ответы на предмет. 2. Методы исследований на ионномолекулярном уровне, уровне элементарных частиц, микро и макроагрегатов
 Скачать 114.89 Kb.
|
|
21. Классические методы определения кислотности почвы. Использование лакмусовой бумажки. Существует несколько видов или наборов кислотность почвы фотолакмусовой бумаги для определения кислотности. Индикаторная бумага (ТУ 16-09-1181-71) либо универсальный набор лакмусовой бумаги. Фильтрованные полоски из набора имеют светло-оранжевый цвет, они пропитаны смесью индикаторов, которые, в зависимости от количества рН, принимают различные оттенки. К этому набору полосок прилагается таблица, где каждому из 10 кислотность почвы фотообозначенных цветов соответствует определенная величина рН. Это довольно точное измерение кислотности — до 1 единицы рН. По внешним признаками природным индикаторам (растениям). Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый. Белесая, похожая на золу, прослойка почвы на небольшой глубине также свидетельствует о кислой среде. Растущие на целине растения очень помогают в определении кислотности. Прежде чем убирать сорняки со своего участка, приглядитесь к ним, с их помощью можно определить кислотность почвы. Кислыми чаще всего бывают пойменные земли с высокой влажностью. Здесь в большом количестве растут типичные растения кислых почв: василек луговой, вереск, вероника дубравная, горец почечуйный, душистый колосок, иван-да-марья, лапчатка, лютик ползучий, маргаритка, мята, осока, пикульник, подорожник большой, торица, фиалка трехцветная, хвощ полевой, щавель конский. На слабокислых почвах чаще других растений встречаются вьюнок полевой, горец птичий, клевер, люцерна, мать-и-мачеха, осот, мокрица, нивняк, пырей, репейник, ромашка пахучая, шиповник. Обилие крапивы, красного клевера, лебеды указывает на то, что почва имеет нейтральную реакцию. Хороший признак — на участке много крапивы. Корни крапивы благотворно действуют на окружающую почву, способствуя накоплению тонкого темного гумуса. Обилие горчицы полевой, гусиной лапки, донника, молочая, ромашки, смолевки, чертополоха свидетельствует о бедной гумусом почве. На щелочной почве растут: вьюнок полевой, мак Определения рH почвы с помощью метода В. М. Клычникова. 30 г предварительно подсушенной садовой земли помещают в бутылку с узким горлышком и заливают 50 г кипяченой воды комнатной температуры. Затем отвешивают 7 г измельченного мела, который завертывают в кусочек бумаги 6х6 см и опускают в бутылку. На ее горлышко надевают резиновый напальчник, скатанный в плотный валик. Освобожденная от пальцев руки резинка распрямляется, но остается сплюснутой. В таком виде сосуд обертывают полотенцем (чтобы не нагревался от руки) и в течение 5 минут энергично взбалтывают. Если исследуемый грунт кислый, то в результате взаимодействия кислоты с мелом в сосуде будет выделяться углекислый газ, и давление внутри него начнется повышаться. Это приведет к тому, что резинка выпрямится. Если грунт не был кислым, то углекислый газ внутри сосуда не образуется, и резинка останется сплюснутой. Степень кислотности описанным способом определяют по состоянию резинки: если осталась сплюснутой — реакция почвенного раствора нейтральная (рН около 7), распрямилась наполовину — реакция среднекислая (рН 4,5-6), а распрямилась полностью — кислая (рН ниже 4,5). Определение кислотности почвы при помощи pH-метров. Это маленькие портативные приборы, которые вы просто помещаете в землю, а они вам выдают уровень кислотности почвы. Также очень часто прибор измеряет не только кислотность почвы, но и уровень влаги, что немаловажно и весьма полезно. Измеряют кислотность такие приборы очень оперативно – до минуты, с точностью до десятых. 