Дніпропетровськ 2013

лабороторні методи дослідження грунту при проведенні екологічного інспектування……………..3

список літератури……………………………………………………………………………………………………………………………28

1. Определение влажности почв

Влажность почвы зависит от количества перегноя и глинистих частиц, является косвенным показателем ее гранулометрического состава. На фоне урбанистического пресса происходит изменение

влажности почв, поэтому исследование данного показателя является необходимым.

Определение гигроскопической влажности. Основные понятия. Гигроскопической влагой называется то ко-

личество воды, которое поглощает почва из воздуха, насыщенного парами воды. Величина гигроскопической влажности зависит от гранулометрического состава почвы, количества коллоидов и гумуса в ней. Этой величиной пользуются для вычисления влажности завядания растений (коэффициента завядания). Она соответствует в большинстве случаев полуторной – двойной максимальной гигроскопической влажности. Ход определения. Определение гигроскопической влажности проводят следующем образом. Сушильный стаканчик (стеклянный бюкс) высушивают и взвешивают на аналитических весах. Берут навеску почвы в бюкс и взвешивают. Бюкс с навеской почвы помещают в прогретый сушильный шкаф. Высушивание производят при температуре 105 °C до постоянного веса. В процес се сушки нельзя открывать шкаф и ставить в него новые стаканчики. По окончании высушивания стаканчики вынимают из сушильного шкафа щипцами с резиновыми наконечниками, закрывают крышками и ставят в эксикатор для охлаждения (20–30 мин.). После охлаждения стаканчики взвешивают закрытыми и по потере в весе вычисляют содержание гигроскопической воды в почве. Определение гигроскопической воды проводят в 2-кратной повторности и вычисляют среднее из этих определений.

Определение полевой влажности

Основные понятия. Влажностью почвы называют то количество воды, которое содержится в ней в данный момент. Влажность почвы непрерывно изменяется вследствие передвижения влаги по профилю и ее испарения из почвы. Этой величиной пользуются для вычисления запаса влаги в том или ином горизонте почвы и для вычисления коэффициента пересчета с влажной почвы на сухую. Наиболее распространенным является метод высушивания почвы в термостате.

Ход определения. Для определения полевой влажности на месте взятия образца берут буром или ножом массу почвы с заданной глубины. Из пахотного слоя образец берут на всю глубину или из нескольких слоев (0–5, 5–10, 10–15, 15–20 см). На технохимических весах взвешивают алюминиевый стаканчик с крышкой, помещают в него на ½–1/3 объема почву и снова взвешивают, закрыв крышкой. Образец высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 °C в течение 5 часов (крышка стаканчика должна быть надета на дно) и после охлаждения в эксикаторе снова взвешивают. Высушивание и взвешивание повторяют до

постоянной массы. Полевую влажность рассчитывают в весовых процентах по формуле:

А = а/в • 100,

где: А – полевая влажность, % (весовой);

а – масса испарившейся влаги, г;

в – масса сухой почвы после высушивания, г;

100 – коэффициент пересчета в проценты.

Для многих анализов, которые проводятся со свежей почвой, нужно знать коэффициент пересчета с влажной на сухую почву.

Его вычисляют по формуле

К = 100 + А/100,

где: А – полевая влажность, %.

2. Определение физических параметров почвы

(плотность твердой фазы, порозность, воздухообеспеченность)

Определение плотности (удельного веса) твердой фазы почвы

Общие понятия. Плотностью (удельным весом) твердой фазы почвы называется отношение массы твердой фазы определенного объема к массе воды того же объема при 4 °C. Величина плотности (удельного веса) твердой фазы почвы зависит от количества органического вещества, удельный вес которого равен в среднем 1,4, и минералогического состава ее, так как удельный вес различныхминералов почв колеблется от 2,5 до 3,8. В большинстве случав плотность твердой фазы (удельный вес) почвы в среднем равна 2,50–2,65. Знание плотности (удельного веса) твердой фазы почвы необходимо для вычисления скважности почвы. Плотность (удельный вес) твердой фазы почвы определяют из образца почвы с нарушенной структурой, т. е. растертой в порошок пикнометрическим способом – путем определения объема какой-либо навески почвы при вытеснении ею воды. В качестве пикнометра обычно употребляют мерную колбу на 100 мл.

