Л.А. Воробьёва - Химический анализ почв (1114635), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Вычисление массовой доли (%)гумуса в почвеПо результатам определения углерода органических соединений рассчитывают содержание гумуса в почве. С этой цельювеличину массовой доли углерода органических соединений, выраженную в процентах, принято умножать на коэффициент, равный 1,724. Этот коэффициент был рассчитан в 1864 г. на основании имеющихся в то время сведений о содержании в гуминовойкислоте 58% углерода (100/58=1,724). Такое же содержание углерода было принято и для гумуса почвы в целом.
В настоящеевремя известно, что содержание углерода в гумусе разных типовпочв неодинаково. Среднее содержание углерода составляет от54,5 в гуминовых кислотах солонцов, солодей, горно-луговых исерых лесных почв до 58,7% — в гуминовых кислотах торфяноболотных почв и торфяников (Орлов, 1992). Чем больше отличается содержание углерода в гумусе от 58%, тем выше ошибка ввычислении содержания гумуса. Кстати, и большая точность вычисления коэффициента (до третьего десятичного знака) ничемне оправдана.В связи с тем, что количество углерода в гумусе разных типовпочв неодинаково, целесообразно было бы для пересчета содержания углерода в содержание гумуса использовать разные коэффициенты.
Однако для получения дифференцированных коэффициентов пересчета процентного содержания углерода на гумусдля различных типов почв пока нет достаточного количества данных. В.В. Пономарева и Т.А. Плотникова (1967) предлагали использовать коэффициент, равный двум, принимая, что содержание углерода в гумусе составляет около 50%.56Однако еще К.К. Гедройц обращал внимание на то, что вкачестве результата анализа почв более правильно приводить нефиктивное количество гумуса, а количество углерода в почве. Хотяэто положение безусловно справедливо с точки зрения правильности выражения результатов анализа, часто бывает полезно оценить массу гумуса в почвах. Поэтому, несмотря на условностькоэффициента пересчета содержания углерода на содержание гумуса, почвоведы, как правило, рассчитывают содержание гумусав почвах.Результаты определения углерода органических соединенийи гумуса, как правило, выражают в процентах.
Выраженная впроцентах массовая доля гумуса в почве является одним из важнейших показателей химических свойств почв. Однако во многих случаях более полную информацию дает расчет запасов гумуса в горизонте или слое почвы, выраженных массой гумуса вединице объема почвы. Например, в почвах легкого гранулометрического состава массовая доля гумуса бывает ниже, чем в болеетяжелых по гранулометрическому составу почвах. В то же время,если учесть большую мощность гумусированного слоя легкойпочвы, запас гумуса в ней может оказаться выше, чем в болеетяжелой по гранулометрическому составу почве.
Сравнение этихпочв по массовой доле гумуса может привести к неверным выводам, например, о темпах гумусонакопления в почвах, различающихся по гранулометрическому составу.Для систематизации сведений о свойствах гумуса и унификации приемов интерпретации результатов его исследования разработана специальная система показателей гумусного состоянияпочв. В ней указаны градации уровней показателей, позволяющие оценить степень выраженности каждого из изучаемых признаков. Вопросы, связанные с изучением гумусного состоянияпочв, освещены в специальной литературе (Гришина, Орлов, 1981)и здесь не рассматриваются.4.2. Азот в почвах и методы определенияего общего содержанияАзот — один из основных элементов питания растений.
Общее содержание азота в верхних горизонтах почв измеряется десятыми долями процента. Основная часть азота почвы связана сгумусом. В состав гумуса входит 93—97% от общего содержанияазота в почве. Азот составляет около 5% от содержания гумуса впочве.Минеральные соединения азота в почвах представлены солямиазотной и азотистой кислот и ионами аммония. Ионы аммония57могут находиться в почвах в способном к обмену состоянии имогут быть прочно фиксированы кристаллической решеткой глинистых минералов.Для определения общего содержания азота в почвах применяют газоволюмометрические методы. Они основаны на термическом разложении органического вещества почв и измеренииобъема выделившегося азота. Кроме того, в практике лабораторных исследований используют методы, основанные на мокромозолении органического вещества почв концентрированной H 2 S0 4(метод Кьельдаля) или серно-кислым раствором Сг0 3 (методТюрина).
В результате азот органического вещества почв переходит в сульфат аммония. Ион аммония определяют титриметрическими или фотометрическими методами.4.2.1. Определение азота методом КьельдаляДля определения азота в почвах достаточно широко применяют метод Кьельдаля. Метод был разработан для анализа растений, но в настоящее время он является общепринятым и дляопределения азота в почвах. С помощью метода Кьельдаля в почвах определяют азот, связанный"с органическим веществом, иаммонийный азот. Азот нитратов и нитритов методом Кьельдаляне определяется. В связи с тем, что содержание нитратов и нитритов в почвах, не получавших азотные и органические удобрения, невелико, метод используют для характеристики общего содержания азота в почвах.Общее содержание азота в почвах, содержащих нитраты инитриты, определяют по одному из вариантов метода Йодльбауэра.
