ответы на предмет. 2. Методы исследований на ионномолекулярном уровне, уровне элементарных частиц, микро и макроагрегатов
 Скачать 114.89 Kb.
|
|
26. Определение макро и микроэлементов в растениях методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (ААС). Производят настройку оптической части прибора, регулируя положение лампы и точно подстраивая длину волны, добиваются максимального сигнала на индикаторном приборе. После этого производят настройку электронной части прибора. Устанавливают ток лампы, ширину щели, ограничивающей спектральный диапазон света, попадающего на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), усиление или напряжение на ФЭУ. Необходимо помнить, что высокая чувствительность определения элементов достигается при малом токе лампы и при малой ширине щели. Хорошее отношение сигнал/шум получают при низком напряжении на ФЭУ и при малом коэффициенте усиления. Варьируя значения перечисленных параметров, добиваются такой настройки прибора, при которой чувствительность определения будет достаточной для работы в заданном диапазоне концентраций, а уровень шумов не будет оказывать на результаты определения заметного влияния. Перед зажиганием пламени, калибровкой и проведением измерений однолу- чевой прибор должен прогреваться в течение не менее 30 минут, для двухлуче- вых приборов достаточно прогрева в течение 10-15 минут. Затем включают воздушный компрессор. Устанавливают необходимое давление и расход воздуха и только после этого открывают баллон с горючим газом. Смесь газа с воздухом зажигают и окончательно устанавливают необходимый режим горения пламени. В течение 5-10 мин распыляют в горелку дистиллированную воду или экстрагирующий раствор, использующийся для получения анализируемых вытяжек из почв (нулевой раствор, blank), после чего устанавливают на нуль показания прибора. Распыляя один из стандартных растворов, оптимизируют параметры определения для получения максимальной чувствительности, варьируя положение головки горелки, расход газовой смеси, режим усиления. Некоторые особенности имеет эксплуатация спектрофотометров, предусматривающих работу с пламенем оксид диазота (N20, закись азота) - ацетилен. Необходимо строго придерживаться инструкции, приложенной к прибору. При несоблюдении мер по технике безопасности возможно попадание пламени во внутреннюю часть горелки и распылителя (в камеру предварительного смешения газов) и взрыв газовой смеси в этой камере. Для предотвращения этого вначале зажигают смесь воздух-ацетилен, затем, создав избыток ацетилена, с помощью специального крана переключают воздух на оксид диазота и устанавливают нужный расход этих газов. При выключении пламени снова создают избыток ацетилена, затем производят переключение подачи оксида диазота на подачу воздуха. При анализе используют только специальную горелку, предназначенную для пламени оксид диазота-ацетилен. Измерения начинают только при хорошо настроенном приборе. При стабилизировавшемся режиме работы прибора в пламя распыляют дистиллированную воду, устанавливают нулевую точку, вводят в пламя стандартные растворы и записывают соответствующие им величины оптической плотности. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им значениям концентрации элемента в стандартных растворах строят калибровочный график. Вводят в пламя анализируемые растворы и регистрируют величины оптической плотности, им соответствующие. По значениям оптической плотности и калибровочному графику находят концентрации элемента. Полное выключение спектрофотометра осуществляется в обратной последовательности. Прерывают подачу горючего газа. После того как пламя погасло, прекращают подачу сжатого воздуха, затем выключают прибор из сети. 27. Биологические свойства почвы, их значение для растений и возможность регулирования. Биологические свойства: высокий уровень микробиологической активности различных групп микроорганизмов, обусловливающих процессы гумификации и мобилизации элементов питания растений в доступной для них форме. Для сохранения и размножения микроорганизмов в почве должны быть необходимые органические вещества, а также влага и тепло. Поэтому в почвах, сильно унавоженных, черноземных, подвергающихся хорошей агротехнической обработке, значительно больше микроорганизмов, чем в почвах неудобренных, особенно песчаных, супесчаных, суглинистых, глинистых и подзолистых или плохо обрабатываемых. В почвах, насыщенных влагой и плохо аэрируемых или, наоборот, в чрезмерно сухих, количество микроорганизмов резко уменьшается; мало содержат микроорганизмов девственные почвы. Больше всего микроорганизмов находится на глубине 15—25 см, где в 1 г почвы, в зависимости от ее состава и физических свойств, могут находиться сотни тысяч, миллионы и десятки миллионов микроорганизмов. Самый верхний слой почвы в результате действия на нее солнечных