Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв, страница 6

Тогда, умножив 50 ммоль на0,096 г/ммоль, получим, что в 1 кг почвы содержится 4,8 г SO\~.Если результат анализа той же почвы выражен числом миллимолей эквивалентов сульфат-ионов (1/2 SOj"), то он соответствует100 ммоль(—)-кг~! или 100 ммоль(—)/кг.

В этом случае, чтобывычислить массу сульфат-ионов в почве, число миллимолей эк­вивалентов сульфат-ионов нужно умножить на молярную массуэквивалента Л/(1/2 SO^), равную 0,048 г/ммоль. Получаем тот жерезультат. Масса сульфат-ионов в 1 кг почвы составляет 4,8 г,или массовая доля сульфат-ионов в почве соответствует 0,48%.С помощью единиц количества вещества результаты анализапочвы с массовой долей сульфат-ионов, равной 0,48%, могут бытьвыражены следующим образом:50 ммоль (SO?~У кг"1, 5 смоль (SO4 "У кг"1 или 5 ммоль (SO]42~)/100 г почвы;100 ммоль (l/2S042"yK2~1, 10 смоль <7/2У0/>кг~ ; , 10 ммоль(l/2SO42~)/1002 почвы;100 ммоль (—) кг, 10 смоль (—) кг, 10 ммоль (—)/100г почвы.В последнем случае знак «—» обозначает заряд условной ча­стицы l/2SO^".

Полезно помнить, что результаты анализа, выра­женные в миллимолях эквивалентов и в миллиграмм-эквивален­тах (что встречается в литературе прошлых лет), численно равны.Единицы количества вещества используют при исследованииионообменных свойств почв.

Характеризуя ионообменную спо­собность почв, по существу оценивают количество отрицательных23(емкость катионного обмена — ЕКО) или положительных (ем­кость анионного обмена — ЕАО) зарядов частиц почвенного по­глощающего комплекса (ППК). В соответствии с системой СИединицей количества вещества зарядов на единицу массы почвыстановится моль(е~) кг -1 по отношению к отрицательно заряжен­ным позициям ППК или моль(р+) кг - 1 по отношению к зарядамкатионов, компенсирующим отрицательные заряды ППК. Вели­чины должны быть численно равны, потому что 1 протон (р+)или его электрохимический эквивалент в виде катиона компен­сируют 1 отрицательный заряд ППК.

Тогда содержание обмен­ных катионов в ППК и емкость катионного обмена могут бытьвыражены, например, как 50 ммоль (р+) кг -1 , 50 ммоль (+) кг"1,или 5 ммоль(+)/100 г почвы.Кроме основных единиц СИ (масса, количество вещества,длина, время, сила света, сила электрического тока, термодина­мическая температура), используются производные единицы. Так,для оценки химического потенциала, или мольного изменениясвободной энергии Гиббса, используют джоуль на моль (Дж/моль,J-mol"1), для оценки удельной электрической проводимости по­чвенных растворов и фильтратов из насыщенных водой почвен­ных паст — сименс на метр (См/м, дСм/м, мСм/см, S-m-1, dS-m -1 ,mScm" 1 ).В русскоязычной литературе отсутствуют единые рекоменда­ции по применению системы СИ в почвоведении и способамвыражения результатов анализа почв.

На английском языке та­кие рекомендации публиковались неоднократно.ГЛАВА 2ПОДГОТОВКА ПОЧВЕННЫХ ПРОБ К АНАЛИЗУИ СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯРЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗОВОтбор почвенных проб в поле — весьма ответственная частьпочвенных исследований. Методика отбора проб зависит от це­лей исследования и обсуждается в соответствующих руководствах.В настоящем издании рассматриваются вопросы анализа почвен­ных проб, и в том числе вопросы, связанные с их подготовкой канализу в лабораторных условиях.После отбора почвенные пробы высушивают в хорошо про­ветриваемых помещениях, в специальных сушильных камерах сподогревом воздуха не выше 40° или в тени на воздухе, прикрывпробы бумагой. Принято считать, что высушивание в значитель­ной мере препятствует изменению почвенных проб под влияни­ем биохимических процессов.

В состоянии естественной влажно­сти почвы анализируют в тех случаях, когда оценивают свойства,которые изменяются в зависимости от влажности. Во влажныхпробах определяют, например, содержание нитритов и двухва­лентного железа. При высыхании почв и увеличении окислитель­но-восстановительного потенциала эти компоненты окисляютсяи нитриты переходят в нитраты, а двухвалентное железо — в трех­валентное. Необходимо отметить, что и элементы, которые неменяют валентность при высушивании, не безразличны к уров­ню влажности почвы.

Известно, например, что в некоторых по­чвах при высушивании увеличивается подвижность и доступностьдля растений калия, изменяется величина рН, гидролитическойкислотности, подвижности фосфора и азота. Механизмы процес­сов, происходщих при высушивании почв, в полной мере не вы­яснены. В некоторых странах вместо высушивания почвенныепробы замораживают и хранят при температуре -20°.В связи с тем, что анализу, как правило, подвергают лишьмалую часть почвенной пробы, взятой при полевых изысканиях(будем называть эту пробу первичной), рассмотрим вопросы, свя­занные с отбором средней лабораторной и аналитических пробиз первичной почвенной пробы.252.1.

Представительность почвенных пробВзятая для анализа первичная почвенная проба, как отмеча­лось выше, неоднородна по составу. Тем не менее состав отдель­ных подготовленных к анализу почвенных проб и навесок дол­жен соответствовать среднему составу первичной почвенной про­бы. Другими словами, лабораторные почвенные пробы и навескидолжны быть представительными, или репрезентативными. Ана­лиз бессмыслен, если состав навески не соответствует составупочвенной пробы в целом. Неправильное составление лабора­торной пробы может обесценить любой, даже выполненный са­мым тщательным образом, анализ.

