Определить химический состав различных типов почв

На одном из первых занятий мы изучили дополнительную литературу о типах почв северо-западных районов Оренбургской области. Выяснили, что в окрестностях села Дубровка присутствуют два типа почв. Это серые лесные почвы и степные чернозёмы.

На следующем занятии мы совершили экскурсию в лес, на возделываемое поле и на возвышенность. Во время этой экскурсии нами были взяты образцы почв.

И, наконец, 5 занятий были отведены на химический эксперимент, в ходе которого мы готовили водную и солевую вытяжку, определяли рН среды этих видов почв, исследовали образцы на наличие карбонатов, хлоридов и сульфатов. Определение химического состава почвы чаще всего начинают с анализа водной почвенной вытяжки, так как хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями. Избыточные количества растворимых солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создают повышенную концентрацию ионов в почвенном растворе, а это снижает плодородие почвы и ее экологическое состояние. С агрономической точки зрения наиболее вредными для растений считаются гидрокарбонаты, карбонаты и сульфаты натрия, а также хлориды (особенно магния и кальция) По степени экологической опасности химические вещества, попадающие в почву различными путями, делят на 3 класса: 1 - кадмий, ртуть, свинец цинк, фтор, мышьяк, селен; 2 - кобальт, молибден, бор, медь, хром, никель, сурьма; 3 - барий, вольфрам, марганец, ванадий, стронций.

Водная вытяжка готовиться с помощью дистиллированной воды путём фильтрования. Водная вытяжка не подлежит хранению, поэтому все определения проводят сразу после её приготовления. Её используют для определения хлоридов и сульфатов.

Хлориды мы определяли с помощью нитрата серебра, который добавляли после того, как прилили несколько капель азотной кислоты. В результате мы выяснили, что хлориды присутствуют во всех типах почв – лесных, чернозёмах, на возвышенности. При чём почва, взятая на возвышенности, содержит меньшее количество хлоридов по сравнению с остальными типами почв. Это мы заметили по слабому помутнению. Исследования по наличию в почвах сульфатов показали, что эти вещества не содержатся ни в одном типе взятых почв.

Наличие карбонатов проверяли следующим образом. Небольшое количество почвы поместили в фарфоровую чашку и прилили пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО, выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов. Чернозёмы и почвы, взятые с возвышенности, оказались с очень высоким содержанием карбонатов. А вот лесная почва бедна содержанием этого вещества.

Для исследования кислотности почвы мы использовали солевую вытяжку. Порядок выполнения работы такой же, как при приготовлении водной вытяжки, но вместо дистиллированной воды использовали раствор хлорида калия. Брали почву и раствор хлорида калия в соотношении 1:2,5. Солевую вытяжку отфильтровывали после суточного настаивания. Результаты получились следующими:

Серая лесная почва Чернозём Почва, взятая на возвышенности

Фенолфталеин Бесцветный Бесцветный Бесцветный

Метилоранж Жёлтый Раствор не много обесцвечиваетсяЖёлтый

Лакмусовая бумага рН4 рН4 рН4

Практическая работа «Приготовление водной, солевой и кислотной вытяжек из почвы»

Оборудование:

Бюксы стеклянные

Весы технические

Колбы на 250 мл

Колбы плоскодонные с пробками

Цилиндр мерный на 500 мл

Фильтровальная бумага

Воронка коническая для фильтрования

Реактивы:

1. Вода дистиллированная, не содержащая углекислого газа.

2. Хлорид калия, 1 н раствор. Растворяют 74,55 г хлорида калия в дистиллированной воде и в мерной колбе на 1 л доводят объём раствора дистиллированной водой до метки.

3. Азотная кислота, 1,5 М раствор. В мерную колбу на 1 л помещают приблизительно 400-500 мл дистиллированной воды, приливают 90 мл концентрированной азотной кислоты и доводят объём раствора водой до метки.

Порядок работы.

1. Водная вытяжка (соотношение почва : вода – 1:2). Взвешивают в бюксе 50 грамм воздушно-сухой почвы (средняя проба) и количественно переносят в колбу на 250 мл. Приливают к навеске 100 мл дистиллированной воды, не содержащей углекислого газа, предварительно ополоснув этой водой бюкс. Колбу закрывают пробкой и энергично встряхивают три минуты. Почвенную суспензию, не давая ей отстояться, быстро фильтруют через беззольный фильтр, на который сверху помещают сухой складчатый фильтр. Фильтрат собирают в сухую колбу. (Если первые порции фильтрата мутные, его профильтровывают через этот же фильтр, сразу, не дожидаясь конца фильтрования. )

Водная вытяжка не подлежит хранению, поэтому все количественные определения проводят сразу после его приготовления. Водную вытяжку используют для определения хлорид-, сульфат-ионов, солей натрия (калия).

2. Солевая вытяжка (соотношение почва : 1 н раствор хлорида калия – 1:2,5). Порядок выполнения работы такой же, как при приготовлении водной вытяжки, но вместо дистиллированной воды используют 1 н раствор хлорида калия (125 мл раствора хлорида калия на 50 грамм воздушно-сухой почвы). Солевую вытяжку отфильтровывают после суточного настаивания и используют для определения кислотности почвы.

Практическая работа «Определение анионного состава почвы»

Оборудование:

Фарфоровая чашка

Пипетки

Пробирки

Реактивы:

10%-ный раствор соляной кислоты

10%-ный раствор азотной кислоты

0,1 М раствор нитрата серебра

20%-ный раствор хлорида бария раствор дифениламина в серной кислоте

Порядок работы.

1. Карбонат-ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО, выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Почву, вскипающую от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к группе карбонатных почв. Для такой почвы проводят анализ водной вытяжки. Если почва не «вскипает», то для качественных реакций готовят не водную, а солянокислую вытяжку.

2. Хлорид-ионы. К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавляет несколько капель 10%-ного раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 М раствор нитрата серебра. Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридов осадка не выпадает, но раствор мутнеет.

3. Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов - сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов - тысячные доли процента.

4. Нитрат-ионы. К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.