Ход определения. На аналитических весах берут 10 г воздушносухой почвы с точностью до 0,001 г в небольшую фарфоровую чашку. Одновременно в отдельной навеске определяют гигроскопическую воду. Для удаления из дистиллированной воды воздуха 200–250 мл кипятят в колбе в течение 30 мин., далее охлаждают до комнатной температуры. Затем пикнометр на 100 мл наполняют точно до метки этой водой и взвешивают на аналитических весах. Пикнометр во время работы нужно брать только за горлышко и не нагревать его рукой, так как даже незначительные колебания температуры отражаются на точности определения плотности (удельного веса). Рекомендуется записать температуру, при которой проводилось первое взвешивание пикнометра. После взвешивания из пикнометра отливают примерно половину воды и, вставив в его горлышко воронку, осторожно пересыпают взятую навеску почвы. Смывают приставшие к воронке и чашке твердые частицы почвы дистиллированной водой в пикнометр и кипятят его содержимое на электрической плитке или спиртовке 30 мин., не допуская разбрызгивания. После кипячения пикнометр охлаждают до первоначальной температуры, доливают оставшейся прокипяченной водой до метки и взвешивают вторично. Если охлаждение пікнометра проводят в сосуде с водой, наружные стенки его перед взвешиванием тщательно обтирают фильтровальной бумагой. Вычисление плотности твердой фазы (удельного веса) проводят по формуле:

D = В/А + В – С,

где: D – плотность (удельный вес) твердой фазы почвы;

B – навеска сухой почвы, г;

A – масса пикнометра с водой, г;

C – масса пикнометра с водой и почвой, г.

Определение скважности и воздухообеспеченности

(скважности аэрации)

Величину общей скважности обычно вычисляют по соотношению плотности твердой фазы (удельного веса) и плотности сложения (объемного веса) почвы. Если обозначить через D плотность твердой фазы (удельный вес), а через d плотность почвы, то отношение даст объем, занимаемый твердыми частицами в одинице объема почвы. Разность между единицей и объемом, занимаемым твердыми частицами почвы, составит общую скважность ее в данной единице объема. Умножив эту величину на 100, получают общую скважность почвы, выраженную в объемных процентах.

Поэтому общую скважность вычисляют обычно по формуле:

Р = 100(1 – d/D),

где: P – общая скважность почвы, %;

d – плотность сложения почвы, г/см3;

D – плотность твердой фазы (удельный вес) почвы.

Для определения величины отдельных видов скважности

Н. А. Качинским разработаны специальные методы.

Зная общую скважность почвы и ее влажность для данного мо-

мента, можно вычислить скважность аэрации, или воздухообеспе-

ченность, выраженную в объемных процентах

P = P – ad,

где: Р – общая скважность, %;

a – влажность почвы, %;

d – плотность, г/см3.

Умножив влажность почвы (в весовых процентах) на плотность сложения почвы, получают объем пор, занятых в данный момент водой (влажность в объемных процентах). Разность между общей скважностью и влажностью, выраженной в объемных процентах, дает скважность аэрации или воздухообеспеченность почвы.

3. Определение гранулометрического состава почв

Общие представления. Гранулометрическим (механическим) составом почвы называется относительное содержание и соотношение частиц (механических элементов) разного размера. Гранулометрический (механический) состав почвы определяет многие важные ее свойства: водный, воздушный и тепловой режимы, влияет на запас питательных веществ в почве, подвижность и эффективность действия вносимых удобрений. От механического состава зависят сложение, порозность, влагоемкость, влажность завядания и другие физические свойства.

Задача механического анализа – определить содержание элементарных механических частиц в почве после искусственного расчленения микроагрегатов, ранее сцементированных карбонатами, склеенных органическими и минеральными соединениями. Результаты механического анализа зависят от метода підготовки почвы, так как разные методы разрушают цементирующие вещества различной степени устойчивости.

Когда в почве определяют содержание частиц разного размера, то имеются в виду группы частиц, диаметр которых находится в определенных пределах. Такие группы называются фракциями механических элементов. Для классификации механических элементов используют шкалу Качинского (1957) Выделение скелетной части почвы на ситах. Сумма почвенных частиц размером более 1 мм называется почвенным скелетом. Сумма частиц, размер которых менее 1 мм – это мелкозем. При проведении механического анализа прежде всего выделяют камни, хрящ, крупный песок и пр., т. е. отделяют от мелкозема почвенный скелет. Для этого среднюю пробу почвы в 200–300 г частями просеивают через сито с отверстиями в 1 мм. Сито представляет собой специальное приспособление в виде мелкой сетки, натянутой на обруч, или металлическиого листа с мелкими отверстиями. Почвенные комки раздавливают в ступке пестиком с резиновым наконечником. Просеивание продолжают до тех пор, пока на сите не останутся не поддающиеся раздавливанию частицы почвы (скелет) с приставшими к ним глинистыми частицами.

