Выделение почвенных растворов методом замещения жидкостями
ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВЫ
Жидкая фаза почвы, или почвенный раствор, и газо- образная её фаза, т. е. почвенный воздух, являются наиболее легко изменяющимися во времени составными частями почв. Эти фазы оказывают большое влияние на процессы почвообразования, жизнедеятельность растений и жизнь макро- и микроорганизмов. Все процессы разложения органического вещества и превращения его в гумус, разрушения и химического выветривания первичных минералов, синтеза вторичных минералов в значительной степени зависят от жидкой фазы почвы. Взаимодействие почвы с атмосферой и литосферой тоже осуществляется через жидкую и газообразную фазы.
Почвенная влага формируется за счет и при помощи атмосферных осадков. При фильтрации через почву химический состав воды претерпевает большие изменения. Поэтому почвенную влагу изучают не только почвоведы, но и геохимики, гидрологи, гидрохимики.
Количество влаги и её химический состав являются быстро меняющимися во времени величинами и зависят как от внутренних условий почвы (жизнедеятельности корневых систем, взаимодействия между фазами и т. д.), так и от внешних, в первую очередь, климатических. Они имеют ярко выраженную сезонную изменчивость. Поэтому изучение динамики хими- ческого состава почвенной влаги является одним из важнейших стационарных исследований, особенно на засоленных и орошаемых почвах.
|
|
|
Методы выделения почвенных растворов
Существует большое количество методов выделения почвенных растворов. Всё их многообразие объединено в несколько групп.
Первая группа методов – выделение и изучение почвенных растворов при помощи водных вытяжек, т. е. извлечение почвенного раствора добавлением к почве воды в количестве, значительно превышающем навеску почвы. Чаще всего берут соотношение 1:5. Однако полученные таким путем вытяжки существенным образом отличаются от истинных почвенных растворов. Поэтому водные вытяжки, как правило, используются при изучении засоленных почв, содержащих большое количество легкорастворимых солей.
Вторая группа методов – выделение раствора из почвы в сравнительно неизменном виде. Для выделения почвенного раствора из почвенных образцов необходимо преодолеть силу взаимодействия твердой и жидкой фаз почвы. Поэтому методы данной группы основаны на применении внешней силы:
а) давление, создаваемое прессом;
б) давление сжатого газа;
в) центробежная сила (центрифугирование);
г) вытесняющая способность различных жидкостей.
В современных почвенных исследованиях чаще всего применяются первый и последний методы.
|
|
|
Третья группа методов – лизиметрические методы, действующие по принципу замещения почвенных растворов талыми и атмосферными водами. Для этого применяют лизиметры – специальные устройства для улавливания стекающих по почвенному профилю почвенных растворов.
Устройство лизиметров бывает самым различным – лизиметры-контейнеры с бетонированными стенами и дном; лизиметры-монолиты, лизиметры-воронки и т. д.
Четвертая группа методов – непосредственное исследование водной фазы почвы в естественном состоянии в полевых условиях при помощи раз- личных потенциометров и иономеров, позволяющих определять широкий набор ионов (Ca 2+, Mg 2+, Na+, K+, NO -, Cl-, SO2- и др.).
Количественные характеристики современного процесса почвообразования требуют одновременного для одних и тех же территорий исследования динамики химического состава атмосферных осадков, вод поверхностного стока и самой жидкой фазы почвы, включая почвенную верховодку и грунтовые воды.
Методы сбора атмосферных осадков
По данным ряда исследователей в среднем на всю территорию России ежегодно выпадает с осадками до 40–50 кг/га минеральных веществ. В центральных промышленных районах это содержание увеличивается до 50– 100 кг/га. В промышленных областях и отдаленных городских районах ежегодно с атмосферными осадками выпадает до 300–800 кг/га минеральных веществ. В системе Гидрометслужбы разработаны надежные методы сбора проб атмосферных осадков, выпадающих на открытых площадках для целей их дальнейшего химического анализа. Для химического анализа недопустимо использовать дождевые и снеговые осадки, собранные в обычные дождемеры, так как в них возможно случайное загрязнение, которое исказит истинный химический состав атмосферных осадков.
