WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

Затем содержимое колбы охлаждают, прибавляют 5–8 капель фенилантраниловой кислоты в качестве индикатора и титруют 0,2 н. раствором соли Мора (FeSO4 • (NH4)2SО4 • 6Н2О) до изменения темно-бурой окраски раствора через фиолетовую и синюю в грязно-зеленоватую. Когда раствор окрасится в синий цвет, титровать необходимо очень осторожно, прибавляя раствор соли Мора по 1 капле и тщательно размешивая титруемую жидкость. Реакция между двухромовокислым калием, оставшимся после окисления гумуса, и солью Мора заключается в восстановлении двухромовокислого калия в окись хрома и идет по уравнению:

К2Сr2О7 + 6F2SO4 + 7H2SO4 = Сr2(SО4)3 + К2SО4 + ЗFе2(SО4), + 7Н2О.

Одновременно устанавливают соотношение между К2Сr2О7 и солью Мора, для чего берут бюреткой 10 мл 0,4 н. раствора К2Сr2О7 в коническую колбу вместимостью 100 мл, а затем содержимое колбы титруют так же, как описано выше (без кипячения).

Экспериментально установлено, что 1 мл 0,2 н. раствора соли Мора соответствует такому количеству хромовой кислоты, которое окисляет 0,0010362 г гумуса или 0,0006 г углерода. Поэтому количество гумуса вычисляют по формуле:

Х = (a – b) • 0,0010362 k • 100 • К, C где: Х – количество гумуса, % к сухой почве;

а – число миллилитров раствора соли Мора при холостом определении;

b – то же, при обратном титровании после окисления гумуса;

k – поправка на нормальность раствора соли Море, если он не точно 0,2 н.;

100 – коэффициент перевода на 100 г почвы;

K – коэффициент для пересчета на сухую почву (поправка на содержание гигроскопической воды);

C – навеска почвы, взятая для анализа, г.

3.4.4. Определение содержания в почве тяжелых металлов Общие положения. В настоящее время особое значение приобрело загрязнение биосферы группой поллютантов, получивших общее название «тяжелые металлы» (ТМ). К тяжелым металлам относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева с атомным весом свыше 50 а.е.м. Иногда тяжелыми металлами называют элементы, которые имеют плотность более 7–8 тыс. кг/м3 (кроме благородных и редких). Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Основная масса выбросов осаждается в непосредственной близости от источников загрязнения – это чаще всего промышленные предприятия (табл. 7). Сильное загрязнение тяжелыми металлами (свинцом, кадмием и цинком) обнаружено вблизи автомагистралей.

Таблица 7. Общее содержание тяжелых металлов в почвах, прилегающих к промпредприятию «Тяжбуммаш» г. Петрозаводска, мг/кг № точки, глуСо Ni Cu Zn Li Mn Pb S бина, см т. 52 0–10 7,87 55,01 55,92 158,62 11,61 521,26 23,95 10–20 7,87 31,44 31,95 79,31 9,29 341,51 11,47 т. 53 0–10 7,87 23,58 15,98 61,68 6,97 718,98 18,09 10–20 7,87 23,58 15,98 70,50 6,97 781,89 7,10 т. 54 0–10 7,87 23,58 23,97 290,80 8,36 880,75 18,75 10–20 15,73 31,44 15,98 193,86 7,43 1168,34 11,71 Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Для техногенных территорий характерен независимо от типа почвы регрессионно-аккумулятивный тип распределения в профиле, проявляющийся в накоплении тяжелых металлов в верхнем гумусовом горизонте и резком снижении содержания в нижележащих горизонтах. Накоплению тяжелых металлов в почве способствуют глинистые минералы и органическое вещество.

Определение общего содержания тяжелых металлов в почве Широкое применение при анализе почв нашел метод атомноабсорбционной спектрометрии, что определяется высокими значениями предельно допустимых концентраций (ПДК) токсичных металлов в почвах.