Классификация механических элементов по Качинскому (1965)

Размер механических элементов, мм Название механических элементов

>3 Камни

3–1 Гравий

1–0,5 Песок крупный

0,5–0,25 Песок средний

0,25–0,05 Песок мелкий

0,05–0,01 Пыль крупная

0,01–0,005 Пыль средняя

0,005–0,001 Пыль мелкая

0,001–0,0005 Ил грубый

0,0005–0,0001 Ил тонкий

< 0,0001 Коллоиды

Оставшиеся на сите частицы минералов (скелет) рассеивают на отдельные фракции через серию сит с диаметром отверстий в 10, 5, 3 мм. После взвешивания каждой фракции отдельно вычисляют процентное содержание их на абсолютно сухую почву. Из мелкозема после соответствующей подготовки выделяют фракции 1–0,5 и 0,5–0,25 мм на ситах, а более мелкие частицы раз- деляют методом, основанным на зависимости скорости падения частиц в спокойной воде от их размера. Почвы, не содержащие карбонатов и с малым содержанием гумуса, не требуют длительной подготовки к механическому анализу, но для карбонатных почв она обязательна. У российских почвоведов наибольшее распространение получили метод подготовкипочв Н. А. Качинского и некоторые более быстрые методы, в которых и качестве диспергатора применяют пирофосфат натрия, щавелевокислый натрий или другие соединения.

Подготовка почвы к механическому анализу по Качинскому.

Образец воздушно-сухой почвы, просеянной через сито с ячейками в 1 мм, рассыпают на бумаге и ложечкой из разных мест равномерно отбирают средние пробы:

а) для определения гигроскопической воды – 4–5 г;

б) для определения потери растворимых веществ при обработке

НСl – 10–15 г;

в) для приготовления суспензии – 10 г (или 15 г для легких

почв).

В первой навеске определяют влажность высушиванием в термостате. Для определения потери от промывания заранее подготавливают фильтр, помещают в сушильный стаканчик и сушат до постоянного веса, затем кладут его на воронку и производят промывание почвы. Фильтр с почвой после промывания возвращают в тот же сушильный стаканчик, высушивают при 105–110 °C до постоянного веса. Вычитая из последнего вес сухого фильтра вместе с сушильным стаканчиком, получают вес промытой навески и вычисляют потерю от промывания. Второй фильтр, подготовляемый для обработки почвы и дальнейшего приготовления суспензии, взвешивать не нужно.

Промывание обеих навесок почвы производится одинаково: навеску помещают в фарфоровую чашечку и испытывают на присутствие карбонатов несколькими каплями 10%-ного раствора НСl. Если почва вскипает, ее неоднократно обрабатывают в чашечке небольшими порциями 0,2 н. раствора НСl до прекращения всякого выделения пузырьков газа; жидкость каждый раз сливают на фильтр. После разрушения карбонатов и прекращения выделения

СO2 почву переносят при помощи 0,05 н. раствора НСl из чашечки

на фильтр.

Почвы, в которых не обнаружено присутствие карбонатов, обрабатывают и переносят на фильтр 0,05 н. раствором НСl. Почву на фильтре продолжают промывать этим раствором до исчезновения кальция в фильтрате. Для этого 5–10 мл фильтрата помещают в пробирку и нейтрализуют 10%-ным раствором NH4ОН до появления запаха аммиака, подкисляют несколькими каплями 10%-ной уксусной кислоты и после добавления насыщенного раствора щавелевокислого аммония нагревают до кипения; помутнение указывает на присутствие кальция.

Освобожденную от кальция почву промывают водой до прекращения в фильтрате реакции на хлор (проба с нитратом серебра). В случае появления в фильтрате мути от прохождения коллоидов промывание почвы водой прекращают, несмотря на наличие хлора в промывных водах.

