ГОСТ 27593-88

УДК 001.4:502.3:631.6.02:004.354

Группа С00

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Термины и определения

Soils. Terms and definitions

МКС 01.040.13

Дата введения 01.07.88

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным агропромышленным комитетом СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23.02.88 № 326

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5298-85

4. ВЗАМЕН ГОСТ 17.4.1.03-84

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2005 г.

Настоящий стандарт устанавливает термины и определения понятий в области почвоведения.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.

Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 20432.

1. Стандартизованные термины с определениями приведены в табл. 1.

2. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Применение терминов - синонимов стандартизованного термина не допускается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в табл. 1 в качестве справочных и обозначены пометой "Ндп".

2.1. Для отдельных стандартизованных терминов в табл. 1 приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

2.2. Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значение используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.

Таблица 1

3. Алфавитный указатель содержащихся в стандарте терминов на русском языке приведен в табл. 2.

4. Термины и определения понятий, установленных в СТ СЭВ 5298-85, но не применяемых в СССР, приведены в приложении.

5. Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма - светлым, а недопустимые синонимы - курсивом.

Таблица 2

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ГОСТ 26213-91

Группа С09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Методы определения органического вещества

Soils. Methods for determination of organic matter

ОКСТУ 9709

Дата введения 1993-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Всесоюзным производственно-научным объединением "Союзсельхозхимия"

РАЗРАБОТЧИКИ

Л.М.Державин, С.Г.Самохвалов (руководитель разработки), Н.В.Соколова, А.Н.Орлова, К.А.Хабарова, В.Г.Прижукова, С.Я.Приваленкова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 29.12.91 N 2389

3. Срок проверки - 1996 г.

4. ВЗАМЕН ГОСТ 26213-84

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт устанавливает фотометрический и гравиметрический методы определения органического вещества в почвах, вскрышных и вмещающих породах.

Общие требования к проведению анализов - по ГОСТ 29269 .

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПО МЕТОДУ ТЮРИНА В МОДИФИКАЦИИ ЦИНАО

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПО МЕТОДУ
ТЮРИНА В МОДИФИКАЦИИ ЦИНАО

Метод основан на окислении органического вещества раствором двухромовокислого калия в серной кислоте и последующем определении трехвалентного хрома, эквивалентного содержанию органического вещества, на фотоэлектроколориметре.

Метод не пригоден для проб с массовой долей хлорида более 0,6% и проб с массовой долей органического вещества более 15%.

Предельные значения относительной погрешности результатов анализа для двусторонней доверительной вероятности 0,95 составляют в процентах (отн.):

20 - при массовой доле органического вещества до 3%;

15 - св. 3 до 5%;

10 - св. 5 до 15%.

1.1. Отбор проб

1.1.1. Отбор проб проводят по ГОСТ 28168 , ГОСТ 17.4.3.01 и ГОСТ 17.4.4.02 - в зависимости от целей исследований.

1.1.2. Из размолотой почвы или породы отбирают представительную пробу массой 3-5 г для тонкого измельчения. Перед измельчением из пробы удаляют пинцетом видимые невооруженным глазом неразложившиеся корни и растительные остатки. Затем пробу полностью измельчают и пропускают через плетеное сито с отверстиями диаметром 0,25 мм. Для тонкого измельчения используют ступки и измельчительные устройства из фарфора, стали и других твердых материалов.

1.2. Аппаратура и реактивы

Фотоэлектроколориметр.

Баня водяная.

Весы торзионные или другие с погрешностью не более 1 мг.

Пробирки стеклянные термостойкие вместимостью 50 см по ГОСТ 23932 .

Штатив для пробирок.

Бюретка или дозатор для отмеривания 10 см хромовой смеси.

Палочки стеклянные длиной 30 см.

Цилиндр или дозатор для отмеривания 40 см воды.

Груша резиновая со стеклянной трубкой или устройство для барбатации.

Бюретка вместимостью 50 см.

Колбы мерные вместимостью 1 дм.

Кружка фарфоровая вместимостью 2 дм.

Колба коническая вместимостью 1 дм.

Колбы конические или технологические емкости вместимостью не менее 100 см.

Аммоний-железо (II) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208 или железо (II) сернокислое 7-водное по ГОСТ 4148 .

Калия гидроокись по ГОСТ 24363 .

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220 .

Калий марганцовокислый, стандарт-титр для приготовления раствора концентрации (KMnO)=0,1 моль/дм (0,1 н.).

Натрий сернистокислый по ГОСТ 195 или натрий сульфит 7-водный по ТУ 6-09 5313.

Кислота серная по ГОСТ 4204 концентрированная и раствор концентрации ( HSO)=1 моль/дм.

Вода дистиллированная.

Фильтры обеззоленные, с

иняя лента.

1.3. Подготовка к анализу

1.3.1. Приготовление хромовой смеси

(40,0±0,1) г тонкоизмельченного двухромовокислого калия помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм, растворяют в воде, доводя объем до метки, и переливают в фарфоровую кружку. К приготовленному раствору приливают порциями по 100 см с интервалом в 10-15 мин 1 дм концентрированной серной кислоты. Кружку с раствором накрывают стеклом и оставляют до полного охлаждения.

Раствор хранят в склянке из темного стекла.

1.3.2. Приготовление раствора восстановителя - раствора соли Мора концентрации [(NH)SOFеSO·6НО]±0,1 моль/дм или раствора железа (II) сернокислого 7-водного концентрации (FеSO·7НО)=0,1 моль/дм

(40,0±0,1) г соли Мора или (27,8±0,1) г 7-водного сернокислого железа (II) растворяют в 700 см раствора серной кислоты концентрации (HSO)=1 моль/дм, фильтруют через двойной складчатый фильтр в мерную колбу вместимостью 1 дм и доводят объем до метки водой.

Концентрацию раствора проверяют титрованием по раствору марганцовокислого калия концентрации (KMnO)=0,1 моль/дм, приготовленному из стандарт-титра. Для титрования в три конические колбы отмеривают с помощью бюретки по 10 см приготовленного раствора восстановителя, приливают по 1 см концентрированной серной кислоты, 50 см воды и титруют раствором марганцовокислого калия концентрации до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Для вычисления коэффициента поправки используют среднее арифметическое значение результатов трех титрований.

Коэффициент поправки () вычисляют по уравнению

где - объем раствора марганцовокислого калия, израсходованный на титрование, см;

- объем раствора восстановителя, отобранный для титрования, см.

Раствор хранят в бутыли из темного стекла, к которой с помощью сифона присоединяют бюретку. Для предохранения раствора от окисления кислородом воздуха к бутыли присоединяют склянку Тищенко с щелочным раствором сернистокислого натрия. Коэффициент поправки проверяют не реже чем через 3 дня.

1.3.3. Приготовление щелочного раствора сернистокислого натрия

(40,0±0,1) г безводного или (80,0±0,1) г 7-водного сернистокислого натрия растворяют в 700 см воды. (10,0±0,1) г гидроокиси калия растворяют в 300 см воды. Приготовленные растворы смешивают.

1.4. Проведение анализа

1.4.1. Окисление органического вещества

Массу пробы почвы или породы для анализа определяют, исходя из предполагаемого содержания органического вещества, по табл.1.

Таблица 1

Пробы почвы или породы взвешивают с погрешностью не более 1 мг и помещают в пробирки, установленные в штативы. К пробам приливают по 10 см хромовой смеси. В каждую пробирку помещают стеклянную палочку и тщательно перемешивают пробу с хромовой смесью. Затем штативы с пробирками опускают в кипящую водяную баню. Уровень воды в бане должен быть на 2-3 см выше уровня хромовой смеси в пробирках. Продолжительность нагревания суспензий - 1 ч с момента закипания воды в бане после погружения в нее пробирок. Содержимое пробирок перемешивают стеклянными палочками через каждые 20 мин. По истечении 1 ч штативы с пробирками помещают в водяную баню с холодной водой. После охлаждения в пробирки приливают по 40 см воды. Затем из пробирок вынимают палочки, тщательно перемешивают суспензии барбатацией воздуха и оставляют для оседания твердых частиц и полного осветления надосадочной части раствора. Вместо отстаивания допускается проводить фильтрование суспензий через беззольные фильтры (синяя лента).

1.4.2. Приготовление растворов сравнения

В девять пробирок наливают по 10 см хромовой смеси и нагревают их в течение 1 ч в кипящей водяной бане вместе с анализируемыми пробами. После охлаждения в пробирки приливают указанные в табл.2 объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя. Растворы тщательно перемешивают барбатацией воздуха.

Таблица 2

1.4.3. Фотометрирование растворов

Фотометрирование растворов проводят в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1-2 см относительно раствора сравнения N 1 при длине волны 590 нм или используя оранжево-красный светофильтр с максимумом пропускания в области 560-600 нм. Растворы в кювету фотоэлектроколориметра переносят осторожно, не взмучивая осадка.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Массу органического вещества в анализируемой пробе определяют по градуировочному графику. При построении градуировочного графика по оси абсцисс откладывают массу органического вещества в миллиграммах, соответствующую объему восстановителя в растворе сравнения, а по оси ординат - соответствующее показание прибора.

1.5.2. Массовую долю органического вещества () в процентах вычисляют по уравнению

где - масса органического вещества в анализируемой пробе, найденная по графику, мг;

- коэффициент поправки концентрации восстановителя;

- масса пробы, мг;

100 - коэффициент пересчета в проценты.

1.5.3. Допускаемые относительные отклонения от аттестованного значения стандартного образца для двусторонней доверительной вероятности 0,95 указаны в табл.3.

Таблица 3

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ТОРФЯНЫХ И ОТОРФОВАННЫХ ГОРИЗОНТАХ ПОЧВ

Метод основан на определении потери массы пробы после прокаливания при температуре 525 °С.

2.1. Отбор проб

Отбор проб для анализа проводят по ГОСТ 28168 , ГОСТ 27784 .

2.5.2. Массовую долю органического вещества в процентах вычисляют по формуле

где - массовая доля зольности, %.

2.5.3. Контроль точности результатов анализов - по ГОСТ 27784 .



Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1992

ГОСТ 23740-79

Группа Ж39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ГРУНТЫ

МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Soils. Methods of laboratory determination

of organic composition

Дата введения 1980-01-01

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по делам строительства

ИСПОЛНИТЕЛИ

Г.В.Сорокина, канд. техн. наук; Н.П.Бетелев, канд. геол.-минер. наук; Р.С.Зиангиров, д-р геол.-минер. наук; И.С.Бочарова; Т.А.Кудинова

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по делам строительства

Член Коллегии В. И. Сычев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 20 июня 1979 г. № 89

Переиздание. Июнь 1987 г.

Настоящий стандарт распространяется на песчаные и глинистые грунты и устанавливает методы лабораторного определения содержания органических веществ при исследовании этих грунтов для строительства.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Для определения содержания органических веществ в грунте надлежит установить раздельно количество растительных остатков и гумуса.

1.2. Растительные остатки следует выделить из грунта сухим или мокрым способом, после чего определить их количество

1.3. Для установления количества гумуса необходимо определить содержание углерода разложившихся органических веществ в грунте - органического углерода (Сорг).