Чтобы навески были предста­вительными, из первичной почвенной пробы берут среднюю ла­бораторную пробу и аналитические пробы для конкретных видованализа. Аналитические пробы составляют из большого числапорций средней лабораторной почвенной пробы, взятых произ­вольно из разных ее участков. Однако даже в тех случаях, когдааналитические пробы составляются грамотно, то есть из большо­го числа порций средней лабораторной пробы, они никогда неимеют точно такого же состава, как почвенная проба в целом.Ошибки, обусловленные отбором аналитических проб и на­весок, называют ошибками представительности, или репрезента­тивности.

Эти ошибки могут быть оценены статистически. Ста­тистические методы позволяют рассчитать минимальное количе­ство частиц, которое должно содержаться во взятой для анализанавеске, чтобы состав навески в должной мере соответствовалсоставу всей пробы. Однако, если объект анализа состоит из час­тиц различного диаметра с различной концентрацией определяе­мого компонента, расчет количества частиц или минимальнойнавески для достижения заданной точности анализа требует зна­ния столь многих предварительных данных, что проведение это­го строгого расчета становится практически нецелесообразным.Именно к таким объектам анализа относится почва.Тем не менее в общей форме можно утверждать, что ошибкапредставительности возрастает с ростом размера частиц и с умень­шением массы навески. Высокая степень измельчения почвы тре­буется, когда анализируемая навеска мала.

Например, гумус оп­ределяют в навесках, массы которых соответствуют десятым до­лям грамма. Это связано с условиями проведения анализа. В тоже время для определения обменной и гидролитической кислот­ности используют навески, масса которых составляет десятки грам­мов. Поэтому при определении гумуса аналитическую почвен­ную пробу принято измельчать таким образом, чтобы диаметрчастиц не превышал 0,25 мм. А размер почвенных частиц в ана­литической пробе для определения кислотности может быть боль26шим, но не должен превышать 1—2 мм.

В руководстве «Physicaland chemical methods of soil and water analysis» (FAO,1984) прианализе навесок массой менее 5 г рекомендуется измельчать по­чву таким образом, чтобы диаметр частиц не превышал 0,5 мм,при навесках 5 г и более можно анализировать почвенные пробыс диаметром частиц до 2 мм.2.1.1.

Отбор и подготовка к анализу средней лабораторнойи аналитических почвенных пробСредняя лабораторная проба. Отбор средней лабораторной про­бы проводят методом квартования. При большом объеме первич­ной почвенной пробы квартование может быть проведено не­сколько раз. При квартовании первичную почвенную пробу по­мещают на лист чистой бумаги и удаляют крупные корни,включения, новообразования. Для того, чтобы средняя проба былаболее представительной, крупные почвенные агрегаты измельча­ют пестиком с резиновым наконечником непосредственно набумаге или при плотном сложении в фарфоровой ступке до раз­мера 5—7 мм.

Затем почву перемешивают, распределяют на бума­ге ровным слоем или придают ей форму усеченного конуса иделят шпателем по диагонали на четыре равные части. Две про­тивоположно расположенные части высыпают в картонную ко­робку для хранения, а из оставшейся на бумаге средней лабора­торной почвенной пробы берут аналитические пробы для раз­личных видов анализа.Аналитическая проба для определения углерода и азота.

Сред­нюю лабораторную почвенную пробу равномерно распределяютна бумаге слоем мощностью около 5 мм. Крупные структурныеагрегаты или отдельности предварительно измельчают шпателемна бумаге или пестиком в ступке. Затем почву распределяют побумаге и делят на квадраты со стороной 3-4 см, проводя шпате­лем вертикальные и горизонтальные линии. Из каждого квадратана всю глубину слоя берут с помощью шпателя небольшое коли­чество почвы и помещают ее в пакетик из кальки. Масса почвен­ной пробы должна быть не меньше 7-10 г.

Если она окажетсяменьшей, то среднюю лабораторную пробу на бумаге перемеши­вают, снова делят на квадраты и берут дополнительное количе­ство почвы в пакетик. Из взятой аналитической пробы почвытщательно удаляют корни и другие органические остатки. Их от­бирают пинцетом, просматривая почву под лупой. Чтобы корнине остались внутри структурных отдельностей, последние раздав­ливают шпателем или пестиком.Для отбора органических остатков можно использовать на­электризованную стеклянную палочку. Для этого палочкой,27натертой куском шерстяной ткани, проводят на расстоянии не­скольких сантиметров от слоя почвы. При этом органические ос­татки прилипают к палочке и удаляются из почвы.

Палочку нельзяподносить близко к почве, так как в этом случае вместе с кореш­ками к ней могут пристать и тонкодисперсные частицы почвы.После отбора органических остатков почву просеивают черезсито с отверстиями диаметром 0,25 мм. Оставшуюся на сите по­чву переносят в ступку, растирают и снова просеивают. Опера­цию повторяют до тех пор пока все частицы не пройдут черезотверстия сита.

Измельчению подвергают лишь мелкозем, то естьчастицы почвы, диаметр которых не превышает 1 мм. Аналити­ческие почвенные пробы хранят в пакетиках из кальки.Аналитическая проба для определения рН, обменных катионов,легкорастворимых солей и других анализов. Оставшуюся часть сред­ней лабораторной почвенной пробы измельчают с помощью специ­альных устройств для размола почвенных проб или в фарфоровойступке с помощью пестика с резиновым наконечником и просеива­ют через сито с отверстиями диаметром 1 или 2 мм.