Один фильтр с промытой почвой высушивают, как указано выше. Второй фильтр с промытой почвой переносят в фарфоровую чашку и с фильтра струей дистиллированной воды из промивалки тщательно смывают всю почву, а приставшие к фильтру частицы счищают стеклянной палочкой. Полученную суспензию почвы переносят в коническую колбу на 750 мл с меткой на 250 мл и доливают водой до 250 мл. По методу Н. А. Качинского, в зависимости от емкости поглощения и генетических особенностей почвы, к суспензии добавляют для диспергирования 1 н. раствор NaOH в следующем количестве: для тучных черноземов – 6 мл, обыкновенных черноземов –5, серых почв – 3, для подзолистых – 1. Колбы оставляют стоять на 2 часа, встряхивая их от руки через каждые 15 мин. Колбы закрывают пробкой с обратным холодильником (отрезок стеклянной трубки, вставленной в пробку), суспензию кипятят на электрической плите 1 час, не доводя ее до бурного кипения и вспенивания.

После охлаждения необходимо проверить реакцию суспензии, для чего, переболтав содержимое колбы до появления пены, вносят в нее 1–2 капли фенолфталеина; розовое окрашивание укажет на слабощелочную реакцию. Если порозовения нет, не обходимо добавить 1 мл щелочи, переболтать и оставить на ночь, после чего вновь проверить реакцию. После охлаждения суспензию пропускают через сито с размером ячеек 0,25 мм, помещенное в воронку, опущенную в 1-литровый цилиндр. Задержавшуюся на сите почву промывают водой.Оставшиеся на сите частицы почвы размером от 0,25 до 1 мм переносят струей воды во взвешенный (предварительно) сушильный стаканчик или фарфоровую чашку, воду выпаривают, содержимое (песок) высушивают в термостате и взвешивают. Суспензию в цилиндре доливают до 1 л и анализируют методом пипетки. Вполне допустимо использование мерных цилиндров емкостью 500 мл при диаметре их не менее 4 см; при этом нижний конец пипетки должен быть настолько удален от дна цилиндра, чтобы осадок не взмучивался при взятии проб. В противном случае пробы забирают с меньшей глубины, например 20 см. При изменении глубины с 25 до 20 см время отстаивания уменьшают на 1/5.

Отбор проб пипеткой Качинского. Пипетка в нижней части имеет 4 боковых отверстия, через которые засасывается проба. Для забора проб используется резиновая груша. Суспензию почвы в цилиндре перемешивают, поднимая и опуская мешалку не менее 60 раз, а затем вынимают мешалку, включают секундомер и оставляют до момента отбора пробы. Продолжительность отстаивания частиц определенного диаметра для соответствующей температуры и удельного веса частиц приводится

Эффективный диа- Глубина взя-

твердой фазы 15 °С 20 °С

метр частиц, мм тия пробы, см

почвы

2,60 < 0,05 25 130” 115”

< 0,01 10 21’ 45” 19’ 14”

< 0,005 10 1 час 27’ 1 час 17’

< 0,001 7 25 час 22’ 22 час 26’

2,65 < 0,05 25 127” 112”

< 0,01 10 21’ 06” 18’ 39”

< 0,005 10 1 час 24’ 1 час 15’

< 0,001 7 24 час 36’ 21 час 45’

2,70 < 0,05 25 123” 109”

< 0,01 10 20’ 28” 18’06”

< 0,005 10 1 час 22’ 1 час 12’

< 0,001 7 23 час 53’ 21 час 07’

Вязкость воды заметно изменяется в зависимости от температуры и влияет на скорость оседания частиц. Температуру суспензии нужно измерять в каждом цилиндре. Если удельный вес образца неизвестен, берут средние величины для данного типа почвы. Незадолго до истечения срока отстаивания в суспензию вводят на нужную глубину пипетку и закрепляют. На пипетке для отмеривания глубины погружения должны быть отмечены тонкими резиновими кольцами расстояния 7,10 и 25 см от нижнего конца. Суспензия засасывается в пипетку 20–30 секунд, поэтому начинать засасывание надо за 10 сек. до истечения срока. В журнале записывают объем взятой пробы, так как взять точно 25 мл бывает трудно. Суспензию сливают из пипетки в тарированный сушильный стаканчик или фарфоровую чашку. Пипетку обмывают водой в этот же сосуд. Пробувыпаривают на песчаной бане и затем высушивают при 105 °C до постоянного веса. Взвешивание ведут на аналитических весах. После взятия каждой пробы содержимое в цилиндре вновь тщательно перемешивают и после оседания почвы отбирают следующую пробу. Расчет результатов механического анализа. Для равнинных почв, не содержащих отдельностей размером более 1 мм, результаты анализа выражают в процентах от веса абсолютно сухой почвы.Для почвы хрящеватой расчет производят на мелкоземистую часть, сопровождая данными о скелетной части почвы. Процентное содержание фракций, выделенных на ситах (1–0,5;

0,5–0,25 мм), вычисляют по формуле:

а • 100/C,

где: a – вес фракции, г;

C – навеска мелкозема (сухой вес), г.

