Почва. Почва имеет многоуровневую структурную организацию
 Скачать 0.81 Mb.
|
Задания для самоподготовки1. Виды соединений серы в почве. 2. Влияние соединений серы на почву и растения. 3. Виды сульфатных минералов, встречающихся в почве. 4. Биологические превращения соединений серы. 5. Природа загрязнения почв соединениями серы. 6. ПДК соединений серы в почве. Лабораторная работа № 11 Определение ионов тяжелых металлов в почве Цель работы: определить содержание ионов тяжелых металлов (на примере меди и марганца) в образцах почвы. Основные понятия Содержание тяжелых металлов (ТМ) в почвах зависит, как установлено многими исследователями, от состава исходных горных пород, значительное разнообразие которых связано со сложной геологической историей развития территорий. Химический состав почвообразующих пород, представленный продуктами выветривания горных пород, предопределен химическим составом исходных горных пород и зависит от условий гипергенного преобразования. В последние десятилетия в процессы миграции ТМ в природной среде интенсивно включилась антропогенная деятельность человечества. Одной из важнейших групп токсикантов, загрязняющих почву, являются тяжелые металлы. К ним относятся металлы с плотностью более 8 тыс. кг/м3 (кроме благородных и редких): Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Hg, Co, Sb, Sn, Be. В прикладных работах к списку тяхелых металлов нередко добавляют также Pt, Ag, W, Fe, Mn. почти все тяжелые металлы токсичны. Антропогенное рассеивание этой группы загрезнителей (в том числе и в виде солей) в биосфере приводит к отравлению или угрозе отравления живого. Отнесение тяжелых металлов, попадающих в почву из выбросов, отбросов, отходов, к классам опасности (по ГОСТу 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы) представлено в табл. 9. Таблица 9 Классификация химических веществ по классам опасности
Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота. Медь входит в состав целого ряда ферментов-оксидаз – цитохромоксидазы, церулоплазмина, супероксидадисмутазы, уратоксидазы и других, и участвует в биохимических процессах как составная часть ферментов, осуществляющих реакции окисления субстратов молекулярным кислородом. Кларк в земной коре 47 мг/кг. 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). Концентрация металла в глинах европейской части территории России достигает 25 мг/кг, в лессовидных суглинках – 18 мг/кг. Супесчаные и песчаные почвообразующие породы Горного Алтая накапливают в среднем 31 мг/кг меди, юга Западной Сибири – 19 мг/кг. В почвах медь является слабомиграционным элементом, хотя содержание подвижной формы бывает достаточно высоким. 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. Данные по токсичности элемента для растений немногочисленны. В настоящее время основной проблемой считается недостаток меди в почвах или ее дисбаланс с кобальтом. Основные признаки дефицита меди для растений – замедление, а затем и прекращение формирования репродуктивных органов, 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. Марганец широко распространён в почвах, но находится там, в меньших количествах по сравнению с железом. В почве марганец находится в нескольких формах. Единственные формы, доступные для растений, – это обменные и водорастворимые формы марганца. Доступность почвенного марганца снижается с ростом pH (при уменьшении кислотности почвы). Однако редко встречаются почвы, истощённые выщелачиванием до такой степени, что доступного марганца не хватает для питания растений. В зависимости от типа почв содержание марганца колеблется: каштановая 15,5 ± 2,0 мг/кг, сероземная 22,0 ± 1,8 мг/кг, луговая 6,1 ± 0,6 мг/кг, желтоземная 4,7 ± 3,8 мг/кг, песчаная 6,8 ± 0,7 мг/кг. Соединения марганца являются сильными окислителями. Предельно