Лабораторная работа «Методика определения ионов меди в почве»

Цель работы:ознакомиться с методикой определения ионов меди в почвеи овладеть практическими навыками работы на фотоэлектроколориметре.

Реактивы и оборудование:раствор лимоннокислого натрия; раствор диэтилдитиокарбамата свинца в четыреххлористом углероде; делительные воронки вместимостью 250 мл; кювета толщиной 10 – 20 мм.

Общие положения.Медь это один из важнейших микроэлементов, который необходим для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота. Медь входит в состав целого ряда ферментов-оксидаз и участвует в биохимических процессах как составная часть ферментов, осуществляющих реакции окисления субстратов молекулярным кислородом.

В химическом отношении медь – малоактивный металл. Основополагающим фактором, влияющим на величину содержания Cu, является концентрация ее в почвообразующих породах. Из изверженных пород наибольшее количество элемента накапливают основные породы – базальты (100 – 140 мг/кг) и андезиты (20 – 30 мг/кг). Покровные и лессовидные суглинки (20 – 40 мг/кг) менее богаты медью. Наименьшее же ее содержание отмечается в песчаниках, известняках и гранитах (5 – 15 мг/кг).

Не смотря на то, что концентрация меди в почве в подвижной форме бывает достаточно высокой, она является слабомигрирующим элементом. Количество подвижной меди зависит от многих факторов: химического и минералогического состава материнской породы, рН почвенного раствора, содержания органического вещества и др. Наибольшее количество меди в почве связано с оксидами железа, марганца, гидроксидами железа и алюминия и, особенно, с монтмориллонитом вермикулитом. Гуминовые и фульвокислоты способны образовывать устойчивые комплексы с медью. При рН 7 – 8 растворимость меди наименьшая.

ПДК меди в России – 55 мг/кг, ОДК для песчаных и супесчаных почв – 33 мг/кг.

Данных о токсичности меди по отношению к растениям немного. На данный момент одной из основных проблем можно считаеть недостаток меди в почвах или ее дисбаланс с кобальтом. Одним из основных признаков дефицита меди в растениях является замедленное формирования репродуктивных органов или полное прекращение их образования, появление щуплого зерна, пустозернистых колосьев, снижение устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Наиболее чувствительны к ее недостатку пшеница, овес, ячмень, люцерна, столовая свекла, лук и подсолнечник.

Ход работы.В делительные воронки объемом 100 мл помещают по 50 мл вытяжек, контрольного раствора и растворов сравнения, приливают по 5 мл раствора лимоннокислого натрия, по 5 мл раствора диэтилдитиокарбамата свинца в четыреххлористом углероде и встряхивают воронки в течение 2 мин.

Допускается проведение экстракции в других герметично закрывающихся технологических емкостях вместимостью 100 мл с последующим разделением фаз с помощью делительных воронок.

После разделения фаз сливают нижний слой четыреххлористого углерода в кювету спектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 – 20 мм и фотометрируют относительно четыреххлористого углерода при длине волны 436 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания 420 – 450 нм. Измерения проводят в нескольких параллелях и берут среднее значение.

Если значение оптической плотности экстракта вытяжки превышает значение оптической плотности экстракта последнего раствора сравнения, вытяжку разбавляют экстрагирующим раствором и повторяют определение.

Контрольные вопросы:

1. Какую роль играет медь в тканях растений?

2. Какие растения наиболее чувствительны к недостатку меди?

3. Назовите основные признаки дефицита меди для растительных организмов.

4. Опишите методику определения меди в почве.

Лабораторная работа «Методика определения ионов кобальта в почве»

Цель работы:ознакомиться с методикой определения ионов кобальта в почве и закрепить теоретические знания на практике.

Реактивы и оборудование:раствор йоднокислого натрия или пероксида водорода; раствор лимоннокислого натрия; раствор ПАН; разбавленная 1:2 серная кислота; хлороформ; делительные воронки вместимостью 250 см³; кювета толщиной 10 – 30 мм.

Общие положения.Кобальт в природе мало распространен. Наибольшее количество кобальта содержится в ультраосновных породах (100 – 220 мг/кг), в кислых – на порядок меньше (1 – 15 мг/кг). В осадочных породах этот элемент связан с глинистыми минералами и органическим веществом (0,1 – 20 мг/кг). Кобальт входит в состав минералов мышьяка, серы, селена и особенно железа. Наиболее важными минералами, содержащими этот элемент, являются кобальтовый шпейс CoAs₂ и кобальтовый блеск CoAsS.

Распределение кобальта по горизонтам почв зависит от климатических зон и почвообразующих процессов. Высокое его содержание в поверхностном слое характерно для аридных и семиаридных районов; низкие уровни – для легких почв атлантических прибрежных равнин и для почв ледниковых районов.

Наибольшее количество кобальта содержится в почвах, образовавшихся на основных породах и глинистых отложениях.

Валовое содержание кобальта (по разным почвам) колеблется от 1до 15 мг на 1 кг почвы или от 3до 45 кг на 1 га. Растворимых соединений от 1до 5 мг на 1 кг или от 3до 15 кг на 1 га. Меньше всего их в супесчаных и торфяных почвах, дерново-подзолистые суглинистые и черноземы богаче растворимыми соединениями кобальта.

По обеспеченности подвижным кобальтом почвы подразделяются на следующие группы:

I – очень низкая обеспеченность < 0,5;

II – низкая обеспеченность 0,5 – 1,0;

III – средняя 1,0 – 1,5;

IV – высокая 1,5 – 3,30.

V– очень высокая обеспеченность > 3,30.

Ход работы.В делительные воронки вместимостью 250 млвносят по 50 мланализируемого раствора, контрольного раствора и растворов сравнения, приливают по 1 мл раствора йоднокислого натрия или пероксида водорода, по 5 мл лимоннокислого натрия и по 5 мл раствора ПАН. Через 15 мин в делительные воронки добавляют по 5 мл разбавленной 1:2 серной кислоты и растворы тщательно перемешивают. Затем добавляют по 5 мл хлороформа и встряхивают воронки в течение 1 мин.

После разделения фаз нижний слой сливают в кювету спектроколориметра с просвечиваемым слоем толщиной 10 – 30 мм. Мутные экстракты перед фотометрированием фильтруют. Фотометрируют экстракты относительно экстракта первого раствора сравнения, не содержащего кобальт, при длине волны 630 нм или используют светофильтр с максимумом пропускания в области 610 – 640 нм. Измерения проводят в нескольких параллелях и берут среднее значение.

Контрольные вопросы:

1. От чего зависит распределение кобальта по горизонтам почв?

2. В каких районах отмечено высокое содержание кобальта в поверхностном слое почвы?

3. В каких районах отмечены низкие уровни содержания кобальта в поверхностном слое почвенного покрова?

4. Перечислите группы почв по обеспеченности подвижным кобальтом.

5. Опишите методику определения кобальта в почве.