лучей и высыхания содержит меньше микроорганизмов и то лишь преимущественно более устойчивые виды. По мере углубления в почву, особенно начиная со 100—200 см, число микробов резко падает и на глубине 2 -4 м от поверхности встречаются единичные экземпляры, а на глубине 6 м микробы не обнаружены. Причина этого включается в том, что верхние слои почвы всегда богаче питательным материалом для микробов; они благодари своей фильтрующей и поглотительной способности одерживают большинство бактерий. К более или менее постоянным или типичным видам почвенной микрофлоры относятся: сапрофитные кокковые формы (Micrococcus albus, М. eandidans, М. cereus, М. flavus, М. roseus), спороносные аэробы (В. mycoidcs, В. subtilis, В. megaterium, meseilleitoils и др.), термофильные бактерии. Установлено, что в щелочных почвах обитают и основном бактерии, а в кислых (торфяных, болотистых) — плесневые и другие грибы. Благодаря жизнедеятельности многочисленных видов почвенной микрофлоры в почве постоянно совершаются биохимические процессы, разложение органических веществ и образование новых других, что имеет большое агротехническое и санитарное значение. Обеспечивая развитие микроорганизмов в почве, вы, повышаете урожай и улучшаете его качество. Ведь микроорганизмы развиваются, т.е. делятся каждые 20-30 мин и при наличии достаточного питания образуют большую биомассу. Если бык весом 500кг за сутки образует 0,5 кг 1 кг, то 500 кг микроорганизмов за суткибиомассы, а 500 кг растений создают 5т биомассы. Почему же этого не наблюдается в почве? А потому что для этого микроорганизмам необходимо питание, а с другой стороны лимитируют различные факторы, в частности ядохимикаты. На площади 1 га в результате жизнедеятельности почвенных микробов в течение года выделяется 7500м3 углекислоты. А углекислота необходима и как источник углеродного питания растений и для растворения труднодоступных солей фосфорной кислоты и превращения фосфора в форму доступную для питания растений. Т.е. там, где хорошо работают микроорганизмы, нет необходимости во внесении фосфорных удобрений. Но сами микроорганизмы нуждаются в органическом веществе. 28. Инструментальные методы определение базовых характеристик биологических свойств почвы. Оценка биологической активности почвы. Биологическую активность почвы оценивают по интегральным показателям. Метод определения дыхания почвы. Определение скорости эмиссии СО2 из почвы в атмосферу (дыхания почвы) проводят камерно-эмиссионным методом (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991). Изолятор представляет собой цилиндр из нержавеющей стали высотой 10—20 и диаметром 5—15 см. Его врезают в почву на глубину 3—5 см и выдерживают в течение 15—30 мин, отбирая в динамике пробы воздуха из изолированного объема надпочвенной атмосферы. Для отбора проб в стальных изоляторах имеются отверстия, закрытые резиновыми пробками. Отбор производят шприцами типа «Рекорд» объемом 10—20 см3 . Пробы до анализа хранят в пенициллиновых или инсулиновых флакончиках с водно-солевыми (NаС1) растворами. После транспортировки в лабораторию производят определения концентрации СО2 в пробах методом газовой хроматографии. Условия определения: детектор по теплопроводности (катарометр), колонки с носителем Раrарак-Q (0,3х350 см), газ-носитель гелий (25 мл/мин), температура колонки 40°. Отбор газовых проб производят в динамике немедленно после установки изолятора (cо) и дважды через равные промежутки времени (с1 и c2). Величину выбирают таким образом, чтобы она соответствовала началу замедления накопления газа в камере. Динамика накопления газа в камере зависит не только от интенсивности его выделения, но и от газопроницаемости почвы, а также от высоты изолятора. Расчет газопроницаемости (D') почвы ведут по формуле D’= -H/ ln {(C1-C0)/(C2-C1)} Скорость эмиссии газа определяют по формуле F =D’(C1-C0)/ {1 —ехр (-D’/H)}. Пример. Получены следующие величины С (мкг СО2—С/см3 ): Со==0,1; C1=0,29; С2=0,41 мкг СО2—С/см3 . Расчет по формулам приводит к следующим результатам: D'=0,12 см/мин; F=0,203 мкг СО2 — С/см+2/мин. Метод инициированного микробного сообщества: С помощью сканирующего электронного микроскопа в сочетании с классическими методами микробиологии изучается структура и особенности инициированного субстратом сообщества почвенных микроскопических обитателей. Отмечают доминирование и соотношение отдельных групп бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей, простейших и микроскопических беспозвоночных животных (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991). Метод заключается в следующем. Нестерильную почву в воздушно-сухом состоянии растирают в ступке, предварительно удалив крупные корешки, просеивают через сито 1 мм, увлажняют дистиллированной водой до 60% полевой влагоемкости и тщательно перемешивают. Пастообразную массу почвы