Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв, страница 4

Этот пример по­казывает также, что правильный с точки зрения химика-анали­тика результат анализа, полученный в соответствии с выбраннойметодикой и даже ГОСТом, не дает гарантии правильного реше­ния вопроса.ТаблицаВлияние гипса на результаты определения подвижного фосфораметодом МачигинаПочварН вытяжекиз почвСветлый сероземТо же + гипс (20%)Сероземно-луговая почваТо же + гипс (20%)9,08,38,57,9142Концентрациякарбонат-ионов вмг/100 г почвывытяжках, ммоль(-)/л0,25,50,082,00,110,40,040,04Безусловно, каждый исследователь стремится получить изрезультатов анализа максимально возможную информацию и на­деется, что эта информация объективна, т.

е. адекватно отражаетсвойства реальных почв. Однако интерпретация результатов ана­лиза в какой-то мере является процессом субъективным. Размерыи объективность информации о свойствах почв и почвенных про­цессах зависит, во-первых, от того, насколько представления ис­следователя о механизмах почвенных процессов соответствуют ихреальному проявлению и, во-вторых, от того, насколько полно иобъективно выявлены факторы, которые влияют на определяемуювеличину показателя или на результат анализа. В 1900 г. Н.М.

Си­бирцев писал, что при разработке методов анализов необходимоотчетливо представлять типы химических соединений, находящихсяили могущих встречаться в почвах, и отношение этих соединенийк различным реактивам. К.К. Гедройц количественно оценивалвлияние условий проведения анализа почвы на его результаты.1.5. Методы измеренияДо сих пор, если мы и рассматривали методы анализа почв,то останавливались главным образом на химической обработкепочвенных проб или на приемах получения вытяжек из почв.Этот раздел учебника посвящен методам количественного анали­за вытяжек или любых других полученных в ходе анализа почврастворов, или методам измерения. В подавляющем большин­стве случаев интерпретация результатов анализа почв от методаизмерения не зависит.В химическом анализе почв может быть использован практи­чески любой из методов, которыми располагают аналитики. Приэтом измеряется либо непосредственно искомая величина пока­зателя, либо величина, функционально с ней связанная.

Напри­мер, концентрация солей в жидких фазах насыщенных водой по­чвенных паст и степень засоления почв могут быть оценены повеличине удельной электрической проводимости фильтратов изпаст. Этот прием используют потому, что легче определить удель­ную электрическую проводимость раствора, чем концентрацию внем солей.В лабораторной практике анализа почв используют класси­ческие химические и инструментальные методы. Систематиза­ция классических химических методов, используемых в анализепочв, приведена в табл. 3. С помощью классических химическихметодов можно получить наиболее точные результаты.

Относи­тельная погрешность определения составляет 0,1-0,2%. Погреш­ность большинства инструментальных методов значительно15Таблица3Классические химические методы анализаПринцип метода или типхимической реакцииМетодыГравиметрическиеТитриметрическиеКислотно-основноетитрованиеОкислительновосстановительноетитрованиеКомплексометрическое титрованиеОсадительноеваниеОпределяемые в почвекомпонентыSi, R A , Ca, Mg, P, S042',Измерение массы компонента,выделенного осаждением илиСаС0 3 по С0 2 , С поотгонкойС0 2 , N, гигроскопичес­кая влага, потеря отпрокаливания|Измерение объема или массыреагента, взаимодействующегос определяемым компонентомГидролитическаяиН 3 0 + + ОН = 2Н20обменная кислотность,[ацидиметрия (Н,0 + )общая и др.

виды ще­и алкалиметрия (ОН)]лочности,обменныйалюминий и водород,сумма обменных осно­ваний, СаС0 3 , N1аОхх + £Red2 = jRed, + Юх2Окисляемость, углеродорганических соедине­ний, Fe1М + L = ML1. Меркуриметрия [титрант — СГHg(N03)2]2. Комплексонометрия [тит­ Al, Fc, Ca, Mg, S042"рант - ЭДТА]титро­ 1. Аргентометрия [титрант — СГAgN03]2. Меркурометрия [титрант — СГHg2(N03)2]3. Титрант — ВаС12S0 4 2 'Jвыше — 2-5% (Основы аналитической химии, 1996). При анали­зе почв погрешности могут быть выше указанных. Классическиехимические методы в настоящее время за редким исключениемприменяют главным образом для оценки правильности результа­тов определений, получаемых инструментальными методами.Среди инструментальных методов в анализе почв наиболеешироко используются электрохимические и спектроскопические.Среди электрохимических методов находят применение потенциометрические, кондуктометрические, кулонометрические ивольтамперометрические, включающие все современные разно­видности полярографии.

