Методики исследования почвы

Оценка физических свойств почвы.

Без знания гранулометрического (механического) состава почвы нельзя решить вопросы о естественном содержании органических веществ, фильтрующей способности, воздухо-и влагопроницаемости, самоочищающей способности, допустимых нагрузках на 1 га почвы и т. д. Поэтому анализ почвы без данных о ее механическом составе является неполноценным.

Для определения механических свойств почвы величина зерен почвы применяют набор сит, расположенных одно над другим и имеющих отверстия диаметром 10; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм.

В верхнее сито, имеющее наибольшие размеры отверстий, насыпают 200−300 г воздушно-сухой почвы и просеивают последовательно через весь набор. На ситах № 1, 2 и 3 собираются частицы диаметром более 3 мм (камни, гравий), на ситах № 4 и 5 — частицы диаметром 1−3 мм (крупный песок), на ситах № 6 и 7 — частицы диаметром 0,25−1 мм (средний песок); на дно набора попадают мелкий песок и пыль. Задерживающиеся на каждом сите фракции взвешивают и определяют процентное отношение их ко всей пробе.

Сумма объемов свободных промежутков почвы составляет величину объема пор и выражается в процентах к кажущемуся объему.

В градуированный литровый цилиндр наливают 400−500 мл воды. В другой градуированный цилиндр насыпают до метки такой же объем исследуемой воздушно-сухой почвы и затем пересыпают в первый цилиндр. Содержимое цилиндра взбалтывают и отвечают общий объем почвы и воды.

Химического анализа готовят водную вытяжку 50−100 г свежевзятой почвы помещают в колбу вместимостью 500−750 мл и приливают 250−500 мл безаммиачной воды. Колбу закрывают пробкой и встряхивают в течение 3 мин. Затем производят осветление полученной суспензии коагуляцией. Для этого в колбу пипеткой прибавляют 1 мл 13% раствора сульфата алюминия, взбалтывают в течение 30 с и оставляют в покое на 5−10 мин. Если осветления не наступило, то приливают 0,5 мл 7% раствора едкого кали и снова взбалтывают. При необходимости повторно приливают сульфат алюминия и едкое кали. Осветленную вытяжку фильтруют через плотный бумажный фильтр, предварительно промытый горячей водой. Фильтрование повторяют несколько раз, так как мелкие частицы почвы могут проникать через фильтр.

Если водная вытяжка предназначена для определения окисляемости, сухого остатка, фосфатов и сульфатов, то осветление производят только фильтрацией, без предварительной коагуляции.

Анализ вытяжек делают в день приготовления. Если это невозможно, то их консервируют, прибавляя 0,2 г порошка окиси ртути и хранят в темном месте в колбах, закрытых пробками.

Качественное определение мочи (мурексидная реакция) и экскрементов Для определения в почве мочи 100 мл водной вытяжки помещают в фарфоровую чашку и выпаривают досуха. Сухой остаток нагревают с большим количеством карбоната натрия, затем растворяют в воде и отфильтровывают.

Фильтрат сгущают в фарфоровой чашке, прибавляют несколько капель азотной кислоты и вновь выпаривают досуха.

Если в исследуемой почве присутствует моча, то сухой остаток приобретает красно-желтый цвет, переходящий от добавления аммиака в пурпурный, а от едкого натра — в фиолетовый.

К 250 л водной вытяжки прибавляют 0,3 г виннокаменной кислоты и выпаривают досуха. Из сухого остатка готовят спиртовую вытяжку, которую также выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют немного раствора едкого кали: при наличии в почве экскрементов тотчас появляется специфический запах.

Определение ядохимикатов производится по Методике Клисенко и Юрковой в модификации лаборатории гигиены почвы и пестицидов Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева.

Принцип метода основан на извлечении препарата из исследуемой пробы органическими растворителями служит н-гексан и последующем хроматографировании в тонком слое окиси алюминия. Подвижным растворителем служит н-гексан. Пятна определяемых препаратов обнаруживаются после опрыскивания пластинок раствором аммиака и серебра в ацетоне с последующим облучением ультрафиолетовым светом. Количественное определение проводят путем визуального сравнения или путем измерения площадей пятен проб и стандартных растворов.

Экстракция из почвы. Для анализа берут среднюю пробу почвы в количестве 50−100 г, предварительно высушенную на воздухе и просеянную через сито диаметром 0,5−1 мм.

Навеску почвы вносят в склянку с притертой пробкой и заливают н-гексаном так, чтобы слой почвы был полностью покрыт растворителем.

Почву с растворителем энергично встряхивают в течение 30 мин на аппарате встряхивания или вручную, после чего оставляют на ночь для полной экстракции.

На следующий день гексановый экстракт отфильтровывают через бумажный фильтр в фарфоровую чашку диаметром 10 см.

Почву 2—3 раза промывают новыми порциями гексана (10 мл) и весь фильтрат собирают в чашку. Фильтрат выпаривают на воздухе под вытяжным шкафом досуха (0,1 — 0,5 мл). Далее из этого раствора ДДТ и ГХЦГ идентифицируют методом тонкослойной хроматографии.

Хроматографирование. На хроматографическую пластинку на расстоянии 1,5 см от ее узкого края при помощи медицинского шприца или пастеровской пипетки наносят исследуемую пробу в одну точку, так, чтобы диаметр пятна не превышал 1 см. Чашку с экстрактом 3 раза смывают небольшими порциями (0,2 мл) н-гексана, которые затем также наносят на пластинку в центр первого пятна. Справа и слева от пробы на расстоянии 2 см наносят стандартные растворы исследуемых препаратов, содержащие 1 или 10 мкг препарата. Для нанесения 1 мкг стандартные растворы следует разбавлять в 10 раз.