Подготовка к анализу. Перед выполнением измерений проводят настройку спектрометра и проверку его градуировки. Также следует подготовить пробу почвы к анализу: из воздушно-сухой пробы почвы тщательно удаляют корни, инородные частицы и методом квартования берут навеску массой 0,2 г. Отобранную пробу почвы перетирают в фарфоровой ступке и просеивают через капроновое сито с диаметром отверстий 2 мм. Непросеянные комочки почвы растирают и снова просеивают, затем из полученной пробы почвы берут навеску на анализ.

Ход анализа. При определении общего содержания тяжелых металлов в почве проводят химическое разложение проб почвы.

На аналитических весах взвешивают 10,00 г (с точностью до 0,01 г) воздушно-сухой почвы, измельченной и пропущенной через сито с отверстиями 2 мм, навеску помещают в химический стакан (или коническую колбу) вместимостью 250 см3 и приливают 50 см3 азотной кислоты (1 : 1). При содержании в почве гумуса свыше 5% рекомендуется предварительное сухое озоление пробы при 575 °С. Осторожно перемешивают содержимое. Стакан накрывают часовым стеклом и помещают на электроплитку, доводят до кипения и кипятят на медленном огне 10 минут. Остужают раствор. Затем к пробе по каплям приливают 10 см3 концентрированной перекиси водорода при перемешивании и вновь кипятят раствор 10 минут. После охлаждения суспензию отфильтровывают через фильтр марки u1074 в мерную колбу вместимостью 100 см3, фильтр с осадком помещают в стакан, в котором осталась почва.

Приливают в стакан 10 см3 1 М азотной кислоты и помещают его на плитку, где кипятят раствор еще 30 минут. После охлаждения жидкость в стакане отфильтровывают в ту же мерную колбу. Затем осадок промывают горячей азотной кислотой (С = 1 моль/дм3) и после охлаждения доводят объем фильтрата до метки в мерной колбе дистиллированной водой. Одновременно проводят «холостой» анализ, включая все его стадии, кроме взятия пробы почвы.

Определение водорастворимых форм соединений металлов Для извлечения водорастворимых форм тяжелых металлов из проб почв в бюкс вместимостью 30 см3 на аналитических весах отбирают навеску воздушно-сухой пробы почвы (массой 5,00 г с точностью до 0,01 г). Мерным цилиндром вместимостью 250 см3 отбирают 125 мл дистиллированной воды и переливают ее в коническую колбу (на 250 см3).

Приливают к пробе почвы из колбы (от объема 125 см3) 20 смдистиллированной воды и перемешивают почву с водой, встряхивая бюкс вращательными движениями. Полученную суспензию почвы с водой фильтруют с помощью фильтра «белая лента», собирая фильтрат в сухую коническую колбу. Добавляют дистиллированную воду в бюкс и ополаскивают его, переводя таким образом остатки почвы на фильтр. В процессе фильтрования постепенно добавляют в фильтруемую пробу почвы воду из колбы. После того, как все 125 см3 воды будут израсходованы на фильтрование пробы почвы, фильтр с почвой убирают, а коническую колбу с фильтратом и воронкой ставят на электроплитку и выпаривают фильтрат до объема 25 см3. Затем охлаждают содержимое колбы, промывают воронку дистиллированной водой, сливая промывные воды в колбу. Переводят из колбы упаренный фильтрат в мерную колбу вместимостью 25 см3, добавляют 2–3 капли концентрированной азотной кислоты и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой и полученный раствор анализируют на содержание водорастворимых форм соединений металлов атомно-абсорбционным методом.

Определение подвижных форм тяжелых металлов Данные определения проводят экстракцией металлов с помощью кислот. Подвижные кислоторастворимые формы металлов (Cu, Zn, Ni, Cd, Pb) определяют в вытяжках 1 М HNO3 или 1 М НCl. Эти экстрагенты успешно используются для анализов почв, подверженных техногенным воздействиям. Из сильно загрязненных почв 1 М азотной кислотой извлекается 90–95% тяжелых металлов от их валового содержания. Отношение почвы к раствору составляет 1 : 10, для торфяных почв это соотношение 1 : 20.