Процентное содержание суммы фракций менее определенного

размера в пробах, отбираемых пипеткой, вычисляют по формуле:

а • v • 100/b • c,

где: а – вес фракции в объеме пипетки, г;

b – объем суспензии в пипетке, мл;

c – вес абсолютно сухой навески, г;

v – объем суспензии в цилиндре, мл.

Содержание фракций определенного размера находят, вычитая из данных предыдущей фракции данные последующей фракции. Процентное содержание фракции 0,25–0,05 мм определяют по разности 100% минус сумма процентного содержания всех фракцій (частиц 1–0,25, выделенных на ситах частиц менее 0,05 мм и потери от обработки) Гранулометрический состав почвы дается по отношению физического песка (частицы > 0,01 мм) к физической глине (частицы <0,01 мм) Каменистые почвы классифицируются по мелкозему, так же

как и некаменистые, но дополнительно дается оценка каменистости. Взвешиваются частицы размером более 3 мм (камни) и от 1 до 3 мм (гравий). Если суммарное их содержание превышает 10% от веса почвы, то к названию почвы добавляют слово каменистый или гравелистый по преобладающей фракции. В таблице всегда приводят данные содержания фракций в процентах от абсолютносухого мелкозема. При наличии фракций более 1 мм их содержание приводят в таблице рядом с данными механического анализа.

Классификация почв подзолистого типа почвообразования по

гранулометрическому составу (Н. А. Качинский)

Содержание фи- Краткое название Краткое название

Содержание физи-

зической глины почвы по грануло- почвы по грануло-

ческой глины (час-

(частиц < метрическому метрическому

тиц < 0,01 мм), %

0,01 мм), % составу составу

0–5 Песок рыхлый 40–50 Суглинок тяжелый

5–10 Песок связный 50–65 Глина легкая

10–20 Супесь 65–80 Глина средняя

20–30 Суглинок легкий > 80 Глина тяжелая

30–40 Суглинок средний – –

Классификация почв по каменистости

Частицы разме-

Степень каменистости Тип каменистости

ром > 3 мм, %

< 0,5 Некаменистая Устанавливается по характеру

0,5–5 Слабокаменистая скелетной части

5–10 Среднекаменистая Могут быть валунные,

> 10 Сильнокаменистая галечниковые, щебенчатые

4. Определение химических показателей почв

Почвы, находящиеся в условиях города, испытывают мощное воздействие техногенного пресса. Одной из составляющих этого воздействия являются аэротехногенные поллютанты – вещества-загрязнители: тяжелые металлы, органические соединения, оксиды азота, серы и пр. На фоне антропогенного воздействия происходит изменение не только физических свойств (порозности, объемного веса), но и резко изменяются химические свойства почв. В этой связи ценную информацию о состоянии почв, а значит и природной среды в целом, могут дать химические методы, широко используемые как при анализе нативных, не нарушенных, так и при исследовании антропогенно преобразованных почв. Подготовка почвы к химическому анализу. Образец почвы весом 600–750 г размещают на листе чистой оберточной или пергаментной бумаги и удаляют из него корни, включения и новообразования. Дернину тщательно отряхивают от комочков почвы.

Крупные комки почвы разламывают руками или раздробляют в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником до небольших комков, диаметром 5–7 мм (примерно до величины отдельностей мелкоореховатой структуры). Цель такого измельчения – получить более однородный образец и иметь возможность тщательно перемешать его при взятии средней пробы. Поскольку средняя проба должна характеризовать все свойства исследуемой почвы, на подготовку образца к взятию этой пробы следует обращать особое внимание. Среднюю пробу лучше брать квартованием. Для этого измельченный дроблением образец после перемешивания располагают на бумаге в виде квадрата или прямоугольника и делят діагоналями (шпателем или линейкой) на четыре равные части.

Две противоположные части (1 и 3) высыпают в картонную коробку для хранения на случай повторных или дополнительных определений. В коробку следует положить также этикетку образца и, кроме того, вторую этикетку наклеить на стенку коробки. Из оставшейся на бумаге почвы в первую очередь берут лабораторную пробу для подготовки к определению гумуса и азота.