Для определения органического углерода надлежит применять методы:

оксидометрический;

сухого сжигания.

1.4. Оксидометрический метод следует применять для определения органического углерода в песчаных и глинистых грунтах, содержащих менее 10% гумуса, а в грунтах, содержащих хлориды, - после удаления последних.

Метод не допускается применять для определения органического углерода в песчаных и глинистых грунтах морского, лиманного, старичного, озерного и болотного происхождения.

1.5. Метод сухого сжигания в кислороде следует применять для определения органического углерода в грунтах морского, лиманного, старичного, озерного, болотного происхождения и в грунтах, содержащих более 10% гумуса, после удаления карбонатов.

1.6. Содержание органического углерода в грунте надлежит определять в процентах сухого вещества пробы и пересчитывать на количественное содержание гумуса, применяя коэффициент 1,724.

1.7. Отбор и транспортирование образцов грунтов ненарушенного сложения надлежит выполнять по ГОСТ 12071-84.

1.8. Органические вещества следует определять для средней пробы грунта в воздушно-сухом состоянии.

Вес средней пробы грунта должен быть не менее 100 гс.

1.9. Для проведения испытания необходимо пробу грунта воздушно-сухого состояния подготовить растиранием в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником: для определения и выделения растительных остатков - до размера агрегатов 3-5 мм; для определения органического углерода - до размера частиц менее 0,25 мм, а затем произвести пробу на хлориды и карбонатность.

1.10. Погрешность взвешивания проб должна быть не более 0,01 гс, при определении количества растительных остатков и не более 0,0002 гс при определении органического углерода.

1.11. Количество параллельных определений органических веществ должно быть не менее двух.

Погрешность результатов параллельных определений не должна превышать 2,5% от средней определяемой величины. Если расхождение между результатами двух параллельных определений превышает 2,5%, количество определений надлежит увеличить до трех и более.

За окончательный результат анализа следует принимать среднее арифметическое результатов параллельных определений.

1.12. Количество органических веществ следует определять с точностью до второго десятичного знака и регистрировать их в журнале (см. приложение 2) с указанием метода определения (пп. 1.2 и 1.3).

1.13. Термины и определения, применяемые в стандарте, приведены в приложении 1.

2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ

2.1. Растительные остатки надлежит выделить из средней пробы грунта воздушно-сухого состояния и определить их количество в процентах.

2.2. Аппаратура

Баня песчаная или водяная.

Воронка стеклянная диаметром 14 см по ГОСТ 25336-82.

Груша резиновая.

Кисточка для сметания частиц с сита.

Лупа.

Мешалка.

Нож.

Пинцет.

Сита с сетками проволочными ткаными № 1 и 0,25 по ГОСТ 6613-86.

Стекло органическое листовое по ГОСТ 17622-72.

Цилиндр (см. приложение 3).

Ступка фарфоровая по ГОСТ 9147-80, пестик по ГОСТ 9147-80 с резиновым наконечником.

Термометр по ГОСТ 215-73, с погрешностью измерений до 0,5°С.

Ткань суконная или шерстяная (кусочек).

Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.

Шкаф сушильный.

Шпатель по ГОСТ 9147-80.

2.3. Проведение испытания

2.3.1. Подготовленный грунт надлежит тщательно перемешать и отобрать методом квадратов среднюю пробу не менее 25 гс. Одновременно следует отобрать пробу для определения гигроскопической влажности по ГОСТ 5180-84.

2.3.2. Взятую пробу необходимо поместить на стекло с подложенной под него бумагой (для фона). Растительные остатки следует тщательно отбирать (под лупой), раздавливая комочки грунта пинцетом (сухой способ). Для ускорения процесса удаления растительных остатков из грунта следует пользоваться наэлектризованной пластинкой из органического стекла, а при больших количествах растительных остатков применять отмучивание их в водопроводной воде (мокрый способ).

Сухую пластинку из органического стекла необходимо натереть кусочком шерстяной или суконной ткани и быстро провести ее над грунтом, распределенным тонким слоем на стекле или бумаге, следя, чтобы к пластинке не притягивались вместе с растительными остатками глинистые частицы. Пластинку следует держать примерно на 5 см выше слоя грунта.

2.3.3. Для отмучивания растительных остатков среднюю пробу грунта следует высыпать в заранее взвешенную фарфоровую чашку, взвесить, смочить водой, и слегка растереть пестиком с резиновым наконечником так, чтобы не повредить растительные остатки. Затем следует отмутить песок, для чего грунт заливают водой, перемешивают и сливают верхний слой с глинистыми частицами сквозь сито с сеткой № 1 в течение 5-8 с в большую фарфоровую чашку, следя, чтобы на сито не попал песок. Операцию необходимо повторять до полной отмывки песка в чашке.

Растительные остатки на сите следует отмыть от глинистых частиц и перенести во взвешенную фарфоровую чашку. Прошедшие сквозь сито глинистые частицы следует в чашке взболтать, дать им возможность осесть, а растительные остатки, прошедшие сквозь сито с сеткой № 1, слить через сито с сеткой № 0,25 в другую чашку.

Растительные остатки, оставшиеся на ситах с сетками № 1 и 0,25, следует соединить в одной чашке, а воду выпарить на бане. Все прошедшие через сито частицы грунта следует из чашки перенести в цилиндр и проверить полноту выделения растительных остатков (см. приложение 3).

2.3.4. Выделенные песчаные, глинистые частицы и растительные остатки следует высушить в сушильном шкафу до постоянного веса при температуре 100-105°С и взвесить с погрешностью не более 0,01 гс.

2.4. Обработка результатов

2.4.1.Количество растительных остатков J(от) в процентах следует вычислить по формуле

где m(s0) - вес сухих растительных остатков, гс;

m(s) - вес сухого грунта, гс.

Для пересчета воздушно-сухой навески на сухую применяют коэффициент

где W(г) - гигроскопическая влажность в процентах.

3. ОКСИДОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1. Органическое вещество надлежит окислить двухромовокислым калием в сильнокислой среде до образования углекислоты, затем оттитровать избыток двухромовокислого калия раствором соли Мора и определить содержание органического углерода в грунте по разности объемов соли Мора, израсходованных на титрование двухромовокислого калия в опыте без грунта и в опыте с грунтом.

3.2. Аппаратура и материалы

3.2.1. Аппаратура

Бутыли с притертыми пробками емкостью 5000 мл.

Бутыль с притертой пробкой емкостью 10000 мл.

Бюретки.

Весы лабораторные по ГОСТ 24104-80 с гирями по ГОСТ 7328-82.

Воронки стеклянные по ГОСТ 25336-82 диаметром 3,5 и 10 см.

Капельницы лабораторные стеклянные по ГОСТ 25336-82.

Колбы конические плоскодонные из термостойкого стекла емкостью 100 и 2500-5000 мл.

Колба мерная по ГОСТ 1770-74 емкостью 1000 мл.

Палочки стеклянные.

Пробирки стеклянные по ГОСТ 25336-82.

Склянка типа СПТ (Тищенко) по ГОСТ 25336-82.

Стекло часовое.

Шкаф сушильный.

Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147-80 диаметром 5 и 9 см.

Шпатель по ГОСТ 9147-80.

3.2.2. Материалы

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота фенилантраниловая.

Пирогаллол.

Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.

Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277-75.

Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мора) по ГОСТ 4208-72.

3.3. Подготовка к испытанию

3.3.1. Среднюю пробу весом около 3 гс следует отобрать способом квадратов из грунта (с удаленными растительными остатками и просеянного через сито с сеткой № 1), залить дистиллированной водой и перемешать в фарфоровой чашке стеклянной палочной в течение 15 мин.

3.3.2. Раствор необходимо отфильтровать в пробирку, подкислить раствором (1 н) азотнокислого серебра и перемешать (взбалтыванием). Если появляется сильная муть, из грунта перед определением углерода окислением органического вещества двухромовокислым калием следует удалить хлориды.

3.3.3. Для удаления хлоридов необходимо взять 25 гс подготовленного к анализу грунта. Навеску грунта следует поместить в стакан, залить дистиллированной водой, подкисленной несколькими каплями серной кислоты (1 н), и способом декантации перенести на фильтр.

Во взятой сухой навеcке грунта отмывать хлориды следует до исчезновения хлора (реакция на хлор). Отмытую навеску грунта с фильтра следует перенести в фарфоровую чашку, высушить до воздушно-сухого состояния на водяной бане и после охлаждения взвесить.

Для определения содержания углерода необходимо установить соотношение К1 между первоначальным весом взятого грунта и его весом после удаления хлоридов и высушивания

где m(1) - вес воздушно-сухой пробы, взятой для удаления хлоридов, гс;

m(2) - вес пробы после удаления хлоридов, гс.

3.4. Проведение испытания

3.4.1. Среднюю пробу весом 10-20 гс следует дополнительно растереть в ступке до размеров частиц, которые полностью проходят через сито с отверстиями сетки 0,25 мм (до состояния пудры), и тщательно перемешать.

Величина навески должна быть от 0,05 до 1 гс в зависимости от предполагаемого содержания гумуса в соответствии с таблицей.

3.4.2. Одновременно необходимо отобрать пробу для определения гигроскопической влажности по ГОСТ 5180-84.

3.4.3. Пробу грунта следует взвесить на листочке кальки. Вес пробы определить по разности между весом кальки с пробой и весом после пересыпания пробы в коническую колбу емкостью 100 мл. Погрешность взвешивания должна быть в пределах ±0,0002 гс.

3.4.4. К навеске грунта с помощью бюретки надлежит добавить 10 мл хромовой смеси (0,4 н раствор двухромовокислого калия в разбавленной 1: 1 серной кислоте). Раствор из бюретки спускают от нулевого деления по каплям (медленно) с соблюдением одинакового интервала времени при параллельных испытаниях.

Содержимое в колбе следует осторожно перемешивать круговыми движениями колбы.

Колбы необходимо закрыть воронками диаметром 3,5 см для охлаждения водяных паров и поставить на горячую электроплитку с закрытой спиралью или песчаную баню*.

________________

* Кипячение допускается проводить в термостате в течение 30 мин при температуре 150°С.

Кипячение раствора следует продолжать 5 мин (без выделения пара из воронки); оно должно быть еле заметным, т. е. выделение пузырьков углекислоты, образующихся от окисления органических веществ грунта, должно быть обильным, при этом пузырьки должны быть немного больше макового зерна. Отсчет времени кипячения производят с момента появления первого относительно крупного пузырька газа.

В процессе кипячения окраска раствора должна изменяться из оранжевой в буровато-коричневую. Если появляется зеленая окраска, что говорит о полном израсходовании хромовой кислоты и возможном недостатке ее на окисление гумуса, опыт следует повторить, уменьшив навеску грунта.

По окончании кипячения колбу следует снять с плитки (бани) или вынуть из термостата, обмыть воронку небольшим количеством воды, дать колбе охладиться до комнатной температуры и провести титрование.

3.4.5. Титрование избытка хромовой смеси следует проводить в присутствии фенилантраниловой кислоты. Перед титрованием необходимо обмыть горло колбы из промывалки дистиллированной водой (количество воды не должно превышать 20 мл), прибавить 5-6 капель 0,2%-ного раствора фенилантраниловой кислоты и титровать раствором соли Мора (0,2 н.) до перехода окраски в зеленую. Раствор соли Мора под конец титрования следует приливать по каплям, все время перемешивая раствор энергичным взбалтыванием.

