Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв, страница 9

Сумма токсичных солей12.2.8. Содержание ионов, входящих в состав легкораствори­ %, ммоль(экв)/100 г 1мых солей (СО,2-, НСОЛ СГ, SO,2", Ca2\ Mg2*, Na+, Ю)т/га, кг/м2,112.2.9. Запас легкорастворимых солей в горизонте или слоемоль(экв)/гапочвы12.2.10. Общая концентрация легкорастворимых солей в поч­г/л, ммоль(экв)/л 1венном растворе или в фильтрате из насыщенных водойпочвенных пастг/л, ммоль(экв)/л 112.2.11.Концентрация отдельных ионов в почвенном раствореили в фильтрате из насыщенных водой почвенных паст12.2.12. Удельная электропроводность фильтратов из насы­м См/смщенных водой почвенных паст3.

Показатели группового и фракционного состава соединений химических элементо\почвах\\ 3.1. Показатели группового и фракционного состава гумуса\[3.2. Показатели группового и фракционного состава соединений железа (Зоны, 1982)[3.2.1. Содержание железа силикатов1 3.2.2. Содержание железа несиликатных соединенийа) железо сильноокристаллизованных соединенийб) железо слабоокристаллизованных соединений%в) железо аморфных соединений — неорганическая и свя­занная с органическим веществом фракции3.2.3. Железо в почвенном растворе и ППК1мг/л, ммоль/ла) концентрация железа в почвенном раствореммоль(+)/100 г 1_б) обменные катионы железа|%1%137элемента в различных почвенных составляющих, нецелесообраз­но, так как набор этих показателей однотипен для всех химичес­ких элементов.В то же время в рассматриваемой системе в перечень показа­телей вещественного и группового состава соединений химичес­ких элементов в почвах включены индивидуальные показатели.Это связано с тем, что если не каждый из этих показателей, то покрайней мере некоторые их совокупности для изучаемого хими­ческого элемента специфичны и позволяют оценить разные ас­пекты его состояния в почвах или решить вопросы диагностики,классификации или использования почв.

В табл. 8 достаточнополно представлены показатели вещественного состава, которыешироко используются в практике лабораторного исследованияпочв. Что касается показателей группового и фракционного со­става соединений химических элементов, то наборы показателейзависят от свойств каждого из химических элементов. Чтобы неперегружать таблицу, в ней в качестве примера приведены лишьпоказатели, с помощью которых характеризуют состав соедине­ний железа.В номенклатуру показателей химического состава почв невключены показатели, характеризующие содержание химическихэлементов в разных степенях окисления.

Тогда как эти показате­ли позволяют оценить трансформацию соединений тех химичес­ких элементов, которые в зависимости от окислительно-восстано­вительного состояния почв проявляют разную степень окисления.Показатели химического состава почв имеют самостоятель­ное значение и, кроме того, могут служить основой для получе­ния многих других показателей свойств почв и почвенных про­цессов (кривые распределения компонентов в почвенном про­филе, коэффициенты аккумуляции солей и адсорбируемостиионов и т.п.).ГЛАВА 4МЕТОДЫ ВАЛОВОГО АНАЛИЗАОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОЧВЫПри проведении валового анализа в составе органическойчасти почвы, как правило, определяют содержание углерода иазота. По количеству углерода, входящего в состав органическоговещества почвы, рассчитывают содержание гумуса, так как на­дежные методы непосредственного определения гумуса в почвахотсутствуют.4.1.

Углерод в почвах и методы определения углеродаорганических соединенийУглерод в почвах входит в состав как органических, так инеорганических соединений. Углерод, входящий в состав орга­нического вещества, находится в специфических, свойственныхтолько почвам, соединениях — гуминовых кислотах, фульвокислотах, гиматомелановых кислотах, гумине — и в неспецифичес­ких соединениях — лигнине, аминокислотах, углеводах, жирныхкислотах, спиртах, альдегидах, смолах, восках и пр. Минераль­ные соединения углерода представлены карбонатами, основнаячасть которых приходится на относительно труднорастворимыекарбонаты кальция и магния. Незначительное количество угле­рода находится в форме легкорастворимых карбонатов и гидро­карбонатов щелочей.