вносят в маленькие чашки Петри диаметром 4 см до краев и слегка уплотняют шпателем так, чтобы образовалась ровная поверхность. На поверхность почвенной пластинки в чашке Петри наносят тонкий слой крахмала полоской в 1 см по диаметру чашки. Для этого на тонкий слой крахмала осторожно накладывают два чистых листа бумаги так, чтобы расстояние между ними было 1 см; чашку с почвой переворачивают и по диаметру чашки прикладывают на 1 с к образовавшейся полоске. Лишнее количество крахмала сдувают сжатым воздухом так, чтобы на почве осталась тонкая полоска не более двух-трех слоев крахмальных зерен. Чашки с почвой помещают в другие чашки большего размера, на дно которых налита дистиллированная вода для поддержания постоянной влажности. В таком состоянии чашки инкубируют при 25° в термостате в течение 2—3 недель. За развитием микроорганизмов на полоске крахмала наблюдают визуально с помощью лупы, светооптического и сканирующего электронного микроскопов. В сканирующем микроскопе наблюдают развитие бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей и беспозвоночных животных (рис.25). При использовании описанного подхода в макромасштабах воспроизводится аэробная микрозона, обогащенная органическим веществом (крахмалом). Ацетиленовый метод определения потенциальной активности азотфиксации. 5 г освобожденной от корешков и просеянной через сито с диаметром ячеек в 1 мм почвы помещают в пенициллиновый флакон, вносят 1- 2% глюкозы (от веса абсолютно сухой почвы) и увлажняют стерильной водой до влажности 60% полевой влагоемкости. Почву перемешивают стеклянной палочкой до получения однородной по влажности массы, закрывают флакон ватной пробкой и помещают в термостат на 28°. Из каждого почвенного образца отбирают не менее трех навесок для определения потенциальной активности азотфиксации. Через сутки инкубации в термостате закрывают флаконы резиновыми пробками и вводят в каждый флакон по 0,5 мл ацетилена, после чего вновь помещают их в термостат на 1 ч. Через час из каждого флакона отбирают газовую пробу в 0,5 мл и вводят ее в газовый хроматограф. В параллельной навеске проводят контрольное определение на восстановление ацетилена до этилена во флаконе с 5-тью мл воды при отсутствии почвы. Колонка газового хроматографа обеспечивает разделение газов метана, пропана, этилена, ацетилена. Объем пробы газовой смеси 0,5 мл. Пробу вводят медицинским шприцем. Расчет величины активности азотфиксации проводят, исходя из того, что соотношение между количеством образованного этилена и соответствующим количеством азота составляет 3:1, т. е. результат, полученный для этилена делят на 3, чтобы получить величину активности 102 фиксации азота. После окончания измерений резиновые пробки вновь заменяют на ватные, флаконы ставят на сутки в термостат, после чего определение повторяют до тех пор, пока в двух соседних по времени пробах количество этилена не будет отличаться более чем на 5%. Потенциальную активность азотфиксации выражают в миллиграммах фиксированного азота на килограмм почвы за час (мг/кг/ч). 29. Методы определения органического вещества почвы их концептуальные основы. Подготовка почвы к анализу Из воздушно-сухогообразца почвы берут40-50г, тщательно отбирают корешки и органические остатки. Крупные комки почвы раздавливают пестиком, затем почву растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с диаметром ячеек 1 мм. Окисление органического вещества Из подготовленной для определения органического вещества почвы берут навеску 0,3 г на аналитических или торзионных весах. Пробы почвы взвешивают с погрешностью не более 1 мг и помещают в пробирки емкостью на 100 мл из термостойкого стекла. К пробам мерным цилиндром приливают по 10 мл хромовой смеси. Стеклянной палочкой тщательно перемешивают пробу с хромовой смесью. Пробирки закрывают маленькой воронкой, которая служит обратным холодильником, и ставят в кипящую водяную баню на 30 минут. Затем пробирки охлаждают в холодной воде. После охлаждения в пробирки приливают по 40мл дистиллированной воды. Суспензию тщательно перемешивают барбатацией воздуха и фильтруют через беззольные фильтры. Приготовление растворов сравнения В девять пробирок емкостью на 100 мл наливают по 10 мл хромовой смеси и нагревают их в течение 30 минут на водяной бане вместе с анализируемыми пробами. После охлаждения в пробирки приливают указанные в таблице объемы дистиллированной воды и раствора восстановителя (раствор соли Мора). Растворы тщательно перемешивают барбатацией воздуха. Методом прокаливания Определение массы сухого грунта Анализируемые пробы грунтов в воздушно-сухом состоянии помещают в предварительно взвешенные фарфоровые тигли стаким расчетом, чтобы проба занимала не более 2/3 объема тигля, взвешивают их с погрешностью не более 0,001 г, помещают в холодный сушильный шкаф и нагревают его до 105 °С и высушивают