3.4.6. Перед началом или в конце испытания надлежит провести опыт без грунта для установления соотношения между растворами хромовой смеси и соли Мора в условиях, аналогичных п. 3.4.4. В две конические колбы емкостью 100 мл следует налить 10 мл хромовой смеси, для равномерности кипения прибавить на кончике тонкого шпателя примерно 0,2 гс растертой в порошок прокаленной пемзы (использовать для этой цели песок не допускается) и содержимое в колбах кипятить 5 мин, как указано в п. 3.4.4.

После охлаждения прокипяченую хромовую смесь следует титровать 0,2 н раствором соли Мора в соответствии с п. 3.4.5 и определить среднее из двух опытов количество соли Мора, израсходованное на титрование 10 мл хромовой смеси.

3.4.7. Определение органического углерода следует проводить в двух параллельных испытаниях. Целесообразно сначала провести одно определение органического углерода для серии навесок грунтов,

3.5. Обработка результатов

Количество органического углерода Сорг в процентах на сухую навеску грунта следует вычислить по формуле

где а - количество раствора соли Мора, израсходованное на титрование 10 мл хромовой смеси в «опыте с пемзой», мл;

b - количество соли Мора, израсходованное на титрование избытка хромовой смеси в опыте с грунтом, мл;

н - нормальность раствора соли Мора, устанавливаемая по ее титрованию раствором перманганата (0,1 н.);

0,003 - величина 1 мгс.-экв. углерода*;

г - навеска сухого грунта, гс.

___________

Для пересчета воздушной сухой навески на сухую применяют коэффициент

где W(г) - гигроскопическая влажность грунта.

При наличии в грунте хлоридов для пересчета Сорг применяют коэффициент К1 (п. 3.3.3).

4. МЕТОД СУХОГО СЖИГАНИЯ

4.1. Окисление углерода бескарбонатной навески грунта следует производить сжиганием этой навески в потоке кислорода при температуре 950-1000°С до прекращения выделения углекислого газа, учитываемого газообъемным методом, с последующим пересчетом на углерод.

4.2. Аппаратура и материалы

4.2.1. Аппаратура

Автотрансформатор ЛАТР-1 М.

Баня песчаная или баня водяная.

Баллон кислородный с редуктором по ГОСТ 13861-80.

Барометр-анероид.

Весы лабораторные по ГОСТ 24104-80 с гирями по ГОСТ 7328-82.

Газоанализатор ГОУ-1 по ГОСТ 10713-75.

Газометр стеклянный по ГОСТ 25336-82.

Воронки стеклянные диаметром 10-14 см по ГОСТ 25336-82.

Калиаппарат по ГОСТ 25336-82 или склянка с насадкой СН (Дрекселя) по ГОСТ 25336-82.

Колонки для сушки газов, 2 шт.

Краны двухходовые по ГОСТ 7995-80.

Крючок из прочной низкоуглеродистой проволоки.

Лодочки фарфоровые по ГОСТ 9147-80.

Печь электрическая трубчатая горизонтальная, обеспечивающая нагрев до 1000 °С, типа СУОЛ-025 1/12-М1.

Плитка с закрытой спиралью.

Пробки резиновые по ГОСТ 7852-76.

Сетка медная.

Склянки промывные по ГОСТ 25336-82, 3 шт.

Тигли емкостью 50 куб.см по ГОСТ 9147-80.

Трубка U-образная по ГОСТ 25336-82.

Трубка кварцевая или фарфоровая длиной 750 мм и внутренним диаметром 18-20 мм.

Трубка резиновая внутренним диаметром 3-4 мм.

Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147-80, 2 шт.

Шкаф сушильный.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82 с кальцием хлористым 2-водным по ГОСТ 4161-77.

4.2.2. Материалы

Ангидрид хромовый по ГОСТ 3776-78.

Аскарит с размером зерен 3-5 мм или известь натронная.

Вата стеклянная.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Индикаторная универсальная бумага или лакмус.

Калия гидрат окиси (кали едкое).

Калий двухромовокислый (бихромат) по ГОСТ 2652-78.

Кальций хлористый безводный.

Кислород газообразный по ГОСТ 5583-78, полученный методом глубокого охлаждения воздуха.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77.

Метиловый оранжевый.

Натрия гидроокись (натр едкий) по ГОСТ 4328-77.

Кварцевая пудра.

Фильтры.

4.3. Подготовка установки к испытанию

4.3.1. Для подготовки установки (см. чертеж) к испытанию надлежит сосуд 17 и калиаппарат 2 наполнить 40%-ным раствором калия, гидрата окиси. В уравнительную склянку 16 налить 450 мл дистиллированной воды, добавить несколько капель серной кислоты и 2-3 капли метилоранжа (окрашенная жидкость). В рубашку газоизмерительной бюретки 14 и рубашку холодильника 10 следует налить дистиллированную воду.

4.3.2. Газометр 1 надлежит наполнить кислородом, колонку для сушки газов 3 - натронной известью или аскаритом, колонку для сушки газов 4 - безводным хлористым кальцием. В U-образную трубку 7 следует поместить стеклянную вату, а в фарфоровую трубку 6 - медную сетку со стороны, обращенной к U-образной трубке. В сосуд 8 надлежит налить раствор хромового ангидрида в серной кислоте (см. приложение 5, п. 3), а в сосуд 9 - раствор двухромовокислого калия в серной кислоте (см. приложение 5, п. 2).

4.3.3. Установку следует проверить на герметичность. Установка герметична, если уровни растворов в сосуде 17 и измерительной бюретке 14 остаются без изменения в течение 10-15 мин. Если установка негерметична, ее следует разобрать, протереть все краны мягкой тканью, смазать вазелином, собрать и снова проверить на герметичность.

4.3.4. Фарфоровую трубку 6 и лодочки для сжигания надлежит прокалить в токе кислорода при температуре 1000 °С.

Лодочки следует хранить в эксикаторе.

Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами, так как кислород взрывоопасен при попадании масел.

4.3.5. При герметичности через установку следует пропустить кислород в течение 15-20 мин при температуре печи 1000 °С, после чего провести опыт без лодочки. Опыт без лодочки надлежит проводить так же, как и сжигание (см. п. 4.4), но при этом показание шкалы 15 после поглощения газов кали едким должно быть нулевым. Если уровень жидкости в бюретке 14 после обработки газов кали едким стал выше нуля, опыт без лодочки следует повторить.

Установка для определения углерода органических соединений сухим сжиганием

1 - газометр с кислородом; 2 - калиаппарат с кали едким; 3 - колонка для сушки газов с аскаритом или натронной известью; 4 - колонка для сушки газов с хлористым кальцием; 5 - печь электрическая трубчатая горизонтальная; 6 - трубка фарфоровая или кварцевая; 7 - трубка U-образная со стеклянной ватой для удерживания механических примесей; 8 - сосуд поглотительный с раствором хромового ангидрида в серной кислоте для удержания окислов серы; 9 - сосуд поглотительный с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для удержания окислов азота; 10 - холодильник; 11 - кран трехходовой; 12 - кран для соединения газоизмерительной бюретки с атмосферой; 13 - термометр; 14 - газоизмерительная бюретка № 2; 15 - подвижная шкала газоизмерительной бюретки; 16 - склянка уравнительная; 17 - сосуд, наполненный раствором едкого кали для поглощения углекислого газа

4.4. Подготовка пробы к испытанию

4.4.1. Перед сжиганием грунта надлежит проверить его на карбонатность: для этого из подготовленного к испытанию образца грунта способом квадратов следует взять среднюю пробу (1 гс) в фарфоровую чашку и прибавить 2-3 капли 10%-ной соляной кислоты. Если вскипание отсутствует, карбонатов нет, вскипание сильное и продолжительное - карбонатов меньше 10%, вскипание бурное и продолжительное - карбонатов больше 10%. Карбонаты должны быть удалены способом, исключающим разложение органического вещества.

4.4.2. Для разрушения карбонатов следует применять раствор 5%-ной серной кислоты.

В фарфоровый тигель емкостью 50 мл необходимо взять способом квадратов среднюю пробу грунта весом 3 гс, налить 3-4 мл дистиллированной воды, перемешивая грунт стекляннной палочкой. Затем в тигель из бюретки или делительной воронки налить раствор 5%-ной серной кислоты. Во избежание бурного вскипания и разбрызгивания суспензии кислоту следует лить небольшими порциями, все время перемешивая грунт. При прекращении выделения пузырьков газа, образующихся при реакции, необходимо проверить рН суспензии по индикаторной универсальной бумаге (рН 1-10). Доводя реакцию суспензии до кислой (рН 5,5-5,0), добавляют еще 0,5 мл раствора 5%-ной серной кислоты. После тщательного перемешивания вынимают стеклянную палочку из тигля и осторожно смывают ее дистиллированной водой из промывалки. Переносят тигель на плитку с закрытой спиралью, кипятят суспензию в течение 5 мин при слабом нагреве и проверяют реакцию жидкости с помощью индикаторной бумаги.

Если рН суспензии сохраняется кислым, то разрушение карбонатов закончено.

При наличии щелочной реакции (рН>7) добавляют еще немного серной кислоты и вновь кипятят суспензию 5 мин.

После окончания разрушения карбонатов тигель снимают с плитки. Нейтрализуют суспензию и определяют реакцию по индикаторной бумаге, добавляя по каплям 2%-ный раствор натра едкого до рН 6,5.

Тигель надлежит перенести на песчаную баню, выпарить содержимое, а затем высушить в сушильном шкафу в течение 5 ч.

После охлаждения в эксикаторе тигли с осадками следует взвесить с погрешностью ± 0,0002 гс.

4.4.3. Для расчета углерода необходимо установить соотношение между первоначальным весом взятого грунта и его весом после разрушения карбонатов

где m(1) - вес воздушно-сухой пробы до разрушения карбонатов, гс;

m(2) - вес высушенной пробы после разрушения карбонатов, гс.

Примечания:

1. В процессе кислотной обработки происходят разрушение карбонатных минералов и образование сернокислых солей. При этом вес пробы грунта, как правило, увеличивается;

2. До определения углерода высушенную пробу следует хранить в эксикаторе.

4.4.4. Из некарбонатного растертого грунта надлежит взять навеску с погрешностью ± 0,0002 гс для определения углерода органических соединений.

Величина навески определяется предполагаемым содержанием гумуса:

для песков. . ............... 1 гс

для глин. . . .............. 0,5 гс

для грунтов с содержанием гумуса больше 10% ... 0,01-0,03 гс

4.5. Проведение испытания

4.5.1. Определение углерода органических соединений следует проводить с помощью установки (см. чертеж).

4.5.2. Газоизмерительную бюретку 14 следует заполнить доверху окрашенной жидкостью из уравнительной склянки 16, для чего открыть кран 12 и поднять уравнительную склянку в верхнее положение, затем кран 12 закрыть.