В табл. 4 приведена классификация элек­трохимических методов анализа по измеряемому в процессе ана­лиза параметру и перечень показателей, уровни которых оцени­ваются электрохимическими методами.16Таблица4Электрохимические методы анализа(по Основам аналитической химии, 1996 )МетодI Потенциометрия(ионометрия)ИзмеряемыйпараметрПотенциал(Е), ВТок (/), мкАВольтамперометрические методы, вклю­чающие все современ­ныеразновидностиполярографииАмперометрическоетитрованиеКулонометрия7=0Определяемые в почвекомпонентыН+, Na\ К\ NH 4 \ Mg2*,Са 2 \ CI", NO, - , F , S042",В, Cu 2 \ Br", I", S2/ = Л^ Ж ) H\ B, N03",2 N022", Na,Mg, Al, P, S ", S04 ", СГ,K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe,Co, Ni, Cu, Zn, Sc, Br,Mo, Cd, I, PbТо жеЕ = constКоличествоэлектричества/ = const СГ, As, СилиЕ = const(С), КлКондуктометрияУсловияизмеренияУдельная элек­тропроводность( х ), Смм"11Mg, Ca, V, Cr, MnСолесодержание, S042"Систематизация и некоторые особенности спектроскопичес­ких методов приведены в табл.

5. Среди спектроскопических ме­тодов по характеру взаимодействия излучения с веществом выде­ляют спектроскопию испускания (эмиссионную), поглощения(абсорбционную), рассеяния и отражения. Кроме того, спектро­скопию подразделяют на атомную и молекулярную. В анализепочв используют как методы атомной, так и молекулярной спек­троскопии.В химическом анализе почв применяют атомную эмиссион­ную спектроскопию. В почвенно-агрохимической литературе этотметод называют эмиссионным спектральным анализом (Зырин,Обухов. Спектральный анализ почв, растений и других биологи­ческих объектов, 1977). Для определения щелочных металлов, какправило, используют эмиссионную фотометрию пламени, частопочвоведы называют ее методом пламенной фотометрии (Ива­нов, 1974). Среди эмиссионных методов атомной спектроскопиив почвоведении находит применение рентгенофлуоресцентнаяспектроскопия (Большаков, 1978).В последние десятилетия для определения большого наборахимических элементов широко используют атомно-абсорбционную спектроскопию пламени (Обухов, Плеханова, 1991).И традиционно в каждой из почвенно-химических лаборато­рий используют методы молекулярной спектроскопии в видимой17ТаблицаСпектроскопические методы (по Основам аналитической химии, 1996)НазваниеметодаСпособатомизацииИсточникизлученияСпособ введенияпробы5Определяемые впочве химическиеэлементы1Методы атомной спектроскопии1Эмиссионные методыве­ |В, F, Mg, Al, Si, P,|Атомная эмис­ Электрические Дуга или искра Анализируемоещество помещают в К, Са, Sc, Ti, V, Сг,сионная спек­ дуга или искраMn, Fc, Co, Ni, Си,троскопияполость электродаZn, Ga, Rb, Sr, Y,Zr, Mo, Sn, Ba, PbLi, Na, K, Rb, Cs,ПламяАнализируемыйЭмиссионная Пламяраствор распыляют в Ca, Mgфотометрия(пламенипламениРазряднаяАнализируемыйАтомно-флуо- Пламя илилампа илираствор распыляют вресцентнаяплазмалазерпламени или плазме[спектроскопияАнализируемыйСпектроскопия Электрогенери- ИСПAl, As, B, Ba, Be, C,раствор распыляют в Ca, Cd, Co, Сг, Си,с индуктивно- рованная плазмав газе-носителевиде аэрозоля в газ- Fe, Ga, Ge, K, Mg,связанной(индуктивноMn, Mo, N, Na, Ni,носительплазмойсвязанная плаз­P, Pb, S, Sc, Sc, Si,ма - ИСП)Sn, Sr, Ti, V, Y, Znве­ Si, Fc, Mn, Ti, Ca,Рентгеновская АнализируемоеРснтгенофлуо- Не требуетсящество помещают на K, S, P, Al, Mg, Na,трубкаресцентнаяспектроскопияпути рентгеновских Cr, Ni, Си, Zn, Rb,лучейSr, ZrJАбсорбционные методы\ПламяАтомно-абLi, Be, Na, Mg, Al, Si.lЛампа с полым Анализируемыйсорбционнаякатодомраствор распыляют в JC, a , Ti, V, Cr, Mn,спектроскопияFe, Co, Ni, Си, Zn,пламенипламеннаяGa, As, Se, Vb, Rb, Sr,Cd, Ba, Hg, В, Р, Sn,Zr, Sc, Cs, Mo, SbАтомно-абНагретаяпо­ То жеАнализируемый рас­верхностьсорбционнаятвор помещают наспектроскопиянагретуюповерх­непламеннаяностьРентгеновская Анализируемое веще­Рентгеноабсор- Не требуетсябционная спек­ство помещают в по­трубкатроскопияток излученияМетоды молекулярной спектроскопии1Абсорбционные методы\Спектрофото- Не требуетсяЛампы накали­ Определяемый ком­ B, C, N, F, Mg, Al,|метриявания с вольф­ понент переводят в Si, P, СГ, Са, Ti, V,свет Cr, Mn, Fe, Co, Си,рамовойни­ поглощающеетью, дейтерие- соединение и поме­ Zn, As, Se, Mo, I,вая или галоге- щают на пути излу­ Hg, Pbно-кварцевая ченияНефелометрия 1 То жеОпределяемый ком-| SO/"и турбидиметпонент переводят вриямалорастворимое со­единение и в видевзвеси помещают напути излучения18и, реже, в ультрафиолетовой области спектра.