Ход анализа. Пробу почвы массой 5,00 г (для торфяных почв 2,5 г) взвешивают с точностью 0,01 г и помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, к пробе приливают 50 см3 1 М НNO(для извлечения свинца можно использовать 1 М HСl). Навеску пробы почвы увеличивают до 10,00 г при определении тяжелых металлов на фоновом уровне (при этом соотношение почвы и раствора остается неизменным). Суспензию встряхивают в течение 1 часа или после трехминутного встряхивания настаивают в течение суток в колбе с закрытой пробкой. Вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр «белая лента», предварительно промытый 1 М НNO3. Перед фильтрованием вытяжка перемешивается и переносится полностью на фильтр. Если фильтраты мутные, их возвращают на фильтры. В фильтрате определяют содержание тяжелых металлов. Одновременно проводят «холостой» анализ, включая все его стадии, кроме взятия пробы почвы. В полученном фильтрате определяют тяжелые металлы атомно-абсорбционным методом.

Извлечение подвижных форм тяжелых металлов можно проводить ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4–8.

Этот экстрагент используется для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами. Отношение почвы к раствору составляет 1 : 10, время воздействия 1 час при взбалтывании или настаивание в течение суток.

Ход анализа. Пробу почвы массой 10,00 г помещают в коническую колбу вместимостью 200 см3, к пробе приливают 50 см3 ацетатно-аммонийного буферного раствора. Суспензию встряхивают в течение 1 часа или настаивают в течение суток. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывают до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр «белая лента», по возможности, не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливают еще 50 см3 ацетатно-аммонийного буферного раствора и повторяют экстрагирование. Повторное фильтрование производят в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы. В полученном фильтрате определяют тяжелые металлы атомно-абсорбционным методом. Одновременно проводят «холостой» анализ, включая все его стадии, кроме взятия пробы почвы.

Обработка результатов Содержание металлов в исследуемых пробах почвы рассчитывают по формуле:

Х = V • (С1–С0) / m, где: Х – массовая доля определяемого металла в воздушно-сухой пробе почвы, мг/кг;

С1 – концентрация металла в исследуемой кислотной (буферной) вытяжке почвы, найденная по градуировочному графику, мг/дм3;

С0 – концентрация металла в контрольной пробе, найденная по градуировочному графику, мг/дм3;

V – объем исследуемого раствора, см3;

m – масса воздушно-сухой пробы почвы, г.

ГЛАВА ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ 4.1. Определение целлюлозолитической активности почв Общие положения. Методов определения биологической активности почв достаточно много, так как спектр задач, стоящих перед исследователем, также обширный. Однако многие методы дают информацию на данный момент исследования и не раскрывают специфику функционирования микробиоты в пространстве и во времени. Этого недостатка лишены аппликационные методы диагностики почв, позволяющие учитывать консциляционное влияние антропогенной среды, проследить состояние живой компоненты почв на определенном отрезке времени. Определение целлюлозолитической способности почв методом аппликации дает ценную информацию о превращении лабильной фракции органического вещества, круговороте углерода, активности целлюлозолитического комплекса.

Ход определения. Чистые обезжиренные стеклышки (8 х 10 см) обшивают с двух сторон чистой льняной тканью (шелковыми нитками). Масса ткани, которая пришивается на стекло, заранее установлена. На один участок рекомендуется подготовить не менее 9 стекол, обшитых тканью. Стекла, предназначенные для каждого участка, заворачиваются в крафтовскую бумагу и стерилизуются.

Начиная с поверхности, проделывают ножом или лопатой вертикальные щели в почве на глубину 10 см и вставляют подготовленные стекла. Если планируются исследования более глубоких слоев, то рядом с предыдущими в почве делаются щели на нужную глубину.

В полевом журнале записывается исходная масса ткани, время закладки стекол, количество их на одной пробной площади. Как показала практика, смена фитоценоза в парках города происходит достаточно быстро, в отличие от лесных сообществ. Поэтому, чтобы обнаружить все стекла, закопанные в почву, прежде чем выполнять модельный эксперимент, необходимо выявить ориентиры (старое дерево, большой камень, расположение относительно тропинки и пр.), а также установить колышки. Один конец колышка лучше закрасить белой краской, можно также воспользоваться обычными карандашами или ручками. Это позволит точно определить место закладки стекол даже спустя 6 месяцев после постановки эксперимента.