4.5.3. Навеску грунта следует поместить в предварительную прокаленную лодочку, присыпать сверху кварцевой пудрой для предотвращения вспышки и при помощи крючка ввести лодочку в центральную часть фарфоровой трубки 5, предварительно нагретой до 950-1000°С, затем быстро закрыть трубку 6 пробкой, через отверстие в которой подается кислород для сжигания, для чего следует открыть кран газометра 1 и пустить кислород со скоростью 3-4 пузырька в секунду. Счет пузырьков ведется в калиаппарате 2.

4.5.4. Кран 11, соединяющий фарфоровую трубку 6 с измерительной бюреткой 14, некоторое время (~30 с) следует держать закрытым, чтобы начало сжигания проходило под давлением. Затем кран 11 следует открыть, соединяя фарфоровую трубку 6 с измерительной бюреткой 14. Газовая смесь (кислород и углекислый газ) из фарфоровой трубки 6, пройдя сосуды 7,8,9 и холодильник 10, поступает в измерительную бюретку 14, вытесняя окрашенную жидкость. Заполнение бюретки газом продолжается около 3 мин. Затем надлежит прекратить подачу кислорода, закрыть кран газометра 1 и для герметизации измерительной бюретки закрыть кран 11.

4.5.5. Перемещая уравнительную склянку 16, следует установить поверхность жидкости в ней на одном уровне с жидкостью в бюретке 14 и с этими уровнями совместить нулевое деление подвижной шкалы 15 бюретки 14.

4.5.6. Поставив кран 11 в положение, соединяющее измерительную бюретку 14 с сосудом 17, и поднимая уравнительную склянку 16 в верхнее положение, следует перевести газовую смесь из бюретки 14 в сосуд 17; затем, опуская уравнительную склянку 16, следует перевести газ из сосуда 17 обратно в бюретку 14. Эту операцию повторяют два раза для лучшего поглощения углекислого газа.

4.5.7. Затем следует закрыть кран 11, соединяющий бюретку 14 с сосудом 17, и установить поверхность жидкости в уравнительной склянке 16 на одном уровне с жидкостью в бюретке 14. Отсчет положения этого уровня по шкале 15 бюретки дает количество углекислого газа, поглощенное в сосуде 17, то есть содержание углерода в анализируемой навеске.

4.5.8. После перевода газа из сосуда 17 в бюретку 14 перед отсчетом уровня жидкости необходимо установить полное стекание капель жидкости со стенок бюретки (обычно около 1 мин).

4.5.9. Операцию по сжиганию навески грунта в потоке кислорода повторяют 4-6 раз до прекращения выделения углекислого газа. Для расчета содержания углерода в навеске грунта следует суммировать количество выделившегося при ее сжигании углекислого газа. После испытания надлежит измерить температуру газа в бюретке 14 по термометру 13 и атмосферное давление по барометру.

4.6. Обработка результатов

4.6.1. Количество органического углерода Сорг в процентах следует вычислять по формуле

где а - показание шкалы газоизмерительной бюретки (сумма отсчетов) содержания органического углерода в пробе, %;

р - поправочный коэффициент на температуру и давление, принимаемый в соответствии с таблицей приложения 6;

г - вес пробы, гс.

Для пересчета воздушно-сухой навески на сухую следует применить коэффициент К (п. 3.5). Вычисленная величина С(огр) для карбонатного грунта определяет содержание органического углерода в процентах в грунте, из которого удалены карбонаты (нерастворимый остаток).

4.6.2. Пересчет С(огр) на карбонатный грунт следует производить по формуле

где К(2) - поправка на содержание.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЖУРНАЛ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ГРУНТЕ

1. Журнал определения количества

растительных остатков в грунте

Журнал проверил "__"___________19___г.__________________________________________

2. Журнал определения оксидометрическим

методом количества органического углерода в грунте

Исполнитель___________________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

Журнал проверил "___"________19_____г.__________________________________________

(должность, фамилия, имя, отчество, подпись)

3. Журнал определения методом сухого сжигания

количества органического углерода в грунте

Исполнитель___________________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

Журнал проверил "____"___________19__г._________________________________________

(должность, фамилия, имя, отчество, подпись)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРОВЕРКА ЧИСТОТЫ ВЫДЕЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ

ОСТАТКОВ ИЗ ГРУНТА

Для проверки чистоты выделения растительных остатков из грунта рекомендуется оставшийся в фарфоровой чашке глинистой осадок (п. 2.3.3) перенести методом декантации через сито с сеткой № 0,25 в цилиндр (см. чертеж) и долить его водой до метки. Затем следует измерить температуру воды, взболтать перенесенный в цилиндр грунт мешалкой в течение 1 мин и слить через верхний штуцер во взвешенную фарфоровую чашку 100 миллиметровый слой суспензии через интервал времени, указанный в зависимости от температуры в таблице.

Через нижний штуцер слить нижний слой суспензии в другую чашку, если на стенках цилиндра остались растительные остатки, собрать их пальцем и добавить к растительным остаткам, оставшимся на сите. Собранные в чашках суспензии выпаривать на бане и каждую фракцию проверить на чистоту выделения растительных остатков. Оставшиеся в процессе выпаривания на стенках чашек растительные остатки следует собрать с помощью пластинки из органического стекла и добавить к выделенным ранее растительным остаткам.

Таблица 1

Цилиндр для проверки полноты выделения растительных остатков

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ГРУНТЕ ОКИСЛЕНИЕМ

ДВУХРОМОВОКИСЛЫМ КАЛИЕМ

1. Приготовление хромовой смеси (0,4 н. раствор двухромовокислого калия в разбавленной 1:1 серной кислоте)

Растворяют 40 г измельченного в фарфоровой ступке кристаллического двухромовокислого калия в 500-600 мл дистиллированной воды и фильтруют через бумажный фильтр в мерную колбу емкостью 1000 мл.

Раствор доводят до метки дистиллированной водой и переливают в колбу из термостойкого стекла емкостью на 2,5-5 л.

К раствору приливают (под тягой) небольшими порциями (по 100 мл) 1 л серной кислоты (плотностью 1,84 гс/куб.см) при осторожном и многократном помешивании. Раствор закрывают воронкой, оставляют стоять для полного охлаждения до следующего дня, еще раз перемешивают и переливают в бутыль с притертой пробкой. Хранят раствор в темном месте.

2. Приготовление 0,2 н раствора соли Мора

Для приготовления 0,2 н раствора помещают 80 гс соли Мора (используют только голубые кристаллы, сильно побуревшие отбрасывают) в колбу емкостью 1 л и заливают 1 н раствором серной кислоты примерно на 2/3 ее объема. Раствор взбалтывают до полного растворения соли, фильтруют через двойной складчатый фильтр, добавляют дистиллированную воду до метки и хорошо перемешивают.

Раствор хранят в бутыли, изолированной от воздуха (см. чертеж).

В склянку Тищенко помещают щелочной раствор пирогаллола.

Для приготовления щелочного раствора пирогаллола растворяют 12 гс пирогаллола в 50 мл воды и смешивают с раствором едкого кали (180 гс кали едкого на 300 мл воды).

Нормальность раствора соли Мора устанавливают и проверяют по 0,1 н раствору марганцовокислого калия. В коническую колбу емкостью 250 мл отмеряют бюреткой 10 мл раствора соли Мора, прибавляют 50 мл дистиллированной воды и 1 мл серной кислоты (плотность 1,84 гс/куб.см, титруют 0,1 н раствором марганцовокислого калия до слаборозовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Титрование проводят в трехкратной повторности.

где

3. Приготовление раствора фенилантраниловой кислоты

Отвешивают 0,2 гс фенилантраниловой кислоты и растворяют в 100 мл 0,2%-ного раствора соды.

Для улучшения смачивания порошка индикатора взятую навеску необходимо предварительно перемешать в фарфоровой чашке стеклянной палочкой с несколькими миллилитрами 0,2%-ного раствора соды до пастообразного состояния. Затем добавляют остальное количество раствора соды при тщательном перемешивании.

Установка для хранения титрованного раствора соли Мора

1 - предохранительная трубка с кристаллами сернокислого железа;

2 - склянка Тищенко со щелочным раствором пирогаллола

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

УГЛЕРОДА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ГРУНТЕ

СУХИМ СЖИГАНИЕМ

1. Приготовление 40%-ного раствора кали едкого

Растворяют 40 весовых частей гранулированного кали едкого в 60 весовых частях дистиллированной воды. Плотность 40%-ного раствора кали едкого равна 1,40 гс/куб.см. Если плотность приготовленного по весовым соотношениям компонентов раствора кали едкого оказалась ниже, чем 1,40 гс/куб.см, добавляют еще гранулированного кали едкого, доводя плотность раствора до 1,40 гс/куб.см.

2. Приготовление раствора двухромовокислого калия в серной кислоте.

Растворяют 0,3 гс измельченного в фарфоровой ступке кристаллического двухромовокислого калия в 50 мл серной кислоты плотностью 1,84 гс/куб.см. При необходимости получения более значительного объема раствора увеличивают количество двухромовокислого калия и серной кислоты в том же соотношении.

3. Приготовление раствора хромового ангидрида в серной кислоте.

Берут 30 мл дистиллированной воды и добавляют 12 гс измельченного в фарфоровой ступке кристаллического хромового ангидрида, растворенного в 15 мл серной кислоты плотностью 1,84 гс/куб.см.

При необходимости получения более значительного объема раствора увеличивают количество всех трех компонентов в том же соотношении.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Справочное

Поправки на атмосферное давление и температуру

к газометрическому определению углерода

Примечание. Таблица содержит поправочные коэффициенты для измерительной бюретки, калиброванной при 16°С и давлении 760 мм рт. ст., с использованием в качестве запирающей жидкости 2%-ного раствора серной кислоты. Для других условий проведения измерений (давление ниже 730 и выше 770 мм рт.ст.) следует брать поправочные коэффициенты из табл. 1, прилагаемой к прибору ГОУ-1.

Текст документа сверен по:

официальное издание

М: Издательство стандартов, 1987

Спектрофотометрическое определение содержания гумуса в почве по Орлову и Гриндель

Метод объемного определения гумуса по Тюрину, наиболее часто применяемый в массовых анализах, достаточно точен при значительной простоте и скорости определения. Введение фотометрического окончания вместо титрования позволяет еще более упростить ход анализа благодаря тому, что отпадает необходимость приготовления титрованных растворов вообще, и вместо титрования измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре и спектрофотометре.

Предложен ряд вариантов колориметрического и фотометрического определения гумуса, которые различаются деталями исполнения. Большинство авторов прибегают к разбавлению и отстаиванию суспензии после сжигания гумуса с последующим фотометрированием в красной области спектра. Окислителем обычно служит раствор дихромата калия в серной кислоте, но при разных соотношениях. Поскольку в растворах серной кислоты образуются ионы три- и тетрахромата (Сr3О102- и Сr4О132-), а при разбавлении раствора происходит их деполимеризация и окраска со временем (через 2-4 ч) становится более устойчивой, то фотометрирование рекомендуется проводить через несколько часов после разбавления, что обеспечивает оседание суспензии и постоянство окраски. Некоторые авторы рекомендуют добавлять сухую соль К2Сr2О7 для полноты окисления гумуса.