1) На стекло, положенное на чёрную поверхность насыпать чайную ложку испытуемого грунта, полить 9% столовым уксусом: - если щелочная почва, будет бурное пенообразование - при нейтральной реакции пенообразование умеренное - при кислом грунте пена не появится 2) По цвету свекольной ботвы: - лист у свеклы красный, значит почва кислая - лист зелёный с красными прожилками, грунт со слабокислой реакцией - зелёный лист, черешок красный - с нейтральной реакцией 3)Отвар из листьев смородины или вишни покажет кислотность почвы таким образом – в остывшей воде отвара надо размешать горсть земли, и если вода станет красного цвета – почва кислая, синего – слабокислая, зелёного – нейтральная. Лабораторный метод определения свойств почвы (определение pH) При помощи почвенного анализа устанавливается содержание питательных веществ в почве, необходимых растению для здорового роста и развития. Результаты анализа определяют вид и норму вносимых удобрений – один из важнейших факторов, влияющих на успех сельскохозяйственного производства. 1) Отбор почвенных образцов. Образцы отбираются при помощи пробоотборника, который крепится к кузову или внутри кабины автомобиля. Глубина отбора – от 60 до 120 см. Важно правильно выбрать метод отбора, обеспечивающий репрезентативность образцов. Под репрезентативностью (представительностью) образцов понимается достаточное по количеству и качеству отображение специфических общих и частных свойств идентифицируемого объекта. 2) Почвенный анализ. Образцы передаются на анализ в высокоэффективную многофункциональную лабораторию. Используются методы, которые позволяют с точностью определить содержание питательных веществ в почве. 3) Рекомендации по внесению удобрений. Конечный результат почвенного анализа – разработка конкретных предписаний по внесению удобрений для каждого поля и каждой культуры. Почвенно-химический анализ – быстрый, экономичный и надежный способ определения потребности каждого индивидуального поля в извести и удобрениях в предпосевной и вегетативный периоды Определение pH Обычно pH почвы измеряется во взвеси при помощи электронного измерителя pH с использованием стеклянного электрода. Рабочий конец стеклянного электрода очень хрупкий, поэтому необходимо предотвратить его введение до самого дна сосуда, содержащего образец почвы. Если рабочий конец стеклянного электрода упрется в дно сосуда, он может сломаться или исцарапаться, приведя к неточности результатов. Перед измерением pH неизвестных образцов почвы все электроды следует поверять буферным раствором, имеющим pH 2. 22. Классические методы определения доступных элементов питания. Растения могут усваивать питательные вещества, которые находятся в почве в форме соединений, растворимых в воде и слабых кислотах корневых выделений, а также в обменно-поглощенном состоянии из почвенного поглощающего комплекса. Усвоение растениями макроэлементов веществ из почвы происходит в виде ионов NH4+, NO3-, H2PO4-, HPO42-, K+, Ca2+, Mg2+, SO42-. В основу метода положены реакции гидролиза и окисления органических веществ растений смесью серной и хлорной кислот в соотношении по массе 10:1 или по объему 5:1 при нагревании, основным окислителем при этом является хлорная кислота. Безазотистые органические вещества распадаются до воды и углекислоты, высвобождая зольные элементы в виде оксидов. Азотсодержащие органические соединения, гидролизуясь и в конечном итоге окисляясь до воды и углекислоты, высвобождают азот в виде аммиака, который немедленно связывается серной кислотой. Таким образом, в растворе находятся зольные элементы и азот в форме сернокислого аммония и аммонийной соли хлорной кислоты. Аммоний, находящийся в составе солей определяют методом Несслера. Реактив Несслера (щелочной раствор K2HgJ4) даёт с ионами аммония соединение, окрашенное в желтый цвет. Интенсивность окраски зависит от количества ионов аммония в растворе. 