(Пробу берут до растирания почвы в ступке, так как при растирании остатки корней измельчаются настолько, что выбрать их из пробы невозможно, поэтому результаты анализа получаются завышенными. Лабораторная проба на определение гумуса и азота. Наиболее крупные комки почвы раздавливают в фарфоровой ступке до агрегатов не больше 3–5 мм в диаметре и смешивают на листе бумаги с более мелкими частицами почвы. Почву тщательно перемешивают и распределяют по листу ровным слоем толщиной 0,5 см в виде квадрата или прямоугольника. Квадрат или прямоугольник делят горизонтальными и вертикальными линиями (шпателем или линейкой) на небольшие квадраты или прямоугольники площадью 3 x 3 см или 3 x 4 см (рис. 3, б). Из каждого квадрата или через один берут ложкой или шпателем небольшое количество почвы, захватывая ее на всю глубину слоя.

Для определения гумуса и азота требуется 5–10 г или немного меньше почвы. Если за один прием не удастся набрать это количество, почву перемешивают, снова делят на квадраты и опять берут пробу. Взятую пробу помещают на стекло с подложенной под него бумагой (для фона), тщательно отбирают корешки (под лупой),раздавливая комочки почвы пинцетом. При анализе почвы, взятой из дернового горизонта, где корешков особенно много,при отборе их иногда пользуются наэлектризованной стеклянной палочкой.

После отбора корешков почву просеивают через сито с отверстиями диаметром 0,25 мл (рис. 3, е), что позволяет получить однородный образец почвы, обеспечивающий воспроизводимость повторных определений. Минеральные частицы почвы, остающиеся на сите (если диаметр их меньше 1 мм), растирают в ступке и присоединяют к той части почвы, которая прошла через сито. Пробу тщательно перемешивают и хранят в пакетике из бумажной кальки или пергамента с обозначением номера разреза и глубины Горизонта. Оставшуюся часть средней пробы (после взятия из нее лабораторной пробы на определение гумуса и азота) по частям растирают в фарфоровой ступке пестиком с каучуковым наконечником. Пользоваться фарфоровым пестиком без такого наконечника не полагается, так как им можно растереть обломки пород и минералов. Растирание почвы в ступке производится по возможности раздавливанием. Измельченный образец просеивают через сито Сито состоит из крышки, которая защищает почву от распыления в момент просеивания, ситовой части, содержащей сетку с отверстиями диаметром в 1 мм, и поддона, служащего приемником просеянной почвы. Просеивание следует проводить при сборе всех частей сита. Открывать сито полагается спустя 1–2 мин. после просеивания, чтобы дать пыли осесть и не потерять самую активную часть почвы – илистую фракцию.Цель просеивания – отделение мелкозема от скелета почвы. То, что остается на сите (если это не хрящ или гравий, а агрегаты почвы), снова высыпают в фарфоровую ступку, измельчают, как

указано выше, и снова просевают. Попеременное измельчение и просеивание проводят до тех пор, пока все агрегаты почвы не будут разрушены, а на сите останутся лишь частицы скелета, которые выбрасывают или взвешивают после промывания водой и,высушивания, если требуется знать процентное содержание скелета в почве (что обычно делают при определении механического состава почвы). Для химического анализа почвы используют только мелкозем.

Если почву готовят для вытяжек, подготовка ограничивается просеиванием образца через сито с отверстиями в 1 мм. Когда предполагается определить состав минеральной части почвы, т. е. провести ее валовой анализ, из просеянной почвы следует взять лабораторную пробу. Взятие лабораторной пробы на определение состава минеральной части почвы (рис. 3, з). Просеянную через почвенное сито почву помещают на лист чистой бумаги, тщательно перемешивают, распределяют ровным слоем толщиной 0,5 см, делят на мелкие квадратики или прямоугольники и набирают 5 г почвы приемом,который описан выше.

Остаток почвы помещают в банку с притертой пробкой, коробку или пакет, где хранится просеянная почва (не забыть положить в банку или коробку этикетку образца и сделать на ней соответствующую наклейку Оставшуюся часть пробы растирают в агатовой или яшмовой ступке «до пудры», т. е. до частиц диаметром 0,2 Количество почвы, растираемое за один прием, зависит от размера ступки. Обычно оно не превышает 1–2 г. Излишняя загрузка ступки ведет к потере почвы (она высыпается через край) и к ее загрязнению.