В газовых фазах почв углерод представленС0 2 , СН4 и др.В настоящем разделе будут рассмотрены лишь методы опре­деления углерода органических соединений. Трудности проведе­ния анализа почв на содержание в них углерода при прочих рав­ных условиях связаны с необходимостью раздельного определе­ния углерода органических и минеральных соединений.Все методы определения углерода органических соединенийоснованы на его окислении до диоксида углерода.

Предложеныкак прямые, так и косвенные методы анализа. Прямые методыоснованы на определении количества СО2, образующегося при39окислении углерода органических соединений; косвенные мето­ды — на определении количества окислителя, пошедшего на пе­ревод углерода органических соединений в С0 2 , или на опреде­лении количества восстановленной формы используемого окис­лителя, образовавшейся в процессе анализа.4.1.1. Методы, основанные на отгонкедиоксида углеродаС помощью этих методов содержание углерода находят поколичеству С0 2 , выделившегося при разложении органическоговещества почв. В процессе анализа количество диоксида углеро­да определяют разнообразными прямыми или косвенными мето­дами. Для этой цели используют гравиметрические, титриметрические, газоволюмометрические, кулонометрические и другиеметоды количественного анализа.Разложение органического вещества до Н 2 0 и С0 2 может бытьпроведено двумя способами: методом сухого озоления при нагре­вании почв и методом мокрого озоления растворами сильныхокислителей.Гравиметрические методы.

При определении углерода орга­нических соединений гравиметрическим методом применяют каксухое, так и мокрое озоление гумуса.Почвоведы исследовали процессы, происходящие при нагре­вании гуминовых кислот (Орлов, 1974). Было установлено, чтовначале происходит разрушение алифатической части молекулыгуминовой кислоты, т.е. ее периферических или боковых цепей.Затем, при более высоких температурах, начинается разрушениеароматического ядра, дегидрирование и, наконец, выделение уг­лерода в виде С0 2 .

На стадии, предшествующей выделению С0 2 ,остаток гуминовой кислоты на 80-90% состоит из углерода. Тем­пература, при которой происходят те или иные процессы, варьи­рует в зависимости от условий эксперимента — скорости нагре­вания, окислительных условий, возможности удаления продук­тов распада и т.п.На сухом озолении органического вещества почв при темпе­ратуре 650—750° основан метод Густавсона. При нагревании по­чвы органические вещества разлагаются, а входящие в их составуглерод и водород превращаются в диоксид углерода и воду. Озо­ление почв проводят в тугоплавкой трубке, через которую непре­рывно пропускают кислород или воздух, лишенный С0 2 . Для болееполного разложения гумуса озоление проводят в присутствииоксида меди. Оксид меди отдает кислород и, превращаясь снача­ла в Cu 2 0, а затем в металлическую медь, способствует болееполному окислению компонентов органического вещества почв.40Летучие компоненты почв и продукты окисления гумуса улав­ливают специальными поглотителями.

Для поглощения воды,образующейся при окислении водорода, используют хлорид каль­ция или концентрированную серную кислоту, для поглощениядиоксида серы — хромат свинца. Медную спираль применяютдля восстановления азота оксидов до свободного азота, галогеныпоглощают с помощью серебряной спирали. Наконец, для по­глощения С0 2 используют аскарит (асбест, пропитанный NaOH).Аскарит помещают в U-образные поглотительные трубки.

Реак­ция протекает согласно уравнению:С0 2 + 2NaOH = Na 2 C0 3 + H 2 0.В связи с тем, что одним из продуктов реакции является Н 2 0,в поглотительную трубку помещают не только аскарит, но и хло­рид кальция, который количественно поглощает воду:СаС12 + пН 2 0 = СаС12 пН 2 0.Поглотительные трубки взвешивают до и после озоления орга­нического вещества и по увеличению массы, обусловленномупоглощением С0 2 , находят содержание углерода в почве.Методы, основанные на сухом озолении и гравиметрическомопределении диоксида углерода, — наиболее точные из методовопределения углерода органических соединений.