23. Определение неорганических вредных веществ (тяжелых металлов). Определение тяжелых металлов в почве проводится методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной и беспламенной атомизацией. В настоящее время для отдельных элементов, в том числе меди, цинка, ртути, свинца и др. разработаны ПДК (Приложение 6). В настоящих методических указаниях приводится также их фоновое содержание (Приложение 7). Таким образом, при контроле содержания ТМ в почвах возможно сравнить уровень загрязнения почв с естественным фоном. Как правило, при необходимости контроля за техногенным загрязнением почв ТМ, принято определять валовое содержание металла. Однако валовое содержание не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы, поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям состояния. Правильнее говорит о роли "подвижных" и "доступных" для растений форм. Определение содержания подвижных форм металлов желательно проводить в случае высоких их валовых количеств в почве, а также, когда необходимо характеризовать миграцию металлов-загрязнителей из почвы в растения. Подвижные формы металлов извлекаются различными экстрагентами в зависимости от типа исследуемых почв и свойств металла. В качестве экстрагентов используют кислоты, различные соли, буферные растворы, бидистиллированную воду. Химическое разложение проб почв при валовом определении тяжелых металлов. 10 г воздушно-сухой почвы, измельченной и пропущенной через сито с отверстиями 2 мм, взвешивают на технических весах, помещают навеску в химический стакан или коническую колбу вместимостью 200 - 250 куб. см и приливают 50 куб. см HNO (1:1). При содержании в почве свыше 5% гумуса (по Тюрину) рекомендуется предварительное сухое озоление пробы при 575 °С. Вращательным движением колбы осторожно перемешивают содержимое. Стакан закрывают часовым стеклом и помещают на закрытую электрическую плиту, доводят до кипения и кипятят на медленном огне 10 мин. Затем к пробе по каплям приливают 10 куб. см концентрированной перекиси водорода при перемешивании и вновь помещают на электроплитку, доводя до кипения, и кипятят еще 10 мин. После охлаждения до комнатной температуры суспензию отфильтровывают через складчатый фильтр "синяя лента" в мерную колбу вместимостью 100 куб. см, фильтр с осадком помещают в стакан, в котором остался остаток почвы. Приливают в стакан 40 куб. см 1 M азотной кислоты и помещают его на плиту, нагревают и кипятят еще 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры жидкость в стакане отфильтровывают в ту же мерную колбу. Осадок на фильтре промывают горячей азотной кислотой концентрации (HNO) = 1 моль/куб. дм и после охлаждения доводят объем фильтрата в мерной колбе до метки бидистиллированной водой. Одновременно проводят "холостой" анализ, включая все его стадии, кроме взятия пробы почвы. Экстракция подвижных форм тяжелых металлов из почв с помощью кислот. Подвижные кислоторастворимые формы металлов (Cu, Zn, Ni, Co, Cd, Pb) определяют в вытяжках 1 M HNO или 1 M HCl. В последние годы эти экстрагенты успешно используют для анализов почв, подверженных техногенным воздействиям. Из сильно загрязненных почв 1 M HNO извлекает 90 - 95% тяжелых металлов от их валового содержания. Отношение почвы к раствору 1:10, для торфяных почв - 1:20. Пробу почвы массой 5 г (для торфяных почв 2,5 г) взвешивают с точностью +/- 0,1 г и помещают в коническую колбу вместимостью 200 - 300 куб. см, к пробе добавляют 50 куб. см 1 M HNO (для извлечения Pb можно использовать 1 M HCl). Навеску почвы необходимо увеличить до 10 г при определении тяжелых металлов на фоновом уровне. При этом соотношение почвы и раствора остается неизменным. Взбалтывают суспензию на ротаторе в течение 1 ч или после 3-минутного встряхивания настаивают в течение суток. Колбу закрывают пробкой (если резиновая, то ее необходимо завернуть полиэтиленовой пленкой). Вытяжку фильтруют через сухой складчатый фильтр "белая лента", предварительно промытый 1 M HNO . Перед фильтрованием вытяжка пемешивается и переносится на фильтр по возможности полностью. В фильтрате определяют тяжелые металлы на атомно-абсорбционном спектрофотометре в пламени ацетилен - воздух. Если фильтраты мутные, их возвращают на фильтры. Одновременно проводят холостой анализ, включая все стадии его определения, кроме взятия проб. Извлечение подвижных форм тяжелых металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8. Подвижные формы соединений элементов в почвах извлекают ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8 (ААБ). Этот экстрагент принят агрохимической службой для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами. Отношение почвы к раствору 1:10, время воздействия 1 ч при взбалтывании на ротаторе или настаивании в течение суток. Метод предложен Н.