична, поэтому взвешивание производят до сотых долей грамма, после чего повторяют прокаливание 10-мин и после охлаждения вновь взвешивают тигель. При этом сначала на правую чашку весов ставят все необходимые разновесы и только после этого вынимают тигель из эксикатора, быстро ставят на весы и устанавливают точный вес прокаленной почвы.

Форма записи результатов.

№ Поч- № Вес Навес- Вес Вес По п.п.п Хим Мин ва, тиг пусто- ка воз- тигля тигля те. связа еглуб ля го тиг- душно- с поч- с поч- ря % нная раль ина, ля,г сухой вой до вой в вла- ные поч- про- после ве га, в-ва, см вы,г калив про- се, (МО m ания,г калив г % ), ания,г m1 % Величину потери при прокаливании выражают в % отвысушенной почвы и вычисляют по формуле:

*m 100 100 + W (m 100 + W) ППП %= * W =- - W, m 100 m где m1- массалетучихкомпонентов, удаленных из почвы при прокаливании;

m – навеска воздушно – сухой почвы, г;

w - массовая доля (%) гигроскопической влаги;

100 + W - коэффициент пересчета результатовна высушенную почву Вычисление содержания химически связаннойводы Содержание химически связанной воды используют для пересчета данных валового анализа на безводную почву. Максимальное содержание этой воды приурочено к горизонту накопления полуторных окислов, минимальное – к горизонту накопления кремнезема.

Содержание химически связанной воды вычисляют по формуле:

1. Для карбонатных почв:

%хим.связ. воды = % п.п.п. – (%гумуса+%СО2 карбонатов) 2. для безкарбонатных почв:

%хим.связ. воды = %п.п.п. - % гумуса 3. для безгумусовых почв:

% хим.связ. воды = % п.п.п. – %СО2 карбонатов Вычисление общего содержания минеральных веществ в почве Общее содержание минеральных веществ называют также минеральным или прокаленным остатком (ПО) В органогенных горизонтах ПО называют зольностью. Общее содержание минеральных веществ в почве узнают по разности, вычитая из 100% общего содержания всех компонентовпочвы % - ное содержание П.П.П.: 100% -П.П.П. = МО Вычисление общей потери при нагревании почвы Общая потеря почвы (ОП) включает в себя гигроскопическую влагу (W) и ППП. Для ее вычисления находят коэффициент, позволяющий пересчитывать содержание каждого компонента отвоздушно – сухой почвы на прокаленную:

ОП=W +ППП К =, ОП 100 - ОП где ОП - общая потеря массы почвы при сушке и прокаливании; %.

3. Методы валового анализа органической части почвы Органическое вещество почвы очень сложное по своему составу; значительная доля его весьма прочно связана с минеральной частью. Не существует метода, позволяющего полностью отделить органическую часть почвы от минеральной, поэтому при проведении валового анализа в составе органической части почвы, какправило, определяют содержание углерода и азота. По количеству углерода, входящего в состав органического вещества почвы, рассчитывают содержание гумуса, таккакнадежные методы непосредственного определения гумуса впочвахотсутствуют.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.