Учебно-методический комплекс дисциплины «анализ природных объектов» для специальности 5В060800 — «Экология» (стр. 6 )

Различают абсолютный и относительный пределы обнаруже­ния.

Абсолютный предел обнаружения — это наименьшее количе­ство вещества, которое может быть обнаружено данным методом., выражается в единицах массы – граммах, миллиграммах, микрограммах и т. п.

Относительный предел обнаружения – это наименьшая обнаруживаемая данным методом концентрация, выражается в %, мг/мл, мкг/мл и т. д.

Лекция № 4. Методы исследования почв.

1. Физико-химические параметры почвы

2. Определение неорганических примесей и нефтепродуктов

3. Микробиологическое исследование почв

1.

Через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой. Таким образом, почва занимает «ключевые» положения в биосфере, что делает необходимым ее изучение при  проведении экологических исследований.  В почве происходит частичная трансформация многих природных соединений и хозяйственных отходов, тем не менее ее свойства как буферной системы, биологического и химического фильтра не беспредельны. Превышение допустимых значений загрязняющих веществ вызывает цепь деградационных  изменений в почвах, которые могут завершаться нарушением экологического равновесия в природе. Следовательно проблемы оценки состояния животного и растительного мира, а так же среды обитания человека в целом, непосредственно связаны с вопросами оценки экологического состояния почв.

Цвет (окраска). Очень важным и наиболее доступным для описания морфологическим признакам почв является цвет того или иного горизонта. Окраска является характерным диагностическим признаком, позволяющим косвенно судить о других свойствах почвы. Различие в цвете позволяет произвести первичные разделения профиля почвы на соответствующие горизонты. Окраска отражает не только минералогический и химический состав почвенной массы, но и часто направление почвообразовательного процесса.

Черная окраска почвы обусловлена содержанием гумуса и его качественным составом, т. к. не всякий гумус придает почвенным горизонтам темную окраску. Варьирование темной окраски может наблюдаться в диапазоне от интенсивно-черной (влажный высокогумусированный горизонт А1 чернозема типичного) до серых тонов различной интенсивности.

Белая окраска почвы обусловлена в основном минералогическим составом почвы и содержанием в ее массе  кварца, карбонатов калия, каолинита, глинозема, а также аморфной кремнекислоты, светлоокрашенных полевых шпатов и «выцветов» легкорастворимых солей. Чистые белые цвета в окраске генетических горизонтов практически не встречаются. Более светлая окраска присуща подзолистому горизонту А2, но, как правило, она изменяется от белесой до белесовато-светло-серой или белесовато-палевой. Чистый цвет дают белоснежные корочки солей на поверхности солончаков и налеты солей в профиле солончаков.

Красная окраска почвы возникает при очень высоком  содержании в ее составе полуторных оксидов железа. Эта окраска может быть унаследована от материнской породы или же явиться следствием почвообразовательного процесса.

Влажность. Почвенная влага оказывает огромные влияния на перемещение веществ в ее профиле. С колебаниями влажности связаны  процессы превращения веществ в почве  (их растворение и кристаллизация, окисление и восстановление ). Степень увлажнения оказывает большое влияние и на морфологические свойства почвы - на усиление или ослабление интенсивности окраски, плотность, сложение и связность почвенной массы, степень выраженности структуры и др.

Механический состав. Механический состав или гранулометрический, состав является одним из важнейших показателей при характеристике почвы. В зависимости от механического состава складывается определенный водный, воздушный и тепловой режим почв. От механического состава зависит потенциальная способность почвы к структурообразованию.

Структурой почвы – называют характер отдельностей, на которые она распадается при потряхивании.

Структура и плотность. Структура и плотность почв влияют на ее способность пропускать влагу и воздух, на интенсивность перемещения различных веществ, плодородие почв.

Новообразования. По характеру новообразований можно судить о процессах накопления в почве различных веществ.

К химическим и физико-химическим показателям состояния почвы относятся ряд свойств, указанных в таблице №1. Данные показатели, в той или иной степени, затрагивают химический состав и свойства почвы, а также обуславливают ее физико-химические свойства.

Таблица 1. Химические и физико-химические показатели состояния почвы и параметры для их оценки

2.

Содержание основных компонентов и примесей в почве часто зависит от состава горной породы, расположенной под почвой; из этой породы они переходят в почву в результате самых различных процессов. Таким образом, путем отбора проб почвы можно про­водить геохимическую разведку. Примеси в почве приобре­тают особую роль при исследовании загрязнения, так как они включают многие элементы, важные для питания животных и ра­стений, либо, наоборот, вызывающие их болезни. В то время как первичные элементы определяют обогащение почвы в профиле (как в целом), распределение элементов внутри профиля зависит

от их подвижности и других факторов, например, климата.