К. Крупским и А.М. Александровой [40] и пригоден для некарбонатных и карбонатных почв. При анализе торфяных почв отношение почв к раствору должно быть увеличено до 1:20. Пробу почвы массой 10 г помещают в коническую колбу вместимостью 100 - 200 куб. см, приливают 50 куб. см ацетатно-аммонийного буфера. Суспензию взбалтывают 1 ч или настаивают в течение суток. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывают от руки до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжки фильтруют через сухой складчатый фильтр "белая лента", по возможности не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливают еще 50 куб. см ацетатно-аммонийного буфера и экстрагирование повторяют. Повторное фильтрование производят в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы. Одновременно проводят холостой анализ, включая все его стадии, кроме взятия проб почвы. В полученном фильтрате определяют элементы атомно-абсорбционным методом в пламени ацетилен - воздух. 24. Экспресс методы в агрохимических исследованиях. Определение нитратов. Из продукта, взятого на определение нитратов, выжать в фарфоровую чашечку 1–2 капли сока и стеклянной палочкой закапать в него 1 каплю 0,5 %-го дифениламина в серной кислоте. Через 3 минуты по степени окрашивания определить наличие нитратного загрязнения продукции. Модификацией данного метода является приготовление серии калибровочных растворов. В один из пузырьков наливают 10 мл исходного раствора NaNO3, соответствующего по концентрации максимальному содержанию нитратов в овощах – 3000 мг на кг. Затем готовят серию калибровочных растворов путем разбавления пополам предыдущего (например, к 3 мл исходного раствора прибавляется 3 мл дистиллированной воды, взбалтывается и т. д.). Получают серию растворов с разным содержанием нитратов: 3000, 1500, 750, 375, 188, 94, 47, 23 мг/кг. Овощи и плоды мелко режут ножом и быстро растирают в ступке, сок отжимают через 2–3 слоя марли. 2 капли сока капают на чистое предметное стекло, положенное на белую бумагу, добавляют 2 капли дифениламина. В пробирку надавить 1 мл сока исследуемой продукции, прибавить 1 мл 5 %-го сульфофенолового раствора* так, чтобы капли попадали на поверхность сока. Параллельно поставить пробу с дистиллированной водой (контроль). Смесь в пробирках взболтать, оставить в покое на 20 мин и по степени окрашивания определить содержание нитратов. Определение нитратов методом «сухого восстановителя» Реактив «сухого восстановителя»: 100 г высушенного при 110 ºС сульфата бария, 9 г сульфата марганца, 2 г порошкообразного цинка, 5 г лимонной кислоты, 4 г сульфаниловой кислоты, 2 г альфанафтиламина. Реактив готовится в вытяжном шкафу. Крупнозернистый материал тщательно растирают в ступке до мелкого порошка. Порошкообразный цинк, сульфаниловую кислоту и нафтиламин тщательно смешивают с частью сульфата бария, добавляют сульфат марганца и после получения однородного порошка добавляют по частям остальное количество сульфата бария. В конце смешивания прибавляют по частям лимонную кислоту. Реактив пригоден для использования через 2–3 дня и устойчив в течение двух лет при условии хранения в закупоренной склянке. 