4.7. Методы анализа состава почв

Почвы - сложный аналитический объект, включающий неорганические (минеральные) и органические (гумус) вещества, которые могут находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Анализ содержания в почвах газов, жидкостей и растворимых веществ (ионов) сводится к их извлечению и анализу методами, описанными в разделах 4.1 - 4.6. Часто определяемые твердые вещества посредством химических реакций переводят в жидкое состояние. Такой процесс, а также процесс извлечения из почв ионов, называется получением почвенной вытяжки [2].

Анализ содержания в почвах твердых веществ без преобразования их агрегатного состояния используется редко. При этом применяют методы: атомно-эмиссионного спектрального анализа с электротермическим возбуждением или атомизацией твердой пробы; инверсионная вольтамперометрия с растворением твердого вещества из электрода; γ - спектроскопия, используемая для определения концентраций радиоактивных веществ.

Рассмотрим примеры определения различными методами содержания в почве некоторых веществ.

Для определения подвижного (в виде ионов) железа в почве получают сернокислую почвенную вытяжку путем встряхивания 10 г почвы в 100 мл 0,5М H₂SO₄.

Определение состава твердых веществ возможно методами атомно-эмиссионного спектрального анализа с электротермическим возбуждением. Суть этих методов заключается в возбуждении излучения исследуемого вещества при помощи дуговых и искровых электрических разрядов между парой электродов. Спектр полученных излучений имеет однозначную связь с составом исследуемого вещества.

Электроды представлены на рис. 56. Обычно их изготавливают из графита, спектр которого беден линиями излучения. В углублении одного из электродов помещают смешанную с порошком графита пробу твердого вещества. Второй электрод в виде конусообразного стержня называют противоэлектродом. В пространстве между электродами образуется плазма, состоящая из атомов, ионов и свободных электронов с температурой до 5000 К в дуге и 40000 К в искре. Спектры плазмы состоят из большого числа линий излучения с различными длинами волн видимого и УФ диапазонов. Методы позволяют определять содержание в почвах Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Mn, V, Cr, C и т.д.

Содержание нитрат- ионов NO₃^- в почвах удобно контролировать с помощью нитрат- селективного электрода. Серийно выпускаемый нитрат- селективный электрод ЭМ-NO3-01 выполняет электродную функцию в интервале рNO₃ от 0,4 до 4,0 при рН 2,0 - 9,0.

Для извлечения NO₃^- из почвы 20 г пробы помещают в колбу, приливают 50 мл 1М раствора K₂SO₄ и перемешивают на механическом встряхивателе 3 мин. Затем измеряют электрический потенциал нитрат- селективного электрода относительно хлоридсеребряного электрода сравнения. По заранее построенному градуировочному графику определяют рNO₃ исследуемой пробы почвы.