Растирание считается оконченным, если растертая почва не царапает кожу. Другой показатель полноты измельчения – слипание почвы в пластинчатые агрегаты, так как у частиц диаметром меньше 0,2 ё, силы сцепления значительны. Почву, растертую в пудру, хранят в пакетиках из кальки или пергамента с обозначением номера разреза и глубины горизонта Эту почву используют для сплавления с углекислыми щелочами, разложения плавиковой кислотой и пр. Большинство определений, например определение водорас- творимых солей, обменных оснований, емкости поглощения, кислотности, подвижных форм элементов и питательных веществ почвы, проводят с образцом, пропущенным через сито с отверстиями диаметром в 1 мм, поэтому во многих случаях підготовка почвы к анализу ограничивается просеиванием образца через почвенное сито.

Просеянную почву хранят в банках с притертой пробкой, картонных коробках или бумажных пакетах. Следует иметь в виду, что при высыпании почвы происходит разделение частиц по их удельному весу. На дно банки или коробки больше попадает тяжелых частиц, а легкие располагаются сверху, поэтому перед взятием навески образец необходимо хорошо перемешать. Количество почвы, подготовленной к химическому анализу, зависит от количества определений и величины навесок. Вес пробы на отдельное определение должен в 2–3 раза превышать анализируемую навеску (для повторных или контрольных анализов). Для анализа больше всего требуется почвы, пропущенной через сито с отверстиями диаметром в 1 мм, что видно из нижеследующего перечня определений для химической характеристики подзолистых почв

Вес пробы почвы, используемой в химических анализах

Наименование определений Вес пробы (г)

Обменные основания 20

рН солевой вытяжки 50

Гидролитическая кислотность 100

Усвояемый калий 50

Усвояемый фосфор 25

Подготовка торфа к химическому анализуПри исследовании болотных почв проводят химический аналіз торфа. Сырой торф раскладывают небольшим слоем в эмалированной ванночке и в течение нескольких дней доводят до воздушносухого состояния, многократно перемешивая образец каждый день. Высушивание следует производить в чистом и хорошо проветриваемом помещении.

Воздушно-сухой образец измельчают молотком или фарфоровым пестиком до частиц размером примерно в 1 см. Затем торф пропускают через мельницу. Измельченный образец просеивают через сито с отверстиями диаметром 2–3 мм. Частицы, остающиеся на сите, снова пропускают через мельницу. Берут среднюю пробу весом в 100 г, просеивают через сито с отверстиями диаметром в 1 мм. Частицы, остающиеся на сите, из-мельчают в фарфоровой ступке и снова просеивают через сито.

Так поступают до тех пор, пока просеют весь образец. Подготов-

ленный образец хранят в стеклянной банке с притертой пробкой,

картонной коробке или в бумажном пакете.

4.1. Определение кислотно-щелочных свойств

Общие положения. Важной характеристикой почв является кислотность, которая вызывается ионами водорода и алюминия. С реакцией почвенного раствора связаны процессы превращения компонентов минеральной и органической частей почвы: растворение веществ, образование осадков, диссоциация, возникновение и устойчивость комплексных соединений, миграционные процессы органо-минеральных соединений. Особенно важно знать кислотность городских почв, испытывающих загрязнение поллютантами, которые вызывают изменение кислотно-основных свойств. Носителем кислотности могут быть почвенные растворы и почвенные коллоиды. В зависимости от места нахождения ионов водорода и алюминия кислотность делится на два вида: актуальную и потенциальную, которая в свою очередь подразделяется на обменную и гидролитическую. Реакция почвенного раствора определяется концентрацией свободных Н+ и ОН- – ионов и характеризуется величиной рН, которая представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации катионов водорода. Нейтральную реакцию среды характеризует рН = 7, кислую –

