Определение содержания в почве сульфат-ионов

Определение содержания в почве сульфат-ионов

2. Получение водного раствора сульфатов.

3. Методики количественного и качественного анализа наличия сульфата в растворе.

Список литературы

1. Общие сведения о сульфатных соединениях.

В почвах содержатся несколько видов сульфатных соединений. Среди них – как труднорастворимые соединения, так и ряд легкорастворимых соединений, которые и составляют основное количество сульфатов водной вытяжки из почвы.

Среди растворимых сульфатных соединений почв наиболее известны сульфат аммония, сульфат магния, натрия и калия. Эти соединения часто используются в качестве удобрений - источников соответствующих катионов.

Сульфат аммония используют в качестве азотного удобрения, так как NO₄ ⁺ легко отделяется от сульфатного аниона и усваивается растениями в качестве источника азота. На песчаных почвах и спесчаненных суглинках сульфат аммония может служить источником серы. В целом, сульфат аммония очень сильно влияет на химический состав почв, так как легко распадается и составные компоненты активно взаимодействуют с другими почвенными анионами и катионами, формируя в свою очередь соединения с иногда слабой растворимостью. Это затрудняет определение сульфатов в почвах.

Сульфат магния оказывает существенное влияние на прорастание пыльцевых зерен. Сульфат кальция ингибирует выделение метана из почв затопляемого поля (что очень важно при возделывании риса – культуры, выращиваемой на затопляеиых полях).

Вместе с тем повышенная концентрация тех или иных сульфатных соединений в почве может оказаться опасной: так, например, повышенное содержание в почве сульфата аммония проводило к полиэнцефаломаляции овец и крупного рогатого скота в результате отравления травой, выросшей на этих почвах.

Сульфаты наиболее характерны для засоленных почв. Из соединений сульфатов, характерных для солончаков, можно привести в пример часто встречающиеся мирабилит Na₂ SO₄ *2H₂ O, эпсомит MgSO₄ *10H₂ O, тенардит. Na₂ SO₄ .

Растворимость сульфатных соединений, г/л при 20 градусах Цельсия, наиболее высокая у сульфата натрия (185 г/л), чуть ниже у сульфатов калия и магния.

Растворимость слаборастворимой соли водного сульфата кальция CaSO₄ *2H₂ O (гипса) составляет 2,06 г/л. Вытяжка из почвы слаборастворимых соединений представляет собой насыщенный по отношению к содержанию данной соли в почвенной влаге раствор.

2. Получение водного раствора сульфатов.

Растворы веществ, содержащихся в почве, получают многими способами, которые принципиально можно разделить на две группы:

- получение почвенного раствора;

- получение водной вытяжки из почвы.

В первом случае мы получаем так называемую несвязанную или слабо связанную почвенную влагу – ту, которая содержится между частицами почвы и в почвенных капиллярах. Это слабо насыщенный раствор, но его химический состав является актуальным для растения, поскольку именно эта влага омывает корни растений и именно в ней идет обмен химическими веществами между почвой и корневыми волосками.

Во втором случае мы вымываем из почвы связанные с ее частицами растворимые химические соединения. Выход соли в водную вытяжку зависит от соотношения почвы и раствора и увеличивается при возрастании температуры экстрагирующего раствора (до определенных пределов, так как слишком высокая температура может разрушить какие-либо вещества или перевести их в иное состояние) и увеличении объема раствора и степени измельченности почвы (опять-таки, до определенных пределов, так как слишком мелкие пылеобразные частицы могут сделать затруднительной или невозможной экстракцию и фильтрацию раствора).

Почвенный раствор получают с помощью ряда инструментов. Основные из них – это опрессование, центрифугирование, вытеснение несмешивающимся раствором жидкости, вакуум-фильтрационный метод и лизиметрический метод.

Опрессование проводится с образцом почвы, взятым из полевых в лабораторные условия. Чем большее количество раствора необходимо, тем крупнее должен быть образец или выше применяемое давление, или и то, и другое одновременно. Соответственно повышается сложность техники.

Центрифугирование обычно проводится при 60 об/мин в течение длительного времени. Метод не очень эффективен, и подходит лишь для образцов почв с влажностью, приближенной к полной возможной влажности данной почвы. Для пересушенной почвы такой способ неприменим.

Вытеснение почвенной влаги веществом, не смешивающимся с почвенным раствором, удобно тем. что позволяет получеть фактически всю влагу почвы, включая капиллярную, без использования сложной техники. В качестве вытесняющей жидкости обычно используется спирт или глицерин. Метод неудобен тем, что эти вещества. кроме высокой плотностью, обладают хорошей экстрагирующей спрособностью по отношению к некоторым соединениям (например, спирт легко экстрагирует почвенную органику), поэтому можно получить завышенные показатели содержания ряда веществ по сравнению с их реальным содержанием в почвенном растворе (а не почвенной вытяжке, о которой речь пойдет далее). Кроме того, метод подходит для легких почв, с высоким содержанием песчаных элементов; из суглинков и глинистых почв раствор извлекаться не будет.

При вакуум-фильтрационном методе над образцом с помощью вакуума