При сухом озо­лении происходит полное окисление углерода независимо от типаорганических соединений, а гравиметрический метод —- наибо­лее точный из методов измерения массы С0 2 . Однако эти методытрудоемки и, кроме того, не могут быть использованы при ана­лизе карбонатных почв без специальных приемов. При нагрева­нии почв, содержащих карбонаты, возможно разложение после­дних, поэтому при анализе карбонатных почв масса поглотитель­ных трубок может увеличиться не только в результате поглощениядиоксида углерода, образующегося при разложении органичес­кого вещества, но и от С0 2 , образующегося в результате разложе­ния карбонатов.На мокром озолении органического вещества почв сернокис­лым раствором дихромата калия основан метод Кнопа—Сабанина.

В результате взаимодействия почвы с раствором дихроматакалия углерод органического вещества превращается в диоксидуглерода, а Сг20^~ — в Сг3*.При выполнении анализа навеску почвы помещают в колбудля озоления (рис. 1), в колбу приливают сернокислый раствордихромата калия. Содержимое колб кипятят, а образующийся приокислении гумуса диоксид углерода, так же как и в методе Густавсона, поглощают трубками, заполненными аскаритом и хло­ридом кальция.

Сопутствующие летучие компоненты, которые41Рис. 1. Установка для определения углерода по Кнопу—Сабанину: / —колба для озоления органического вещества; 2 — воронка; 3 — погло­титель С0 2 воздуха (50%-ный раствор КОН); 4 — трубка с железнойспиралью; 5 и 6— калиаппараты с Ag2S04 и концентрированной H2SO4;7 — трубки для поглощения CCV, 8 — предохранительная колонка схлоридом кальциявыделяются при взаимодействии почвы с раствором К2Сг207,поглощают дополнительными поглотителями. Железная спиральслужит для поглощения кислых паров НС1, хлориды поглощаютраствором Ag2S04, соединения азота и воду — концентрирован­ной H2S04 . Для того чтобы С0 2 был полностью вытеснен из всехчастей прибора и поглощен аскаритом, через прибор 40-60 минпротягивают воздух, лишенный С0 2 .При мокром озолении происходит взаимодействие почв скислым раствором К2Сг207. Поэтому при анализе почв, содержа­щих карбонаты, их предварительно разрушают разбавленной 1:1серной кислотой, удаляют С0 2 карбонатов и после этого прово­дят окисление гумуса.

При высоком содержании карбонатовК.К. Гедройц рекомендовал использовать более разбавленнуюсерную кислоту во избежание осаждения гипса, который можетобволакивать частицы гумуса и неразложившихся карбонатов, пре­пятствуя полному выделению С0 2 .С помощью метода Кнопа—Сабанина может быть проведеноопределение не только углерода, входящего в состав гумуса, но иуглерода карбонатов. Если содержание карбонатов невелико, токарбонаты и гумус могут быть определены из одной навески.Сначала проводят разрушение карбонатов серной кислотой иопределяют содержание С0 2 карбонатов, затем ту же навескупочвы обрабатывают раствором дихромата калия и определяютС0 2 органического вещества почв.

При высоком содержании кар­бонатов и низком содержании гумуса целесообразно карбонаты игумус определять в разных навесках.42При использовании гравиметрических методов содержаниеуглерода рассчитывают по уравнению:тсо 100С02% = - ^,тС% = С0 2 % ¥$- = С0 2 % • 0,273,44,01где тСо2 ~" масса диоксида углерода, г; т — масса навески, г;12,01 и 44,01 — атомная и молекулярная массы С и С0 2 .Газоволюмометрические методы основаны на измерении объема диоксида углерода, выделившегося при озолении гумуса, ивычислении количества углерода по объему С0 2 . Вычисленияпроводят с учетом температуры и давления, при которых прово­дился анализ.