рН < 7, щелочную – рН > 7. Актуальная кислотность обусловлена ионами водорода в почвенном растворе. Она определяется наличием в почвенном растворе водорастворимых кислот – щавелевой, лимонной, фульвокислот, гидролитически кислых солей и, прежде всего, угольной. Величину актуальной кислотности определяют в водной вытяжке из почвы.Обменная кислотность обусловлена наличием в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия, способных обмениваться на катионы нейтральных солей, например хлорида калия. Величину обменной кислотности определяют в вытяжке из почвы 1н. раствора КCl. Возможно несколько способов определения кислотности почв. Наиболее современным и быстрым является потенциометрический, основанный на измерении электродвижущей силы (э.д.с.) гальванического элемента. Он состоит из электрода сравнения с известным потенциалом и индикаторного электрода, потенціал которого зависит от концентрации активных ионов в исследуемом растворе. В качестве индикаторного электрода используют стеклянный электрод рН метра.Приготовление водной и солевой вытяжек из почв. Почву,предварительно высушенную и просеянную через сито 1 мм, взвешивают на аналитических весах. Величина навески зависит от горизонта почв: для минеральных горизонтов она составляет 10 г, для органогенных (подстилка) – 1 г. Почву помещают в колбу емкостью 100 мл Для определения кислотности в водной вытяжке почву заливают водой (25 мл), в солевой вытяжке – 1,0 н. раствором KCl(25 мл). Для лучшего диспергирования почвы в водном/солевоз растворе колбы взбалтывают в течение 10 мин., в случае больших партий, можно использовать электрическую мешалку. Приготовленные почвенные болтушки оставляют на 24 часа. По истечении срока проводят определение кислотности почв на рН-метре. Полученные данные записывают в таблицу.

представлены данные по кислотности почв на территории г. Петрозаводска (2004 г.).

Актуальная и обменная кислотность почв г. Петрозаводска

Горизонт, глубина

Место отбора почв рН Н2О рН KCl

отбора почв, см

Отвал «Горелая земля» Ad, 0–4 9,65 7,75

Сквер у реки Неглинки Ad, 0–5 6,35 5,37

Центральная часть детского сада № 86 U1, 0–5 7,00 6,35

(ул. Свердлова)

Гидролитическая кислотность (Нг) по Каппену определяется наличием в почве поглощенных ионов водорода и алюминия, способных обмениваться на катионы гидролитически щелочных солей. Для ее определения используют 1 н. раствор CH3COONa c рН 8,2. Гидролитическая кислотность является первой формой кислотности, которая появляется при обеднении почвы основаниями. Поскольку при однократной обработке раствором вся гидролитическая кислотность не извлекается, в расчеты вводят коэффициент 1,75 на неполноту вытеснения. В этом случае определяется вся почвенная кислотность как актуальная, так и потенциальная.

Ход анализа. Берут навеску воздушно-сухой почвы 40 г в колбу на 250 мл и приливают 100 мл 1 н. раствора уксуснокислого натрия CH3COONa. Затем содержимое колбы взбалтывают 1 час наротаторе и полученную суспензию титруют через сухой складчатый фильтр. Берут пипеткой 50 мл прозрачного фильтрата, переносят в коническую колку на 100 мл, добавляют 1–2 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н. раствором NaOH до неисчезающей в течение 1 минуты розовой окраски. Записывают количество щелочи, пошедшей на титрование. Количество щелочи, пошедшее на титрование 50 мл фильтрата, выражают в миллилитрах щелочи точно 0,1 н. концентрации. Для перевода полученного результата в миллиграмм-эквиваленты на 100 г почвы, найденное при титровании 50 мл фильтрата количество 0,1 н. щелочи с поправкой на титр, надо умножить на 0,875.

Расчет результатов анализа

Нг (мг-экв./100 г) = 0,875 • а • К,

где: а – количество щелочи, пошедшее на титрование, мл;

К – поправка на титр щелочи;

0,875 = 5 • 0,1 • 1,75,

где: 5 – для перевода данных на 100 г почвы;

0,1 – титр щелочи;

1,75 – поправка на неполноту вытеснения.

Сумма поглощенных оснований по Каппену-Гильковицу (S). В почвенном поглощающем комплексе почв помимо катионов водорода и алюминия, определяющих в основном почвенную кислотность, содержатся и поглощенные основания (Ca, Mg, K, Na). Соотношение катионов водорода и алюминия, с одной стороны, и поглощенных оснований – с другой, в конечном итоге определяют реакцию почвы. Показатели гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований позволяют рассчитать степень насы-щенности почвы основаними. Ход анализа. Берут навеску почвы в 20 г и помещают в колбу емкостью 250 мл. Приливают точно 100 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты (HCl) точно установленного титра. Содержимое колбы взбалтывают 1 час на ротаторе и оставляют на 24 часа. По истечении этого срока фильтруют через сухой складчатый фильтр. Изфильтрата берут пипеткой 50 мл в коническую колбочку на 200 мл и кипятят 1–2 минуты. После этого прибавляют 2 капли фенолфталеина и титруют горячий раствор 0,1 н. раствором едкого натра до неисчезающей слаборозовой окраски. Параллельн