Пластинку с нанесенными растворами помещают в камеру для хроматографирования, на дно которой налит н-гексан на 30 мин до начала хроматографирования. Край пластинки с нанесенными растворами может быть погружен в подвижный растворитель не более чем на 0,5 см.

После того как фронт растворителя подымается на 10 см, пластинку вынимают из камеры и оставляют на несколько минут для испарения растворителя. Далее пластинку опрыскивают проявляющим раствором и в течение 10−15 мин облучают УФ-светом (при пользовании ртутно-кварцевой лампой ПРК-4). Пластинки следует располагать на расстоянии 20 см от источника света. При наличии хлорорганических пестицидов на пластинке появляются пятна серо-черного цвета. Количественное определение производят путем сравнения размера пятна пробы с размером пятна стандартных растворов.

Расчет результатов анализа производят по формуле:

X = *1000,.

где X — содержание хлорорганических пестицидов в анализируемой пробе, мг/кг; А — количество пестицида, найденное путем визуального сравнения пробы со стандартными растворами или путем измерения площади пятен, мг; В — навеска, мг.

Величина Rf (с помощью которой идентифицируют вещества на хроматограмме) зависит от адсорбента, размера его частиц, количества и природы связывающего материала, толщины слоя, природы подвижного растворителя, степени насыщения камеры для хроматографирования парами подвижного растворителя, расстояния, пройденного растворителем, температуры, (количества и природы коэкстактивных веществ, поэтому следует проводить определение с соблюдением постоянства перечисленных факторов.

Определение хлорофоса основан на извлечении препарата из исследуемой пробы органическим растворителем и последующем хроматографировании в тонком слое силикагеля. Подвижным растворителем служит смесь гексана с ацетоном 1:1. Препарат обнаруживают после опрыскивания раствором резорцина с карбонатом натрия с последующим нагреванием при 100 °C либо опрыскивания пластинок раствором азотнокислого серебра и аммиака в ацетоне с последующим облучением в УФ-свете. Количественное определение производят, как указано выше. Чувствительность метода 0,1−0,2 мг/кг.

Реактивы и растворы. 1. Хлороформ медицинский очищенный. 2. Ацетон. 3. Н-гексан. 4. Бензол. 5. Силикагель марки КСК, предварительно очищенный. 6. Крахмал растворимый. 7. Серебро азотнокислое. 8. Резорцин. 9. Карбонат натрия. 10. Проявляющие реактивы: — 2% водный раствор резорцина и 10% водный раствор карбоната натрия. Перед опрыскиванием растворы смешивают в отношении 2: 3; — 0,5 г азотнокислого серебра растворяют в 5 мл дистиллированной воды, прибавляют 10 мл аммиака относительной плотности 0,9 и доводят объем раствора до 100 мл ацетоном.

Приборы и посуда. 1. Пластинки для хроматографии размером 9×12 см. 2. Банки с притертой пробкой вместимостью 500 мл. 3. Мерные колбы с притертой пробкой вместимостью 100 мл. 4. Делительные воронки на 500 мл. 5. Камера для хроматографии. Можно использовать эксикатор. 6. Микропипетки. 7. Стеклянный пульверизатор. 8. Стеклянные воронки. 9. Выпарительные чашки. 10. Ртутно-кварцевая лампа.

Приготовление пластинок. Для приготовления пластинок сорбционной массы из силикагеля берут 40 г силикагеля, 1 г крахмала и 125 мл дистиллированной воды. Заваривают крахмал в небольшом количестве воды (около 15 мл), снимают с огня, доливают остальную воду, засыпают силикагель и хорошо перемешивают, 10 г сорбционной массы наливают на пластинку и, покачивая, равномерно распределяют по пластинке. Сушат пластинки при комнатной температуре и хранят в эксикаторе.

Ход определения. Отбор проб и экстракцию производят как обычно.

На хроматографическую пластинку на расстоянии 1,5 см от нижнего края при помощи микропипетки, шприца или пастеровской пипетки наносят исследуемую пробу. Справа и слева от пробы на расстоянии 2 см от нее наносят стандартные растворы исследуемого препарата, содержащие 5, 10 или 20 мкг его. Пластинку с нанесенными растворами помещают в камеру для хроматографирования, в которую налит бензол (для дополнительной очистки пробы на пластинке). Край пластинки с нанесенными растворами должен быть погружен в растворитель не более чем на 0,5 см. После того как фронт растворителя поднимается на 10 см, пластинку вынимают из камеры и оставляют на несколько минут для испарения растворителя на воздухе. Затем пластинку вновь помещают в камеру для хроматографирования, заполненную подвижным растворителем (гексан — ацетон в соотношении 1:1) и хроматографируют, как указано выше. Затем пластинку вынимают из камеры и растворитель испаряют на воздухе. Высушенную пластинку опрыскивают проявляющим реактивом.

После опрыскивания проявителем № 1 пластинку нагревают при 100 °C в течение 7−10 мин. Хлорофос проявляется в виде оранжевого пятна с Rf 0,31. После опрыскивания проявителем № 2 пластинку облучают УВ-светом в течение 40 мин, располагая пластинку на расстоянии 20 см от источника света. Хлорофос проявляется в виде серо-черного пятна. Расчет производят, как указано выше.