|
|
|
Для сбора проб дождевых вод применяются эмалированные воронки с крышками, которые вставляются в полиэтиленовые или кварцевые колбы. Колбы с воронками устанавливаются на деревянном столе (60 х 60 см) высотой до 150 см. Пробы твердых осадков собирают в специальные эмалированные ванночки или кюветы размером 30 х 40 см, также имеющие крышки. В зимний период в начале выпадения снежных осадков кювету выносят на площадку столика и прикрепляют винтами. После прекращения выпадения снега ее вносят в теплое помещение, измеряют количество снеговой воды, полностью перенося ее в мерную колбу. Собранную воду анализируют. Для большей точности необходимо приборы для сбора осадков устанавливать в 2–3-кратной повторности и анализировать отдельно воду каждой пробы.
|
|
|
В последнее время большое внимание уделяется трансформации химического состава атмосферных осадков при прохождении их через крону растений. В частности, установлено, что дождевые осадки, проходя через крону лиственных и хвойных растений, выщелачивают из них калий, кальций, серу, азот и другие химические элементы. Особенно сильное подкисление атмосферных осадков происходит при их стекании стволам хвойных растений. Так, по данным В. Н. Мина, если на открытой площадке величина pH дождевой воды равна 5,7–6,1, то после стекания по стволу ели она снижается до 2,6–3,5 за счет резкого возрастания в них содержания органических веществ.
Методы извлечения и изучения жидкой фазы почвы
Большое практическое значение имеет группа методов, в основе которой лежит выделение почвенных растворов из твердой фазы при помощи давления, замещения растворов инертной жидкостью, газами и центрифугированием. Данная группа методов позволяет определить химический состав почвенных растворов не только во время полного насыщения почв влагой, но и когда свободная влага в почве отсутствует, что часто бывает в летние периоды года.
Для выжимания растворов почвенные образцы берут с ненарушенным сложением из прикопок или с помощью бура для определения объемной массы. Если образцы берут с помощью бура, то стаканы закрывают крышкой, а если из прикопок, то их сразу же помещают в полиэтиленовые мешки, которые затем плотно закрывают. В обоих случаях образцы до извлечения почвенного раствора хранят в холодильнике при температуре 0…+20 0С во избежание развития в них микробиологических процессов.
Выделение почвенных растворов методом отпрессования
Для выделения растворов при различной влажности методом отпрессования используются различные модификации приборов, рассчитанные на различный интервал давлений (от 1 до 20000 кг/см2). В почвенных исследованиях, как правило, применяются установки с низким интервалом давлений – от 50 до 250 кг/см2, что позволяет использовать простые рычажные или школьные гидравлические прессы. В прибор небольшими порциями (≈ по 300 г) загружают сырую почву, поверх нее помещают фильтровальную бумагу и затем начинают отжимать почвенный раствор. Давление увеличивают постепенно. После окончания отжима прибор разбирают и заправляют очередной порцией почвы.
Выделение почвенных растворов методом замещения жидкостями
В настоящее время для этих целей используются приборы, в основу которых положено вытеснение почвенных растворов нейтральными жидкостями. Он состоит из пластмассовой трубки длиной около 100–150 см с внутренним диаметром ≈ 4 см. К трубке с помощью пластмассовой муфты присоединена стеклянная воронка. Между нижним концом трубки и муфтой помещается дырчатая пластина из нержавеющей стали, которая с помощью резинки плотно прижимается к трубке. На пластину перед заполнением трубки сырой почвой кладется фильтр. Для вытеснения почвенного раствора трубку равномерно на 2/3 объема заполняют почвой, слегка уплотняя её легким постукиванием. Для сбора почвенного раствора устанавливают приемник. Сверху в трубку наливают вытеснитель (этиловый спирт или диоксан). Этиловый спирт часто для лучшей видимости подкрашивают метиленовой синью. Простота прибора и его дешевизна, возможность работать одновременно с несколькими трубками являются положительными сторонами данного метода.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 164; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!