допустимая концентрация для черназемных почв составляет 1500 мг/кг почвы. Содержание марганца в растительных пищевых продуктах, выращенных на луговых, желтоземных и песчаных почвах, коррелирует с его содержанием в этих почвах. Количество марганца в суточном пищевом рационе в этих геохимических провинциях более чем в 2 раза меньше суточной потребности человека и пищевого рациона людей, проживающих в зонах каштановых и сероземных почв. Приборы, посуда, реактивы: ФЭК; сито с d=1 мм; аппарат для встряхивания; воронки стеклянные; фильтры бумажные «синяя лента»; 10%, 5%, 0,1 н и 2 н растворы H2SO4; HNO3конц (ρ=1,4 г/см3); 30% раствор Н2О2; H3PO4конц (ρ=1,7г/см3); 1% раствор AgNO3; (NH4)2S2O8; 0,1 н, 0,001 н растворы КМnО4 (1 мл 0,001 н раствора содержит 11 мг Mn); 0,1 н раствор Na2S2O3; 1% суспензия крахмала; КI; колба объемом 250 мл; пипетки; бюретка. Ход анализа 1. Определение меди Аналитическую навеску воздушно-сухой почвы помещают в колбу, приливают 50 мл дистиллированной воды, встряхивают в течение 1 ч, фильтруют, и аликвотную часть раствора (10 мл) переносят пипеткой в коблу для титрования. Туда же добавляют 4 мл 2 н раствора серной кислоты, 2 г иодида калия, перемешивают и через 1-2 мин титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до исчезновения синей окраски. Содержание меди (мг/кг) рассчитывают по формуле:  где с – концентрация тиосульфата натрия, мг-экв/л; V – объем тиосульфата натрия, пошедший на титрование, мл; Э – молярная масса эквивалента иона меди, мг-экв; m – навеска почвы, взятая для анализа, г. На основании полученных результатов делают выводы о количестве меди в почве, сравнивая с величиной ПДК. 2. Определение марганца Помещают 5 г почвы в колбу с притертой пробкой, приливают 50 мл 0,1 н раствора серной кислоты и встряживают в течение 1 ч. Смесь фильтруют, 10 мл фильтрата помещают в стакан вместимастью 50 мл, приливают 5 мл азотной кислоты и 2 мл пероксида водорода, нагревают до образования сухого остатка. Затем остаток растворяют в 25 мл 10 % раствора серной кислоты, нагревая до полного растворения. К раствору приливают 15 мл воды, 2 мл раствора нитрата серебра и 2 мл фосфорной кислоты. Смесь нагревают 5-10 мин на электрической плитке. Если раствор помутнеет, отфильтровывают. Затем прибавляют 2 г персульфата аммония, перемешивают и оставляют на горячей плитке на 10-15 мин. По окончании выделения пузырьков озона раствор охлаждают, переливают в мерную колбу на 50 мл, доводят объем дисцилированной водой до метки. Измеряют оптическую плотность раствора по отношению к 5 % раствору серной кислоты. Содержание перманганата калия (мл) при анализе пробы находят по градуировочному графику. Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 2, 5, 10, 20, 25 мл 0,001 н раствора перманганата калия и объем доводят до метки водой. Измеряют оптическую плотность окрашенных растворов при λ = 530 нм и l = 50 мм. Строят градуировочный график зависимости оптической плотности от объема 0,001 н перманганата калия, мл. Содержание МnО (%) вычисляют по формуле  где а – содержание Мп в испытуемом растворе, найденное при коло-риметрировании, мг; V– общий объем фильтрата, мл; b– объем фильтрата, взятый для анализа, мл; 100 – коэффициент для пересчета на 100 г почвы; К – коэффициент пересчета на сухую почву; 1000 – коэффициент перевода миллиграммов МnО в г; с – навеска почвы, г. Задания для самоподготовки 1. Содержание тяжелых металлов в почве. 2. От чего зависит содержание тяжелых металлов в почве. 3. Влияние меди на почву и растения. 4. Пути поступления меди в почву. 5. Содержание меди в разных типах почв. 6. Свойства ионов марганца, их влияние на растение, животных, человека. 7. Содержание марганца в разных типах почв. 8. ПДК меди и марганца в почве. Библиографический список
Оглавление
|