Упомянутые методы мало различаются, варьируя по количеству и концентрации окислителя, условиям кипячения (нагревания), конечным объемам раствора и способам измерения окраски.

Все определение складывается из двух основных операций: окисления гумуса и фотометрирования (колориметрирования) окрасок. Окисление гумуса целесообразно полностью осуществлять по методу Тюрина. Это обеспечивает сопоставимость результатов, получаемых объемным и фотометрическим методами. В то же время количество дихромата, затраченное на окисление, можно определять любым способом, не нарушая преемственности данных. Общим недостатком фотометрических методов является необходимость приготовления шкалы. Это удлиняет определение и умаляет те преимущества, которые дает фотометрическое окончание.

Принцип метода заключается в том, что при окислении гумуса дихроматом шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного: Cr2O72->2 Cr3+

Окраска чистого раствора дихромата калия варьирует от желтой (в разбавленных растворах) до оранжевой. Полоса поглощения Сr3+ довольно широкая, а максимум поглощения приходится на область 584-594 нм, имея среднее значение при 588-590 нм.

Различия в коэффициентах погашения ел для окисленной и восстановленной форм очень велики. В области максимума коэффициент погашения дихромата (рассчитанный на концентрацию, равную 1 ммоль-экв /100 см3 равен) 0,66, тогда как коэффициент погашения восстановленного хрома при той же длине волны всего лишь 0,062, т.е. меньше почти в 11 раз.

Использование области 590 нм дает еще одно важное преимущество. Измерив оптическую плотность при 590 нм, мы непосредственно узнаем количество восстановленного хрома, которое эквивалентно общему количеству гумуса (восстановителя) в анализируемой пробе. Таким образом, отпадает необходимость определения «по разности», а, следовательно, и установления исходного количества дихромата в окислительной смеси. Более того, благодаря нулевой оптической плотности дихромата при л 590 нм не нужно титровать исходную окислительную смесь; ее можно готовить путем взятия навески соли на технических весах. Раствор дихромата приливают в этом случае к навеске почвы не из бюретки, а мерным цилиндром. Это же обстоятельство позволяет даже добавлять к окислительной смеси сухую соль, как было указано выше.

Высота максимума, или оптическая плотность, при 590 нм зависит только от количества восстановителя - введенного в раствор дихромата. Характер спектров показывает, что наиболее благоприятна для количественного определения область 588-592 нм, где оптическая плотность максимальная, а на кривой имеется небольшой горизонтальный участок. Это значительно снижает возможные ошибки за счет неточного измерения (установления) длины волны.

С - концентрация Сr3+иона,

l - толщина поглощающего слоя (длина кюветы), см;

е590 - коэффициент погашения при 590 нм.

Если концентрацию восстановителя выразить в ммоль-экв/100 мл раствора, то можно вычислить коэффициент погашения:

е590= 0,06983 мгэкв-1 см-1 100 мл.

Проверка метода показала, что определение гумуса по Тюрину и измерение его содержания на спектрофотометре при 590 нм дают хорошее совпадение результатов. Коэффициенты корреляции результатов, полученных спектрометрическим и объемным методом, очень высоки и достигают 0,99.

Ход анализа. Берут навеску подготовленной к анализу почвы - 0,3 г; эта навеска пригодна при содержании гумуса от 0,6-0,8 до 12-13%; при большем или меньшем количестве гумуса навеску изменяют. Переносят навеску в коническую колбу вместимостью 100 мл, заливают 20 мл 0,4 н (по дихромату) окислительной смеси, отмеривая раствор дихромата мерным цилиндром. Осторожно перемешивают содержимое, закрывают горло колбы маленькой воронкой и кипятят на электроплитке с толстой асбестовой сеткой точно 5 мин с начала момента кипения. Смесь охлаждают, переносят в мерный цилиндр вместимостью 100 мл, ополаскивая колбу дистиллированной водой, и доводят объем до 100 мл, добавляя воду. Для ускорения анализа можно разбавлять смесь прямо в конических колбах. Цилиндр (или колбу) закрывают пробкой, смесь хорошо перемешивают и оставляют на ночь. Отстоявшийся раствор осторожно (не взмучивая осадка) сливают в кювету фотоэлектроколориметра длиной 3 или 5 см. При содержании гумуса до 6-7 % можно пользоваться кюветой 5 см, при большем содержании гумуса - кюветой 3 см.

Измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре (при 590 нм) или на фотоэлектроколориметре со светофильтром (610 нм), устанавливая "нуль" приборов не по воде, а по холостому раствору (прокипяченный и разбавленный раствор окислительной смеси).

где: D - оптическая плотность;

ел - коэффициент погашения;

l - длина кюветы, см;

т - навеска почвы, г;

d - удельная масса твердой фазы почвы.

Численные коэффициенты учитывают фактор разбавления и эквивалентный вес углерода.

Изменением объема за счет твердой фазы можно пренебречь при величине навески 0,3-0,5 г. Тогда получим:

Окончательные расчетные формулы получим, подставляя численные значения ел и l для спектрофотометров при л=590 нм:

кювета 3 см, %С = 1,43 ; кювета 5 см, %С = 0,86 ;

для фотоэлектроколориметра, светофильтр с л = 610 нм:

кювета 3 см, %С = 1,82 ; кювета 5 см, %С = 1,09

Новые значения коэффициентов погашения легко найти по стандартному оттитрованному раствору соли Мора.

С этой целью в серию колб берут по 20 мл 0,4 н окислительной смеси (точно отмеряя бюреткой), кипятят 5 мин и по охлаждении в колбы последовательно добавляют 1, 3, 5, 10, 25 см3 0,2 н (титрованного) раствора соли Мора. Объем раствора доводят до 100 см3 (в мерных колбах), и измеряют оптические плотности растворов с тем светофильтром, который предполагается использовать для определения гумуса. Коэффициент погашения находят по формуле закона БЛБ для каждого раствора в отдельности, а затем вычисляют среднее значение .

Определение степени гумификации органического вещества почвы по методу Робинзона и Жоиеса

Принцип метода состоит в том, что 6 %-й раствор пероксида водорода при нагревании разрушает и отчасти растворяет некоторые органические соединения, а на другие не действует и, по-видимому, разрушает именно аморфные бесструктурные соединения, структурные же (клетчатка, лигнин) не поддаются действию этого реактива.

Ход определения. Навеска почвы в 1-2 г помещается стакан вместимостью в 500 см3, сюда же приливают 60 см3 6% -го раствора пероксида водорода и нагревают 15 мин при 100 °С, а под конец доводят до кипения. Если реакция протекала энергично, то операцию с прибавлением новой порции пероксида водорода необходимо повторять до тех пор, пока пероксид водорода не перестанет реагировать с почвой. После этого содержимое фильтруется, остаток промывается несколько раз горячей водой, затем смывается с фильтра во взвешенную фарфоровую чашечку, просушивается до постоянного веса при 100 °С и взвешивается. Затем сухой остаток прокаливают и снова взвешивают. Разность между массой сухого и прокаленного остатка дает количество неразложившегося перекисью водорода органического вещества ("негумифицированного"), конечно, вместе с химически связанной водой.

Более точные результаты можно получить, если из массы сухой навески вычесть массу сухого остатка такой же навески после обработки ее, по описанию авторов, пероксидом водорода; так как количество воды, химически связанной с минеральной частью почвы и с тем органическим веществом, которое не подверглось действию пероксида водорода, не должно заметно измениться от воздействия пероксида водорода, то означенная разность должна дать довольно точно количество гумифицированного органического вещества почвы вместе с его химически связанной водой.

Определив методами Густавсона или Кнопа, содержание углерода в остатке почвы после ее обработки пероксидом водорода и зная содержание в почве всего углерода органического вещества почвы и углерода негумифицированных органических веществ, узнаем по разности содержание в почве углерода гумифицированных органических соединений.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение органического вещества почвы методом И.В. Тюрина в модификации Цинао

Введение

1. Почва, ее строение и виды

5. Практическая часть

Заключение

Введение

Органическим веществом почвы называют всю совокупность органических соединений, присутствующих в почвах. Среди соединений углерода они играют наибольшую роль в почвообразовании и плодородии почв.

Роль органических соединений настолько велика, что проблема органического вещества почв всегда занимала одно из центральных мест в теоретическом и прикладном почвоведении.

В формировании почв и почвенного плодородия гумус выполняет многочисленные функции. Оптимальное содержание гумуса в почве обеспечивает агрономически ценную структуру и благоприятный водно-воздушный режим, улучшает прогреваемость почв. С гумусом связаны важнейшие физико-химические показатели почв, в том числе высокая емкость катионного обмена, кислотно-основная буферность почв; от качества и уровня содержания гумуса зависят кислотность и развитие восстановительных процессов. Поэтому в настоящее время количественный анализ гумуса в различных породах почв и оценка запасов почвенного органического углерода является важнейшим аспектом для регулирования гумусного состава используемых в сельскохозяйственном производстве почв.

Одним из количественных методов определения органического вещества в почвах является фотометрический метод И.В. Тюрина, который является в настоящее время основным методом и принятым во всех лабораториях. Поэтому целью нашей работы является определение количества органического вещества по методу Тюрина в модификации Цинао

1. Почва, ее строение и виды

Почва -- поверхностный слой Земли, обладающий плодородием. Почва является полифункциональной четырёхфазной системой, образовавшейся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану, регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Формируется под влиянием климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, а также живых организмов и меняется со временем. Почва - это смесь твердых частиц, воздуха и воды.

Твердые частицы почвы это:

а) минеральные частицы больших размеров, начиная от камней значительной величины до весьма мелких песчинок. При введении большого количества воды эти составные части быстро осаждаются на дне сосуда.

б) чрезвычайно мелкие, пылеобразные частицы, которые долго могут оставаться взвешенными в воде. Они легко отделяются от песка путем отмачивания.

в) гумусовые вещества, которые образовались при распаде мертвых органических тел или продуктов жизнедеятельности организмов. В его образовании главную роль играют микроорганизмы (бактерии, грибы, монеры и др.) и дождевые черви. Многие гумусовые вещества несут в себе явственные следы своего органического происхождения и придают почве по большей части черную или бурую окраску.

Эти три составные части содержаться почти во всех видах почв.

Часть почвы, не проходящей через сетку с отверстиями в 0,3 мм. Называется скелетом почвы (грубый песок, гравий, камни).остальные частицы называются мелкоземом. Мелкозем играет главную роль в жизни растений. Примесь камней и гравия в значительной степени изменяет физические свойства почвы.

Объем пор. Смешение этих составных частей почвы, их относительные количественные отношения и способ их сложения бывают в разных видах почв весьма различны. Частицы почвы оставляют между собой небольшие пустые пространства (поры). Сумма таких не выполненных твердыми частицами пространств называется поровым объемом данной почвы. Почва весьма богата такими пустыми, соединенными друг с другом пространствами, превращающимися в капилляры, по мере того как суживается их просвет. Это имеет огромное значение для растительности. Связность почвы. Сила сцепления частиц почвы между собой бывает весьма различна. В виде примера приведем такие крайности как дюны, песчинки которых в сухом виде совсем не связаны друг с другом, и такие как глинистая почва. Чернозем также обладает незначительной связностью. Волосность почвы играет весьма важную роль в ее физическом строении. Она находится главным образом в зависимости от величины и способа залегания слагающих ее частиц; волосность тем больше, чем меньше зерна и чем чаще они расположены; комковатая почва обладает меньшей капиллярностью, чем почва сложенная из отдельных зерен. Камни и гравий в почве также уменьшают ее волосность.