25. Общее в классических биохимических методах: определение активности ферментов (каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы); витаминов (аскорбиновой кислоты, каротиноидов); сахаров, органических кислот, жирных масел; белковых веществ (азота по Кьельдалю). Пектрофотометрические методы. Спектрофотометрические методы основаны на поглощении света в определенных участках спектра многими соединениями, являющимися активными группами ферментов, субстратами или продуктами реакции. Положение максимума поглощения при определенной длине волны определяется наличием в исследуемом материале определенных групп - аналитических форм. Для измерения спектров используют специальные приборы - спектрофотометры, фотометрические абсорбциометры и др. Этот метод отличается высокой чувствительностью, быстротой определения, малым расходованием фермента и реактивов и позволяет следить за течением реакции во времени. Для этого реакционную смесь помещают в кювету, вставленную в термостатируемый кюветодержатель. Через малый промежуток времени после добавления фермента (или субстрата) и быстрого перемешивания измеряют поглощение при длине волны, характерной для используемого субстрата или конечного продукта, образующегося в данной реакции. С помощью спектрофотометрического метода можно измерять непосредственно концентрацию некоторых ферментов (после достаточной очистки) по величине характерных максимумов поглощения прочно связанных коферментов (простетических групп). Необходимо иметь произвольно выбранную единицу фермента, с помощью которой можно было бы количественно выразить чистоту и активность различных фракций. В большинстве случаев выбор единицы зависит от избираемого метода определения. В случае спектрофотометрического метода такой единицей может служить количество фермента, которое вызывает определенное изменение в оптической плотности за определенное время при данных условиях опыта; если определяется продукт реакции, то единицей будет количество фермента, которое вызывает образование определенного количества вещества в минуту, и т.д. Тогда удельную активность фермента, которая является мерилом чистоты ферментного препарата, выражают числом единиц в 1 мг вещества (белка). При определении общего азота по Кьельдалю органическое вещество минерализуют при высокой температуре концентрированной серной кислотой. При этом органическое вещество окисляется в присутствии катализатора до СО2 и Н2О, а весь азот переходит в аммиак и связывается с серной кислотой, образуя сульфат аммония: 0,3- 0,5 г исследуемого воздушно-сухого материала отвешивают в маленькой пробирке (0,5х3 см), которую затем вставляют в резиновую трубку нужного диаметра и переносят в колбу Кьельдаля, вводя пробирку почти до основания перевернутой вверх дном колбы и опрокидывая всю систему. По разности масс пробирки с навеской и пустой пробирки (после переноса) определяют массу навески для анализа. В колбу добавляют 0,5 ± 0,05г смешанного катализатора и приливают цилиндром или дозатором 10 мл концентрированной Н2SO4. Перемешивают содержимое колбы (без встряхивания), закрывают ее стеклянной полой грушевидной втулкой или воронкой и ставят в наклонном положении (примерно 450) в гнездо нагревателя в вытяжном шкафу. Колбу осторожно нагревают, снимая или уменьшая нагрев на некоторое время каждый раз, когда обугливаемое вещество начинает сильно пениться от выделяющихся газов, в том числе оксида серы (IV). После прекращения вспенивания можно усилить нагрев до слабого непрерывного кипения. Ввиду возможных потерь азота, вследствие разложения бисульфата аммония (сернокислый аммоний разлагается на аммиак и бисульфат при 3550С) необходимо следить, чтобы в процессе сжигания горло колбы всегда оставалось холодным, а также за тем, чтобы на стенках колбы не оставалось темных пятен, смывая их горячей кислотой, придав колбе наклонное положение. Когда содержимое колбы приобретает зеленовато-голубой цвет без желтого оттенка, ее кипятят еще около 20 минут, после чего в охлажденную на воздухе колбу добавляют небольшое количество воды для удаления следов кислоты со стеклянной втулки и внутренней стороны верхней части колбы, закрывают колбу резиновой пробкой или герметизируют другим способом и оставляют до определения азота. |