Съемку опыта по разложению льняного полотна производят в зависимости от целей работы. Наши исследования показали, что скорость минерализации ткани в почвах г. Петрозаводска очень высокая: 100% разложение ткани отмечали в течение июня–августа.

По окончании эксперимента стекла осторожно извлекают из почвы, помещают в полиэтиленовый мешок. В лаборатории ткань отмывают от почвы и продуктов полураспада, подсушивают и взвешивают. Если стекол много, то ткань можно поместить в бюкс, обязательно записав номер бюкса в тетрадь.

По убыванию массы судят об интенсивности процесса разрушения целлюлозы. Шкала интенсивности разрушения целлюлозы приводится в табл. 8.

Таблица 8. Шкала интенсивности разрушения целлюлозы (%) за вегетационный сезон Выраженность процесса разрушения Оценка < 10 очень слабая 10–30 слабая 30–50 средняя 50–80 сильная > 80 очень сильная Полученные данные можно представить в виде таблицы или рисунка, в последнем случае достаточно иллюстративно можно показать изменение целлюлозолитической способности изучаемых почв на фоне урбанистического пресса.

4.2. Определение ферментативной активности почв Активность работы ферментов определяется многими факторами: температурой, рН почв, наличием субстрата, присутствием ингибиторов/активаторов их работы в среде, гетерогенностью почв и пр. На фоне антропогенного фактора возможно изменение физикохимических свойств почв, нарушение работы ферментных комплексов. В этой связи является актуальным исследование активности ферментов в почвах, находящихся в условиях урбанизации.

4.2.1. Определение активности каталазы Общие положения. Каталаза (Н2О2 : Н2О2 – оксидоредуктаза КФ 1.11.1.6) относится к классу оксидоредуктаз. Каталаза (от греч.

«katalio» – разрушаю) катализирует окислительно-восстановительную реакцию, в ходе которой из двух молекул ядовитой для организма перекиси водорода образуется вода и кислород:

2Н2О2 2Н2О+О2.

Молекула каталазы имеет каталитически активную четвертичную структуру и в результате даже при незначительных изменениях во внешней среде легко диссоциирует с полной потерей активности.

Активность каталазы в почве в большей степени зависит от воздушного режима, гранулометрического состава почв, окислительно-восстановительного потенциала. Изменение свойств почв на фоне урбанистического пресса оказывает влияние на активность каталазы, изменение которой можно обнаружить предлагаемым газометрическим методом, широко распространенным в почвоведении.

Для определения активности каталазы требуются реактивы:

1) СaCO3, 2) 3% раствор Н2О2, 3) 5% раствор Н2SO4.

Для определения каталазной активности собирают газометрический прибор (рис. 4, А). Две бюретки (1, 2) с помощью резинового шланга соединяют через тройник с уровнительной грушевидной воронкой (3). Уровень раствора серной кислоты в бюретках и груше уравновешивают, опуская или поднимая грушу, последнюю закрепляют на определенной высоте. Затем закрывают тройник таким образом, чтобы устранить сообщение прибора с внешней средой. Каталазник (4) соединяется с одной из бюреток через специальный зажим.

Каталазник собирают по следующей схеме (рис. 4, Б). В резиновую пробку (1) колбы Эрленмейера на 100 мл с диаметром горлышка 30 мм монтируют пробирку (2) высотой 150 мм, диаметром 10–12 мм, с отверстием 10–12 мм на высоте 45–50 мм. Нижний край отверстия оттянут на 3–4 мм в виде носика. Верхнюю часть пробирки закрывают резиновой пробкой со стеклянной трубкой диаметром 4–5 мм (3), которую соединяют через резиновый шланг с бюреткой газометра, заполненного 5%-ной серной кислотой.

Рис. 4, А. Схема прибора для определения Рис. 4, Б. Схема каталазника:

активности каталазы:

1, 2 – бюретка; 1 – резиновая пробка колбы;

3 – грушевидная воронка; 2 – пробирка;

4 – каталазник; 3 – резиновая пробка пробирки 5 – зажим Мора;

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.