На основании различного состава почвы, можно установить следующие ее виды: каменистая, песчанистая, известковая, солончаковая, глинистая, гумусовая почвы. Виды эти связываются друг с другом постепенными переходами и бесчисленными промежуточными членами так, что, существует бесчисленное множество видов почв, обладающих самыми разнообразными свойствами.

1) Каменистая почва. Решающее значение того, какие растения будут расти на такой почве, имеет природа горной породы. Главное значение имеют тут отличия в твердости, пористости, теплоемкости и теплопроводности. Главные горные породы: гранить, гнейс, известняк, доломить, песчаник, глинистый сланец, базальт и пр.

2) Песчаная почва. Песок состоит из различных минералов, преимущественно кварца, а также роговой обманки, полевого шпата, слюды, иногда извести. Песчаная почва принадлежит к рыхлым почвам, т. к. слагающие ее зерна обладают малой связностью, тем меньшей, чем больше песчинки.

3) Известковая почва. Известковый песок из зерен углекислой извести содержит больше питательных веществ, чем кварцевый песок. Он обладает несколько большей водоемкостью и менее легко высыхает, но и принадлежит еще к сухим и теплым почвам. Мергель это весьма тесное соединение углекислой извести (около 8-45%, в известковом мергеле около 75%) с глиной (около 8-60%) и кварцевым песком. Свойства его находятся в зависимости от количественных отношений его составных частей и занимают среднее место между свойствами песка и глины.

4)Солончаковая почва - почва, характеризующаяся наличием в верхних горизонтах легкорастворимых солей в количествах, препятствующих развитию большинства растений, за исключением галофитов, которые также не образуют сомкнутого растительного покрова. Формируются в аридных или полуаридных условиях при выпотном водном режиме, характерны для почвенного покрова степей, полупустынь и пустынь.

Профиль солончаков обычно слабодифференцированный. С поверхности залегает солончаковый (солевой) горизонт, содержащий от 1 до 15% легкорастворимых солей (по данным водной вытяжки). При высыхании на поверхности почвы появляются солевые выцветы и корки. Вторичные солончаки, образующиеся при подъёме минерализованных грунтовых вод в результате искусственного изменения водного режима (чаще всего из-за неправильного орошения), могут иметь любой профиль, на который накладывается солончаковый горизонт.

5) Глинистая почва составляет почти противоположность песку. Глинистая почва отличается большой поглотительной способностью и гигроскопичностью (может поглощать из воздуха 5-6% водяных паров). Это плотная и тяжелая почва, т. к. частицы обладают большой связностью. Она трудно проветривается; обстоятельство это неблагоприятно для растений и ведет к образованию кислот и заболачиванию почвы. Глинистая почва холодна и влажна, так как она отличается большой водоемкостью (до 90%) и капиллярностью; она всасывает из подпочвы много воды и почти водонепроницаема. В случае пересыщения водой она взбухает, отдельные, слагающие ее частицы раздвигаются, причем получается кашеобразная масса. Богатая водой глинистая почва пластична. Под влиянием продолжительной засухи она делается твердой как камень, сжимается и трескается, что оказывает влияние на растительность. Неблагоприятные свойства глинистых почв можно устранить, примешивая к ним вещества, обладающие противоположными свойствами, например песок или известь.

почва углерод химический органический

2. Особенности почвы как объекта химического исследования и показатели химического состояния почв

Почву можно рассматривать как сложную химическую систему, изучение свойств которой проводят на разных уровнях. Почву изучают как природное образование, состоящее из атомов различных химических элементов, и в процессе исследования определяют их содержание. Это атомный или элементный уровень изучения состава почв. В то же время почвоведы ставят перед собой более сложные задачи и изучают состав почв на более высоких уровнях (молекулярном, ионном и др.).

Почва - сложный объект исследования. Сложность исследования химического состояния почв обусловлена особенностями их химических свойств и связана, с необходимостью получения информации, адекватно отражающей свойства нативных почв и обеспечивающей наиболее рациональное решение, как теоретических вопросов почвоведения, так и вопросов практического использования почв. Для количественного описания химического состояния почв используют широкий набор показателей. В него входят показатели, определяемые при анализе практически любых объектов и разработанные специально для исследования почв. Показателями химического состояния почв являются, например, массовая доля гумуса в почве, рН водной или солевой почвенных суспензий, массовая доля подвижных соединений химических элементов в почве и многие другие.

Набор и соподчиненность показателей химического состояния почв обусловлены особенностями почвы как химической системы и как объекта практического использования. Особенностями почвы как химической системы является гетерогенность, полихимизм, дисперсность, неоднородность, изменение и динамика свойств, буферность и др.

Полихимизм почв. В почвах один и тот же химический элемент может входить в состав разнообразных соединений: легкорастворимых солей, сложных алюмосиликатов, органоминеральных веществ. Эти компоненты обладают разными свойствами, от которых, в частности, зависит способность химического элемента переходить из твердых фаз почвы в жидкую, мигрировать в профиле почвы и в ландшафте, потребляться растениями и т.п. Поэтому в химическом анализе почв определяют не только общее содержание химических элементов, но и показатели, характеризующие состав и содержание индивидуальных химических соединений или групп соединений, обладающих близкими свойствами. Эти показатели позволяют диагностировать почвенные процессы, исследовать трансформацию химического элемента в процессе почвообразования, при внесении удобрений и техногенном загрязнении, оценивать плодородие и мелиоративные особенности почв.

Гетерогенность почв. В составе почвы выделяют твердую, жидкую, газовую фазы. К.К. Гедройц еще в 1906 г. писал, что для определения состояния почвенной системы необходимо изучать ее твердые фазы и приступить к систематическому изучению жидкой фазы в зависимости, в частности, от парциального давления СО 2 в почвенном воздухе. В настоящее время при исследовании химического состояния почвы и отдельных ее компонентов определяют показатели, характеризующие не только почву в целом, но и ее отдельные фазы. Более того, разработаны математические модели, позволяющие, например, оценить взаимосвязь уровней парциального давления диоксида углерода в почвенном воздухе, рН, карбонатной щелочности и концентрации кальция в почвенном растворе.

Полидисперсность почв. Твердые фазы почвы состоят из частиц разного размера от крупинок песка до коллоидных частиц диаметром в несколько микрометров. Они неодинаковы по составу и обладают разными свойствами. При специальных исследованиях генезиса почв определяют показатели химического состава и других свойств отдельных гранулометрических фракций. С дисперсностью почв в какой-то мере связана их способность к ионному обмену, которая в свою очередь характеризуется специфическим набором показателей -- емкостью катионного и анионного обмена, составом обменных катионов и пр. От уровней этих показателей зависят многие химические и физические свойства почв.

Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства почв. В состав почв входят компоненты, проявляющие свойства кислот и оснований, окислителей и восстановителей. При решении разнообразных теоретических и прикладных проблем почвоведения, агрохимии, мелиорации определяют показатели, характеризующие кислотность и щелочность почв, их окислительно-восстановительное состояние.

Неоднородность, вариабельность, динамика, буферность химических свойств почв. Свойства почв неодинаковы даже в пределах одного и того же генетического горизонта. При исследовании процессов формирования почвенного профиля оценивают химические свойства отдельных элементов организации почвенной массы.

Свойства почв варьируют в пространстве, изменяются во времени и в то же время почвы обладают способностью противостоять изменению своих свойств, т. е. проявляют буферность. Разработаны показатели и способы характеристики вариабельности, динамики, буферности свойств почв.

Изменение свойств почв. В почвах непрерывно протекают разнообразные процессы, которые приводят к изменению химических свойств почв. Практическое применение находят показатели, характеризующие направление, степень выраженности, скорости протекающих в почвах процессов; исследуются динамика изменения свойств почв и их режимы. Могут изменяться химические свойства даже изолированных почвенных проб при их высушивании, растирании, просто при хранении.

Разнокачественностъ состава почв. Разные типы и даже виды и разновидности почв могут иметь столь разные свойства, что для их химической характеристики используют не только разные аналитические приемы, но и разные наборы показателей. Например, в подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных почвах, как правило, определяют рН водных и солевых суспензий, обменную и гидролитическую кислотность, обменные основания вытесняют из почв водными растворами солей. В то же время при анализе засоленных почв определяют рН только водных суспензий, а вместо показателей кислотности -- общую, карбонатную и другие виды щелочности. Обменные основания в засоленных почвах невозможно определить простым вытеснением их из почвы водными растворами солей без использования специальных аналитических приемов.

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

3. Химические и инструментальные методы анализа почв

В химическом анализе почв может быть использован практически любой из методов, которыми располагают аналитики. При этом 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 по величине удельной электрической проводимости фильтратов из паст. Этот прием используют потому, что легче определить удельную электрическую проводимость раствора, чем концентрацию в молях.

В лабораторной практике анализа почв используют классические химические и инструментальные методы. С помощью классических химических методов можно получить наиболее точные результаты. Относительная погрешность определения составляет 0,1--0,2%. Погрешность большинства инструментальных методов значительно выше -- 2-5%. При анализе почв погрешности могут быть выше указанных. Классические химические методы в настоящее время за редким исключением применяют главным образом для оценки правильности результатов определений, получаемых инструментальными методами.

Среди инструментальных методов в анализе почв наиболее широко используются электрохимические и спектроскопические. Среди электрохимических методов находят применение потенциометрические, кондуктометрические, кулонометрические и вольтамперометрические, включающие все современные разновидности полярографии.

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 анализе почв используют как методы атомной, так и молекулярной спектроскопии.

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 - собирательная характеристика метода, оценивающая правильность и воспроизводимость получаемых результатов анализа. Необходимо учитывать, что более точные методы, как правило, и более трудоемки. Несмотря на то, что классические химические методы во многих случаях уступают место более производительным инструментальным, необходимо иметь в виду, что эти методы, особенно гравиметрические, являются наиболее точными. Поэтому, несмотря на свою трудоемкость, они безусловно будут использоваться в качестве стандартных арбитражных методов при разработке новых (в том числе инструментальных) методов анализов почв и создании стандартных с известным (заданным) содержанием химических элементов образцов почвенных масс. Стандартные образцы почвенных масс используют как при контроле правильности получаемых результатов анализа, так и для калибровки приборов.

4. Углерод в почвах и методы определения углерода органических соединений

Углерод в почвах входит в состав как органических, так и неорганических соединений. Углерод, входящий в состав органического вещества, находится в специфических, свойственных только почвам, соединениях -- гуминовых кислотах, фульвокислотах, гиматомелановых кислотах, гумине -- и в неспецифических соединениях -- лигнине, аминокислотах, углеводах, жирных кислотах, спиртах, альдегидах, смолах, восках и пр. Минеральные соединения углерода представлены карбонатами, основная часть которых приходится на относительно труднорастворимые карбонаты кальция и магния. Незначительное количество углерода находится в форме легкорастворимых карбонатов и гидрокарбонатов щелочей. В газовых фазах почв углерод представлен СО 2 , СН 4 и др.

