Методы определения основных минеральных компонентов почв

Минеральной части почв.

(валовой анализ)

Элементный состав почвы позволяет оценить итоги процессов почвообразования. Он различен для разных генетических горизонтов. Гумусово-аккумулятивным горизонтам свойственно повышенное содержание углерода, азота, фосфора, иллювиальные горизонты богаче железом, алюминием. По сочетанию элементных составов генетических горизонтов проводят диагностику почв.

При решении проблем генезиса почв или формирования генетических горизонтов оценивают изменение химического состава материнской породы в процессе почвообразования. Для этого проводят валовый анализ почвенных проб, отобранных из почвенного разреза по генетическим горизонтам. При этом допускают, что: 1)материнская порода однородна и различия в элементном составе почвенных горизонтов обусловлены только процессами почвообразования; 2)слой, который принимают за материнскую породу, не изменился при почвообразовании; 3)процесс почвообразования развивался в одном направлении.

При оценке степени загрязнения почв техногенными выбросами анализируют в основном поверхностные слои почвы.

Обычно валовый анализ сводится к определению содержания элементов, содержание которых в почве довольно велико – кремния, алюминия, железа, кальция, магния. Сумма оксидов этих элементов составляет около 98% минеральной части почвы. При оценке техногенного загрязнения набор определяемых элементов зависит и от состава загрязнителей.

Результаты валового анализа выражают массовой долей элемента (реже – его оксида) и рассчитывают на воздушно- сухую или высушенную при 105^оС почву.

Методы определения кремния.

Среднее содержание кремния в почвах 30 – 45%. Он представлен различными модификациями SiO₂, а также силикатами и алюмосиликатами.

Эти соединения труднорастворимы в воде и поэтому определение кремния возможно только после сплавления или спекания. При растворении сплава или спека, а также при растворении нативного SiO₂, образуются растворы ортокремниевой кислоты:

(SiO₂)_x + 2H₂O ↔ H₄SiO₄ + (SiO₂)_{x -1}

Эти соединения способны к поликонденсации с образованием гидрозолей и гидрогелей. Полимеризованные и неполимеризованные кремниевые кислоты обладают разными свойствами: полимеризованные легко коагулируют и выпадают в осадок при добавлении желатина;моно- и дикремниевые кислоты образуют окрашенные соединения с молибдат-ионом и могут быть определены фотометрически. Скорость полимеризации максимальна в очень кислых средах (С_HCl= 8моль/л) и при высоких температурах. Реакция заметно обратима. В связи с этим кремниевую кислоту осаждают из концентрированных, нагретых до кипения растворов, немедленно после растворения солей. Осадок быстро отфильтровывают и промывают 1% раствором соляной кислоты. Он обладает высокоразвитой поверхностью и соосаждает катионы многих металлов, которые не могут быть удалены промыванием. Определение оксида кремния обычно заканчивают гравиметрически (отгонка SiF₄), а остаток соосажденных элементов сплавляют, переводят в раствор и присоединяют к фильтрату, полученному после отделения кремниевой кислоты.

Полуторные окислы, гравиметрическое определение в почвах.

Al₂O_3, Fe₂O₃, Cr₂O₃ объединяют формулой R₂О₃.

Среднее содержание алюминия в почвах 7,1%, железа – 3,85. Железо может присутствовать в степенях окисления +2 и +3, обычно определяют общее содержание железа.

Их осаждают аммиаком в виде гидроксидов из раствора, полученного при отделении кремнекислоты в присутствии метилового красного (РН = 4,4) или уротропином. Осадок отфильтровывают, тщательно отмывают от хлоридов раствором нитрата аммония (т.к. в процессе прокаливания возможно улетучивание FeCl₃), прокаливают и взвешивают.

По распределению полуторных окислов в профиле почв диагностируют почвенные процессы.

Для определения содержания алюминия и железа в почве осадки гидроксидов растворяют в разбавленной соляной кислоте и определяют компоненты раствора (комплексонометрическим титрованием, атомно-абсорбционным методом или фотоколориметрически). (задачи)

Кальций и магний в почвах, методы определения.

Среднее содержание кальция в почвах 1,37%. Однако оно зависит от климатических условий, карбонатности почвообразующих пород и может варьироваться в значительных пределах. Содержание магния значительно ниже – 0,5%.

Кальций и магний определяют из растворов после отделения полуторных окислов и осаждения других мешающих компонентов в нейтральной среде (РН=6) диэтилдитиокарбаминатом натрия. Этот реагент образует со многими металлами хелаты (внутрикомплексные соединения), хорошо растворимые в органических растворителях. Диэтилкарбаминаты тяжелых металлов выделяют экстракцией. (дать понятие об экстракции) В водной фазе определяют содержание кальция и магния химическими (гравиметрия, комплексонометрия) или физико-химическими методами (пламенная фотометрия, атомно-абсорбционный анализ).

В валовом анализе определяют также содержание титана, марганца, фосфора. Их содержание в почвах невелико (до 0,5%), поэтому определяют их редко, используя принятые аналитиками методики.