Физические и химические методы анализа неорганических за­грязняющих веществ в почве такие же, что и большая часть мето­дов, предложенных ранее для воздуха и воды. Отбор и хранение образцов почвы следует проводить в соответствии с установлен­ным порядком.

Существует элементарный анализ методами эмиссионной рентгенов­ской спектрографии, оптической эмиссионной спектрографии, пламенной фотометрии, абсорбционной спектрофотометрии и поляро­графии. В основе других методов лежит катионообменная и анионообменная способность, обменная кислотность, активность иона водорода, растворимость солей, для общего  элементарного анализа, известные методы для определения Si, Fe, Ti, А1, Са, Mg, Мп, К, Na, Р, Mo, В, Со, Си, Zn, S, Se, Cl, Br, F, N (в различных формах)  и карбоната.

Большая часть указанной информации приходится на методы, позволяющие определить общее содержание неорганических компонентов в почве, однако отсутствует информация о комплексных исследованиях неорганических загрязнений. Тем не менее, ясно, что данные об общем количестве элемента не дают полной информации при его изучении, если не указана форма, в которой присутствует анализируемый элемент (катион, анионный комплекс, в адсорбированном виде или в виде металла, в виде включения в кри­сталлическую структуру почвенного минерала).

Специалисты в области сельского хозяйства н почвоведения в течение многих лет использовали различные водные среды для стимулирования захвата питательных веществ корнями растений,  внеся тем самым вклад в данные о «пригодных» удобрениях. При изучении неорганических загрязнителей почв были рассмотрен три основных экстрагирующих раствора: вода, этилендиаминтетрауксусная (ЭДТУ) и уксусная кислоты. Следует отметить, что эти растворы взяты произвольно и результаты зависят от таких факторов, как рН почвы, тип почвы, форма элемента (на­пример, степень окисления), размер частиц в образце, сила раствора и время встряхивания или вымывания. Совершенно очевидно, что такие растворы дают весьма ценные данные о неорганическом загрязнении почв, пригодные для сравнения.

Нефтепродукты определяют гравиметрическим методом.

Ход  определения: пробу сточной  воды объемом 100 - 3000 мл вносят  в  делительную воронку,  прибавляют  соляную  кислоту  плотностью 1,19 г/мл  до  значения  рН < 5, приливают 20 мл  экстрагента (гексан,  четыреххлористый  углерод,  петролейный  эфир)  и сильно  встряхивают  несколько  минут.  Затем  разделяют,  а  водный  слой  обрабатывают второй порцией экстрагента. Соединенные экстракты  высушивают,  всыпая в них около 1 г прокаленного сульфата натрия  и  присоединив  колбу  к  холодильнику,  отгоняют растворитель  до  тех  пор,  пока в колбе  не  останется  несколько мл  жидкости. Остаток переливают  в колонку  с  сорбентом, под  которую  подставляют  маленькую  сухую  колбу.  Пропускают  через  колонку небольшими  порциями  чистый  растворимл),  обмывая  им  предварительно стенки колбы, где был экстракт и собирают элюат в подставленную под колонку колбу.

Взвесив  вместе  с  крышкой  маленький  бюкс,  помещают  его  в  вытяжной  шкаф  на расстоянии 25-30 см  от  комнатного  вентилятора,  вливают  в  бюкс  на  три  четверти полученный  раствор  нефтепродуктов  в  органическом  растворителе  и  включают вентилятор. По мере испарения - подливают новые порции. Когда в бюксе останется 0,5 мл испарение  продолжается  без  вентилятора.  Бюкс  взвешивают  каждые 2 минуты  до достижения  постоянной  массы.  Расчет: Х = (m1–m2)Ч1000/V  мг/л, где m1 - масса бюкса  с остатком после удаления экстрагента; m2 - масса пустого бюкса; V - объем пробы.

3.

Почва обильно населена микроорганизмами и. слу­жит основным поставщиком их во все другие естествен­ные среды.

В связи с большой гетерогенностью состава почвы для учета численности микроорганизмов в ней с иссле­дуемого участка берут среднюю почвенную пробу. Пробу берут стерильным буром, стерильной лопатой и стерильным ножом в заранее подготовленные стерильные полиэтиленовые, пергаментные мешки или в стерильные широкогорлые банки, закрывающиеся корковыми пробками, обернутыми ватой. Бур, лопату и нож стерилизуют (фламбированием) в поле перед взя­тием образца. Тщательно отмытые предметы обжигают горящим спиртом и неоднократно погружают в почву. На мешок или банку наклеивают этикетку с указанием места взятия образца, горизонта, даты. До анализа и между определениями пробы хранят в холодильнике При определении численности бактерий в почве сна­чала готовят методом разведения суспензии, содержа­щие разные концентрации почвы в 1 мл (10~2, 10~3, 10~4, 10-5).