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 соединений основаны на его окислении до диоксида углерода. Предложены как прямые, так и косвенные методы анализа. Прямые методы основаны на определении количества СО 2 , образующегося при окислении углерода органических соединений; косвенные методы -- на определении количества окислителя, пошедшего на перевод углерода органических соединений в СО 2 , или на определении количества восстановленной формы используемого окислителя, образовавшейся в процессе анализа.

4.1 Методы, основанные на отгонке диоксида углерода

С помощью этих методов содержание углерода находят по количеству СО 2 , выделившегося при разложении органического вещества почв. В процессе анализа количество диоксида углерода определяют разнообразными прямыми или косвенными методами. Для этой цели используют гравиметрические, титриметрические, газоволюмометрические, кулонометрические и другие методы количественного анализа.

Разложение органического вещества до Н 2 О и СО 2 может быть проведено двумя способами: методом сухого озоления при нагревании почв и методом мокрого озоления растворами сильных окислителей.

Гравиметрические методы. При определении углерода органических соединений гравиметрическим методом применяют как сухое, так и мокрое озоление гумуса.

Почвоведы исследовали процессы, происходящие при нагревании гуминовых кислот. Было установлено, что вначале происходит разрушение алифатической части молекулы гуминовой кислоты, т.е. ее периферических или боковых цепей. Затем, при более высоких температурах, начинается разрушение ароматического ядра, дегидрирование и, наконец, выделение углерода в виде СО 2 . На стадии, предшествующей выделению СО 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 состав углерод и водород превращаются в диоксид углерода и воду. Озоление почв проводят в тугоплавкой трубке, через которую непрерывно пропускают кислород или воздух, лишенный СО 2 . Для более полного разложения гумуса озоление проводят в присутствии оксида меди. Оксид меди отдает кислород и, превращаясь сначала в Сu 2 О, а затем в металлическую медь, способствует более полному окислению компонентов органического вещества почв.

Летучие компоненты почв и продукты окисления гумуса улавливают специальными поглотителями. Для поглощения воды, образующейся при окислении водорода, используют хлорид кальция или концентрированную серную кислоту, для поглощения диоксида серы -- хромат свинца. Медную спираль применяют для восстановления азота оксидов до свободного азота, галогены поглощают с помощью серебряной спирали. Наконец, для поглощения СО 2 используют аскарит (асбест, пропитанный NaOH). Аскарит помещают в U-образные поглотительные трубки. Реакция протекает согласно уравнению:

СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2 О

В связи с тем, что одним из продуктов реакции является Н 2 О, в поглотительную трубку помещают не только аскарит, но и хлорид кальция, который количественно поглощает воду:

СаС1 2 + nН 2 О = СаС1 2 nН 2 О

Поглотительные трубки взвешивают до и после озоления органического вещества и по увеличению массы, обусловленному поглощением СО 2 , находят содержание углерода в почве.

Методы, основанные на сухом озолении и гравиметрическом определении диоксида углерода, -- наиболее точные из методов определения углерода органических соединении. При сухом озолении происходит полное окисление углерода независимо от типа органических соединений, а гравиметрический метод -- наиболее точный из методов измерения массы СО 2 . Однако эти методы трудоемки 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 поглощения диоксида углерода, образующегося при разложении органического вещества, но и от СО 2 , образующегося в результате разложения карбонатов.

Газоволюмометрические методы основаны на измерении объема диоксида углерода, выделившегося при озолении гумуса, и вычислении количества углерода по объему СО 2 . Вычисления проводят с учетом температуры и давления, при которых проводился анализ. Газоволюмометрическое определение углерода в почвах может быть проведено с помощью газоанализаторов, в том числе предназначенных для определения углерода в чугуне и стали. Озоление анализируемого вещества проводят в термостойкой трубке в муфельной печи в токе кислорода. В процессе ана¬лиза измеряют объем смеси СО 2 и кислорода. Затем смесь газов пропускают через раствор с поглотителем диоксида углерода (СО 2 + 2КОН = К 2 СО 3 + Н 2 О) и измеряют объем кислорода. Объем диоксида углерода, образовавшегося в результате озоления органического вещества, вычисляют по разности.

Титриметрические методы также используются для определения диоксида углерода, выделяющегося при озолении гумуса. В этом случае диоксид углерода поглощают раствором КОН. В щелочной среде диоксид углерода трансформируется в COf"". Ион СО осаждают хлоридом бария в виде ВаСО3. Осадок карбоната бария отфильтровывают, промывают водой и растворяют в титрованном растворе НС1, избыток которой определяют титрованием щелочью. По количеству НС1, пошедшему на растворение карбоната бария, судят о количестве диоксида углерода, образовавшегося при озолении гумуса.

Экспресс-методы. В последние десятилетия для определения углерода органических соединений используют анализаторы, позволяющие получить результат в течение нескольких минут.

Один из методов основан на оценке скорости выделения СО 2 . Метод разработан специально для анализа почв и позволяет раздельно оценивать диоксид углерода, выделившийся при разложении органических соединений и при разложении карбонатов.

По мере нагревания навески почвы в токе кислорода до 700° растет скорость выделения СО 2 вследствие окисления углерода. органических соединений, достигает максимума и затем уменьшается. Скорость разложения карбонатов начинает увеличиваться при более высокой температуре. Анализатор автоматически регистрирует кривую скорости выделения диоксида углерода по мере нагревания почвы и позволяет раздельно определять диоксид углерода, образующийся в результате разложения гумуса и карбонатов.

4.2 Характеристика фотометрического метода анализа

Фотометрический метод анализа - совокупность методов молекулярно-абсорбционного спектрального анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера -Ламберта - Бера. Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют главным образом в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн от ~ 315 до ~ 980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не монохроматоры, а узкополосные светофильтры.

Приборами для фотоколориметрии служат фотоэлектроколориметры (ФЭК), характеризующиеся простотой оптической и электрической схем. Большинство фотометров имеет набор из 10-15 светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы, в которых пучок света от источника излучения (лампа накаливания, редко ртутная лампа) проходит через светофильтр и делитель светового потока (обычно призму), который делит пучок на два, направляемые через кюветы с исследуемым раствором и с раствором сравнения. После кювет параллельные световые пучки проходят через калиброванные ослабители (диафрагмы), предназначенные для уравнивания интенсивностей световых потоков, и попадают на два приемника излучения (фотоэлементы), подключенные по дифференциальной схеме к нуль-индикатору (гальванометр, индикаторная лампа). Недостаток приборов - отсутствие монохроматора, что приводит к потере селективности измерений; достоинства фотометров - простота конструкции и высокая чувствительность благодаря большой светосиле. Измеряемый диапазон оптической плотности составляет приблизительно 0,05-3,0, что позволяет определять многие элементы и их соединения в широком интервале содержаний - от ~ 10-6 до 50% по массе. Для дополнительного повышения чувствительности и селективности определений существенное значение имеют подбор реагентов, образующих интенсивно окрашенные комплексные соединения с определяемыми веществами, выбор состава растворов и условий измерений. Погрешности определения составляют около 5%.

При так называемом дифференциальном фотометрическом анализе оптическую плотность анализируемого раствора измеряют относительно оптической плотности (которая не должна быть меньше 0,43) раствора сравнения. Последний содержит определяемый компонент в концентрации, близкой к концентрации этого компонента в анализируемом растворе. Это позволяет определять сравнительно большие концентрации веществ с погрешностью 0,2-1% (в случае спектрофотометрии). При фотометрическом титровании получают зависимость оптической плотности титруемого раствора от объема прибавляемого титранта (кривую титрования). По излому на этой кривой определяют конечную точку титрования и, следовательно, концентрацию исследуемого компонента в растворе.

4.3 Фотометрический метод определения углерода органических соединений

Фотометрический метод определения углерода органических соединений является косвенным методом. При использовании этого метода о содержании гумуса судят по количеству Cr 3+ , образовавшемуся в процессе окисления углерода. Вариант фотометрического метода, применяемый в России и странах бывшего СССР, был предложен Тюриным.

При окислении гумуса раствором дихромата калия углерод органических соединений превращается в СО 2 , a Cr(VI) восстанавливается до Сг(Ш). Количество образовавшегося в процессе реакции Сг 3+ эквивалентно содержанию углерода органических соединений (и других восстановителей) в навеске почвы. Поэтому углерод органических соединений можно определять по количеству образовавшегося в процессе анализа Сг 3+ . Для этой цели используют фотометрический метод.

Хром относится к группе переходных элементов, 3d-opбиталь которых не полностью заполнена электронами. Ионы Сг 2 О 7 2- и Сг 3+ обладают собственной окраской.

Окраска чистого раствора КгСг 2 О 7 в зависимости от концентрации меняется от желтой до красновато-оранжевой, окраска растворов Cr 2 (SO 4) 3 -- зеленая. Спектры поглощения растворов, так же как и окраска растворов, различны.

В пределах видимой области спектра (400--800 нм) на кривой светопоглощения раствора дихромата калия наблюдается один четко выраженный максимум при длине волны 447 нм. По мере увеличения длин волн оптическая плотность падает и достигает практически нулевого значения в области длин волн 570--580 нм. Максимум на кривой светопоглощения раствора Сг 3+ приходится на область длин волн 584--594 нм, т.е. на тот участок спектра поглощения К 2 Сг 2 0 7 , где оптическая плотность раствора практически равна нулю. Разница в расположении максимумов на кривых светопоглощения растворов Сг 2 О 7 2- и Сг 3+ позволяет фотометрическим методом определить концентрацию разных валентных форм хрома при совместном присутствии в растворе.

Концентрацию Сг 3+ удобно определять в области длин волн 584 - 594 нм, так как в ней светопоглощение растворов Сг 3+ максимально, а оптическая плотность растворов К 2 Сг 2 0 7 практически равна нулю и К 2 Сг 2 0 7 не оказывает влияния на результаты определения Сг 3+ . Возможность селективного измерения оптической плотности Сг 3+ лежит в основе фотометрического метода определения углерода органических соединений.

После взаимодействия дихромата калия с почвой измеряют оптическую плотность раствора в области длин волн, соответствующей максимуму поглощения излучения Сг 3+ (590 нм), определяют количество Сг 3+ и рассчитывают эквивалентное ему количество углерода органических соединений.

Применение фотометрического метода для определения органического углерода по количеству образовавшегося Сг 3+ позволяет не устанавливать точные концентрацию и объем, взятого для анализа навески почвы раствора дихромата калия. Объем добавляемого раствора можно измерять с помощью мерного цилиндра.

5. Практическая часть

В экспериментальной части определение органического вещества в почвах проводили по методу Тюрина в модификации Цинао.

Метод основан на окислении органического вещества раствором двухромовокислого калия в серной кислоте и последующее определении трехвалентного хрома, эквивалентного содержанию органического вещества, на фотоэлектроколориметре.

Метод не пригоден для проб с массовой долей хлорида более 0,6% и проб с массовой долей органического вещества более 15%

Предельные значения относительной погрешности результатов анализа для двусторонней доверительной вероятности Р=0,95 составляют в процентах:

20 - при массовой доле органического вещества до 3%

15 - свыше 3 до 5%

10 - свыше 5 до 15%.