В этом случае нитраты и нитриты восстанавливают, а затемпроводят анализ так, как это предусмотрено в методе Кьельдаля.Метод Кьельдаля основан на учете аммония, который образуется при озолении органического вещества почв кипящей концентрированной серной кислотой. Определение азота по Кьельдалю включает три этапа: озоление органического вещества, отгонку аммиака и количественное определение азота.4.2.1.1. Озоление органического веществаПри взаимодействии органического вещества с кипящей серной кислотой углерод и водород органических соединений окисляются до С0 2 и Н 2 0, азот остается в восстановленной форме ипревращается в сульфат аммония. В качестве примера рассмотрим реакцию серной кислоты с аланином, одним из компонентов гумуса почв:582CH3CHNH2COOH + 13H 2 S0 4 ->-> (NH 4 ) 2 S0 4 + 6C0 2 4- 16H20 + 12S02.Образующийся в процессе реакции диоксид серы препятствуетокислению азота.
Чтобы диоксид серы не удалялся из сферы анализа, колбы Кьельдаля, в которых проводят озоление, закрываютстеклянными затворами. Эти затворы также конденсируют парысерной кислоты, которая стекает обратно в колбу. Для ускоренияпроцесса разложения органического вещества почв анализ проводят в присутствии катализаторов.
В качестве катализаторов могутбыть использованы CuS0 4 , HgO, Se или их смесь. Роль катализаторов в процессе разложения органического вещества рассмотрим на примере селена. При взаимодействии с серной кислотойселен окисляется с образованием селенистой кислоты:Se+2H 2 S0 4 = H 2 Se0 3 +2S0 2 +H 2 0.Селенистая кислота, взаимодействуя с органическим веществом, окисляет углерод и водород до С0 2 и Н 2 0 и восстанавливается до элементного селена:2CH 3 CHNH 2 COOH + 6H 2 Se0 3 = 6C0 2 + 10Н2О + 2NH 3 + 6Se.В связи с высокой токсичностью селена все работы с ним нужнопроводить в вытяжном шкафу.Для повышения температуры кипения в колбу добавляют сульфат калия. По данным Бакера, температура кипения концентрированной H 2 S0 4 329°, температура кипения серной кислоты, содержащей 1 мг/мл K 2 S0 4 — 365°, содержащей 2 г/мл K 2 S0 4 —410°.
Разложение органического вещества протекает медленно иможет быть неполным, если анализ проводить при температурениже 360°, при температуре 410° могут быть потери азота (Jackson,1962). При проведении анализа необходимо следить, чтобы неперегревалась та часть колбы, которая не занята жидкостью. Впротивном случае может происходить термическое разложение(NH 4 ) 2 S0 4 и потери азота.Метод Кьельдаля известен с 1883 г. и с тех пор он широкоиспользуется в аналитической практике, однако некоторые аспекты метода до сих пор являются дискуссионными. В частности, высказывается мнение, что методом Кьельдаля нельзя определить ион аммония, фиксированный кристаллической решеткой глинистых минералов.
Исследования И.А. Могилевкиной(1970) показали, что при оптимальном соотношении H 2 S0 4 ,K 2 S0 4 , Se и длительном периоде озоления почвы весь фиксированный аммоний определяется методом Кьельдаля. Озолениепочв с высоким содержанием фиксированного аммония должно59продолжаться в течение 5 ч после осветления раствора в колбе.Длительное озоление необходимо и для освобождения азота некоторых органических соединений. Особенно устойчивы при разложении по Кьельдалю некоторые гетероциклические соединения — пиридин, производные хинолина.
В присутствии такогорода соединений образование светлого раствора не является доказательством полноты разложения органического вещества, лишьдлительное нагревание может привести к цели. Гетероциклические соединения пиридинового и пиримидинового ряда присутствуют и в почвах. Неполное разложение органических соединений при анализе почв может привести к получению заниженныхрезультатов определения азота.Неполное разложение органического вещества может наблюдаться при анализе почв, содержащих агрегаты, сцементированные соединениями железа, так как последние не растворяются вконцентрированной H 2 S0 4 . В таких случаях навеску почвы заливают водой и лишь затем прибавляют концентрированную серную кислоту.4.2.1.2.
Количественное определение азотаПри проведении анализа по методу Кьельдаля азот переходит в форму сульфата аммония, количественное определение которого осуществляют либо титриметрическими, либо фотометрическими методами.Отгонка и титриметрическое определение аммиака. Титриметрическим методом азот, входящий в состав сульфата аммония,определяют после его выделения в виде аммиака.
Аммиак образуется при взаимодействии сульфата аммония с NaOH:(NH 4 ) 2 S0 4 + 2NaOH -> 2NH3.+ 2Н 2 0 + Na 2 S0 4 .Для определения аммиака может быть использован методпродувки воздухом. Отделение аммиака продувкой воздухом можно провести с помощью очень простого устройства, состоящегоиз трех соединенных стеклянными трубками пробирок. Концывходных стеклянных трубок заканчиваются барботерами и немногоне достают до дна пробирок, концы выходных трубок находятсяна уровне пробок. Первую пробирку заполняют 1 н. H 2 S0 4 дляпоглощения следов аммиака из воздуха, затем следует пробиркаили колба с исследуемым раствором, в третьей пробирке находится титрованный раствор 0,01 н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