Методы называютспектрофотометрическими или фотометрическими. Приборы, вкоторых для монохроматизации излучения используют монохроматоры, называют спектрофотометрами, а те приборы, в которыхдля выделения необходимого интервала длин волн примененысветофильтры, называют фотоэлектроколориметрами (ФЭК).Н.М. Гриндель (1982) опубликована монография, в которой рас­смотрены спектрофотометрические методы анализа почв.Применению инструментальных методов в почвоведении по­священо учебное пособие «Физико-химические методы исследо­вания почв» (1980).

Применение полярографических методов ванализе природных объектов рассмотрено в монографии Л .А. Во­робьевой и Д.С.Орлова (1972). Используются и многие другиеметоды. Чем обусловлен выбор метода измерения?При выборе метода измерения учитываются особенности хи­мических свойств анализируемой почвы, природа показателя,необходимая точность определения его уровня, возможности ме­тодов измерения и выполнимость требуемых измерений в усло­виях проведения эксперимента. В свою очередь, точность изме­рений обусловливается целью исследования и природной вариа­бельностью изучаемого свойства. Точность — собирательнаяхарактеристика метода, оценивающая правильность и воспроиз­водимость получаемых результатов анализа. Необходимо учиты­вать, что более точные методы, как правило, и более трудоемки.Поэтому вряд ли стоит выбирать особо точный метод измеренияв тех случаях, когда оценивается свойство, в значительной мереварьирующее в пространстве.

А вот если целью исследования яв­ляется оценка самого варьирования признака, тогда нужен точ­ный метод, позволяющий выявить изменения признака в про­странстве или во времени.Известно, что в состав почв входят практически все встреча­ющиеся в природе химические элементы. Их содержание изме­няется в очень широких пределах — от десятков процентов длякремния до миллионных долей процента, например, для селенаи ртути. Табл. 6 демонстрирует соотношение уровней содержа­ния в почвах некоторых химических элементов.Разные уровни содержания и разные химические свойстваэлементов не всегда позволяют или не всегда делают целесооб­разным применение одного и того же метода измерения для коли­чественного определения всего необходимого набора элементов.В элементном (валовом) анализе почв используют методы сразными пределами обнаружения.