Аппаратура и реактивы

Фотоэлектрокалориметр КФК 3-01

Водяная баня

Весы торзионные или другие с погрешностью не более 1мг.

Пробирки стеклянные термостойкие вместимостью 50мл. по ГОСТ 23932

Штатив для пробирок

Бюретка или дозатор для отмеривания 10 мл. хромовой смеси

Палочки стеклянные длиной 30 см.

Цилиндр для отмеривания 40 мл. воды

Груши резиновая со стеклянной трубкой или устройство для барбатации

Бюретка вместимостью 50 мл.

Колбы мерные вместимостью 1л.

Кружка фарфоровая вместимостью 2 л.

Колба коническая вместимостью 1л.

Колбы конические или технологические емкости вместимостью не менее 100 мл.

Аммоний-железо (II) сернокислый (соль Мора) по ГОСТ 4208

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220

Калий марганцовокислый, стандарттитр для приготовления раствора концентрации (1/5КMnO 4)=0,1 моль/л.

Кислота сернокислая по ГОСТ 4204 концентрированная и раствор концентрации (1/2 H 2 SO 4)=1моль/л.

Методика определения

Массу пробы почвы или породы для анализа определяют, исходя из предполагаемого содержания органического вещества по, по таблице 1.

Пробы почвы или породы взвешивают с погрешностью не более 1 мг и помещают в пробирки, установленные в штативы. К пробиркам приливают по 10 мл. хромовой смеси. В каждую пробирку помещают стеклянную палочку и тщательно перемешивают пробу с хромовой смесью. Затем штативы с пробирками опускают в кипящую водную баню.

Таблица 1 - Зависимость массы пробы для анализа то массовой доли органического вещества

Уровень воды в бане должен быть на 2-3см выше уровня хромовой смеси в пробирках. Продолжительность нагревания суспензии - 1ч с момента закипания воды в бане после погружения в нее пробирок. Содержимое перемешивают стеклянными палочками через каждые 20 мин. По истечении штативы с пробирками перемещают в водяную баню с холодной водой. После охлаждения в пробирки приливают по 40 мл воды. Затем из пробирок вынимают палочки, тщательно перемешивают суспензии барбатацией воздуха и оставляют до оседания твердых частиц и полного осветления надосадочной части раствора.

Затем приготавливают растворы сравнения. В 9 пробирок наливают по 10 мл хромовой смеси и нагревают их в течение 1 ч в пробирки приливают указанные в таблице 2 объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя. Растворы тщательно перемешивают барбатацией воздуха.

Таблица 2 - Приготовление растворов сравнения

Фотометрирование растворов проводят в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1 - 2 см относительно первого раствора сравнения при длине волны 590 нм или используя оранжево-красный светофильтр с максимумом пропускания в области 560 - 600 нм. Растворы в кювету фотоэлектрокалориметра переносят осторожно, не взмучивая осадка.

В данной работе мы использовали хромовую смесь, которую готовили из дихромата калия K 2 Cr 2 O 7 квалификации «Ч».

Приготовление хромовой смеси

Для приготовления 500 мл хромовой смеси, 10,0243мг тонкоизмельченного дихромата калия поместили в мерную колбу 250 мл, растворили в воде доведя объем до метки, и перелили в фарфоровую кружку. К приготовленному раствору приливали порциями по 25 мл с интервалом в 10 - 15 мин 250 мл концентрированной серной кислоты. Кружку с раствором оставили до полного осаждения. Затем раствор перелили в склянку из темного стекла.

Приготовление раствора соли Мора концентрации 0,1 моль/л

Раствор восстановителя - раствор соли Мора концентрации 0,1 моль/л и объемом 200 мл готовили из навески соли Мора. Навеску массой 8,0153мг растворили 140 мл серной кислоты концентрации С(1/2H 2 SO 4)=1 моль/л, отфильтровали через двойной складчатый фильтр в мерную колбу и долили 60 мл воды.

Концентрацию раствора проверяли титрованием по рабочему раствору перманганата калия с точной концентрацией С(1/5КMnO 4)=0,0957 моль/л. Для титрования в три конические колбы отмерили с помощью буретки по 10 мл приготовленного раствора восстановителя, прилили по 1 мл концентрированной серной кислоты, 50 мл воды и титровал раствором перманганата калия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Затем для вычисления коэффициента поправки использовали среднее арифметическое значение результатов трех титрований.

V1(КMnO 4)=11,5 мл

V2(КMnO 4)=11,7 млV ср (КMnO 4)=11,6 мл

V3(КMnO 4)=11,6 мл

где V ср - объем раствора перманганата калия, израсходованный на титрование, мл;

V - Объем раствора-восстановителя, отобранный для титрования, мл.

Объектом анализа служила почва целинных земель г.Бузулука. Отбор проб проводили на глубине 0-10, 10-20, и 20-30 см. В образцах почвенных горизонтов определяли процентное содержание органического вещества, при этом для каждой пробы проводили три параллельных определения для получения наибольшей точности результатов анализа.

Массу пробы для анализа (100мг) определили исходя из предполагаемого содержания органического вещества (4-7%). Пробы почвы взвешивали с погрешностью не более 1мг. Результаты взвешиваний представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Масса пробы для анализа.

Проведение анализа

Анализ проводили в соответствии с методикой. Каждую из навесок помещали в коническую колбу объемом 250 мл, в каждую из колб прилили по 10 мл хромовой смеси, затем образовавшуюся смесь тщательно перемешали стеклянной палочкой и поставили вместо водяной бани в сушильный шкаф на 20 мин при температуре 120 0 С.

Ровно через 20 мин от момента достижения необходимой температуры, вынули колбы с суспензией, перемешали содержимое и остудили. Затем дополнительно перемешали суспензию барбатацией воздуха и оставили для оседания твердых частиц.

Затем приготовили растворы сравнения. В девять конических колб прилили по 10 мл хромовой смеси и нагрели в течение 20 мин в сушильном шкафу, аналогично исследуемым пробам. После охлаждения в колбы прилили объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя указанные в таблице 2.

Фотометрирование анализируемых растворов и растворов сравнения проводили на фотоэлектрокалориметре КФК 3-01 в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1 см относительно раствора сравнения №1 при длине волны 590 нм.

Массу органического вещества в анализируемой пробе определили по градуировочному графику. При построении градуировочного графика по оси абсцисс откладывали массу органического вещества в миллиграммах, соответствующую объему восстановителя в растворе сравнения, а по оси ординат - соответствующее показание прибора.

Построение градуировочного графика

y =0,03x + 1,4·10 -4

Массовую долю органического вещества (X) в процентах вычисляли по формуле

где m - масса органического вещества в анализируемой пробе, найденная по графику, мг;

К - коэффициент поправки концентрации восстановителя;

m 1 - масса пробы, мг;

100 - коэффициент пересчета в проценты.

Результаты измерения оптической плотности, расчета массовой доли органического вещества в образцах, а также ошибка определения представлены в сводной таблице № 4

Таблица 4 - Результаты анализа

Заключение

В результате проделанной нами работы были проанализированы на содержание органического вещества три образца почв целинных земель отобранных близ г. Бузулука на глубине 0-10, 10-20, 20-30 см. При этом массовая доля гумуса, рассчитанная исходя из результатов анализа составила 5,9; 4,75; 4,06 процента соответственно, ошибка определения 8,9; 4,6; 5,4 соответственно для трех образцов почв. Рассчитанная массовая доля подтверждает предположение, высказанное нами ранее о том, что массовая доля гумуса в исследуемых нами образцах варьируется в интервале от 4 до 7 процентов. На основе полученных данных можно сделать вывод, что данная почва является среднегумусовой. Такое содержание гумуса является оптимальным для почв данного региона. При меньшем содержании гумуса урожаи сельскохозяйственных культур падают, но повышение его содержания до более высокого уровня не приводит к заметному росту урожайности при используемых системах земледелия.

Список использованных источников

1. Воробьева А.А., Химический анализ почв: учебник.- М.: Изд-во МГУ, 1998 - 270с.

2. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М., Биология почв: Учебник - 3-е изд. испр. и доп - М: Изд-во МГУ, 2005-445с.

3. Иванов Д.Н. Спектральный анализ почв: Москва «Колос», 1974-270с.

4. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Книга третья. Изд. 2-е, перераб. М., «Химия», 1977-488с.

5. Орлов Д.С. Химия почв: Учебник/Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова. - М.: Высш.шк., 2005.-558с.: ил.

6. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование. - Л: Наука, 1980 -438с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Мониторинг, классификация почв. Методика определения гигроскопической влаги почвы, обменной кислотности. Определение общей щелочности и щелочности, обусловленной карбонат-ионами. Комплексонометрическое определение валового содержания железа в почвах.

задача , добавлен 09.11.2010


Сущность агрономической химии. Особенности почвы, система показателей химического состава, принципы определения и интерпретации. Методы определения приоритетных загрязняющих веществ. Анализ растений. Определение видов и форм минеральных удобрений.

курсовая работа , добавлен 25.03.2009


Цель дисциплины "Химия нефти". История и основные направления развития химии и физики органических веществ. Характеристика групп углеводородов нефти. Гипотеза органического происхождения нефти из органического вещества, рассеянного в осадочных породах.

реферат , добавлен 06.10.2011


Понятие количественного и качественного состава в аналитической химии. Влияние количества вещества на род анализа. Химические, физические, физико-химические, биологические методы определения его состава. Методы и основные этапы химического анализа.

презентация , добавлен 01.09.2016


Грань между органическими и неорганическими веществами. Синтезы веществ, ранее вырабатывавшихся только живыми организмами. Изучение химии органических веществ. Идеи атомистики. Сущность теории химического строения. Учение об электронном строении атомов.

реферат , добавлен 27.09.2008


Практическое значение аналитической химии. Химические, физико-химические и физические методы анализа. Подготовка неизвестного вещества к химическому анализу. Задачи качественного анализа. Этапы систематического анализа. Обнаружение катионов и анионов.

реферат , добавлен 05.10.2011


Хроматомасс-спектрометрия в органической химии. Инфракрасная спектроскопия: физико-химические основы, приборы. Пример хроматограммы по всем ионам. Блок-схема фурье-спектрометра. Расшифровка формулы органического соединения по данным элементного анализа.

контрольная работа , добавлен 17.05.2016


Многообразие соединений углерода, их распространение в природе и применение. Аллотропные модификации. Физические свойства и строение атома свободного углерода. Химические свойства углерода. Карбонаты и гидрокарбонаты. Структура алмаза и графита.

реферат , добавлен 23.03.2009


Торф как растительное сырье. Химический состав растений-торфообразователей. Направления химической переработки торфа. Методы анализа группового химического состава торфа. Методика проведения фракционно-группового анализа по методу Н.Н. Бамбалова.

дипломная работа , добавлен 26.09.2012


Физико-химические оценки механизмов поглощения свинца. Почва как полифункциональный сорбент. Методы обнаружения и количественного определения соединений свинца в природных объектах. Пути поступления тяжелых металлов в почву. Реакции с компонентами почвы.