пробы до постоянной массы. Определение содержания органического вещества (гумуса) Схема А Для голоценовых аквальных грунтов (органоминеральных и дисперсных связных минеральных) установить температуру прокаливания до постоянной массы (350 + 1 0 )°С. Схема Б Для дисперсных связных и несвязных минеральных грунтов, по возрасту не относящихся к голоценовым, установить температуру прокаливания до постоянной массы 450 +10 °С. В случае, если относительное содержание органического вещества, полученное при применении схемы Б, превышает 10 %, следует применить схему В. Схема В Для органоминеральных (заторфованных) и органических (торфов, сапропелей) грунтов установить температуру прокаливания до постоянной массы (525 + 25) °С. Тигли с пробами грунтов, высушенными при (105 + 2) °С до постоянной массы, ставят вхолодную муфельную печь и постепенно доводят температуру до значения, соответствующего выбранной схеме, и прокаливают тигли в течение 3 ч. Тигли с зольным остатком вынимают из муфельной печи, закрывают их крышками и ставят в эксикатор. Охлажденные до комнатной температуры тигли взвешивают с погрешностью не более 0,001 г. В случае схемы В, несгоревшие частицы грунта дополнительно выжигают. Для этого в тигли добавляют несколько капель горячей дистиллированной воды температурой более 90 °С или 3 %-ного раствора перекиси водорода и повторно прокаливают при температуре (525 + 25) °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с погрешностью не более 0,001 г. 30. Методы изучения ассоциаций микроорганизмов. Для выявления, изучения и учета численности почвенных микроорганизмов используют прямые методы микроскопирования и методы посева из разведений почвенной суспензии на плотные и жидкие среды. Для прямого микроскопического изучения почвы применяется метод Виноградского в различных модификациях. Суть его заключается в том, что почвенную суспензию, нанесенную на предметное стекло, фиксируют и окрашивают карболовым эритрозином. Окрашенные клетки просчитывают под микроскопом. Образцы почв для микробиологических исследований отбирают в стерильные пергаментные пакеты, полиэтиленовые пакеты или стеклянную посуду с ватными пробками и др. При отсутствии возможности анализировать образцы непосредственно после их сбора в течение нескольких часов высушивают на воздухе, предохраняя от прямых солнечных лучей. При подготовке почв к микробиологическому анализу необходимо провести следующие операции: -разрушить почвенные агрегаты; -десорбировать микроорганизмы с поверхности почвенных частиц; -выделить из органоминерального геля и дезагрегировать микроколонии микроорганизмов. Для разрушения почвенных агрегатов чаше всего используют метод растирания почвы, увлажненной до пастообразного состояния в течение 5 мин в стерильной фарфоровой чашечке резиновым пестиком или пальцем в резиновой перчатке. Используют также метод обработки почвенной суспензии на электрической мешалке или на ультразвуковой установке. Перед посевом влажную или сухую почву высыпают на часовое стекло, протертое спиртом, и освобождают от посторонних включений. Техника посева 1.Навеску подготовленной почвы в 1 г переносят в колбу со 100 мл стерильной водопроводной воды. 2.Готовят разведения почвенной суспензии, для чего 1 мл суспензии из колбы последовательно переносят в ряд пробирок с 10 мл стерильной водопроводной воды. 3.Посев на плотные среды производится из разных разведений. Разведение для высева подбирают таким образом, чтобы на чашке развивалось 50-200 колоний. 4.Из каждого образца берут не менее трех повторных навесок и каждую высевают не менее чем на трех чашках. 5.На поверхность застывшей и подсушенной среды наносят каплю почвенной суспензии определенного разведения и с помощью стеклянного шпателя распределяют ее по всему агару. Засеянные чашки переворачивают вверх дном и помещают в термостат. Сроки учета микроорганизмов зависят от состава питательной среды и группы учитываемых микроорганизмов. На МПА обычно, на 2-3 сут. инкубации учитывают споровые и неспоровые формы бактерий. На среде Чапека на 5-7-е сут. учитывают колонии актиномицетов, на сусло-агаре на 5-7-е сут - колонии грибов и дрожжей. Подсчет количества колоний на чашке проводят обычно со дна чашки в проходящем свете. На месте подсчитанной колонии чернилами по стеклу или маркером ставится точка. Подсчитав количество колоний на всех параллельных чашках, вычисляют их среднее число на одной чашке и затем делают пересчет для определения содержания микроорганизмов в 1 г почвы по формуле: а = б • в • г, где а - количество клеток в 1 г почвы; б - среднее количество колоний на чашке; в- разведение, из которого сделан посев; г- количество капель в 1 мл суспензии. Результаты обрабатывают статистически, рассчитывают ошибку среднего арифметического, среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации. |