Ochrona Środowiska II rok

Patrycja Karbownik

Michał Jurczyk

Sprawozdanie 3

Badanie zawartości CaCO₃

w glebie

Część teoretyczna:

W glebach wytworzonych ze skał organogenicznych (biochemicznych) często większość masy glebowej np.: w rędzinach stanowią węglan wapniowy i magnezowy.

W większości naszych gleb wytworzonych z utworów polodowcowych w poziomach powierzchniowych i podpowierzchniowych węglany na ogół nie występują, natomiast spotyka się je częściej w głębszych poziomach, leżących poniżej 80 - 120 cm, jedynie w nielicznych wypadkach można wykryć niewielkie ilości węglanów w poziomach powierzchniowych, np.: w niektórych czarnych ziemiach, czarnoziemach, glebach brunatnych właściwych i pararędzinach.

Węglany są stosunkowo łatwo rozpuszczalne w wodzie, zwłaszcza zakwaszonej CO₂ dlatego też z biegiem czasu są one przemieszczane w naszych warunkach klimatycznych do głębszych poziomów glebowych, a wierzchnie poziomy ulegają stopniowemu zubożeniu w ten składnik.

Rozpuszczenie CaCO₃ lub MgCO₃ w warunkach naturalnych (a następnie ich przemieszczenie do głębszych poziomów glebowych) przebiega przypuszczalnie wg reakcji: CaCO₃+H₂O+CO₂ -> Ca(HCO₃)₂, MgCo₃+H2O+CO₂->Mg(HCO₃)₂.

Węglany przechodzą w dwuwęglany, które migrują do głębszych poziomów glebowych a tam przy większym stężeniu następuje powtórne ich wytrącenie: Ca(HCO₃)₂-(H₂O+CO₂) -> CaCO₃,

Mg(HCO₃)₂-(H₂O+CO₂) -> MgCO₃

Występowanie węglanów w glebach przeciwdziała zakwaszeniu dlatego też gleby zawierające nawet niewielkie ilości węglanów mają odczyn zbliżony do obojętnego, i w związku z tym nie wymagają wapnowania.

Poza tym obecność węglanów w glebach polepsza ich właściwości fizyczne: zwiększa przepuszczalność gleb ciężkich, zmniejsza lekkich, umożliwia tworzenie się struktury gruzełkowatej.

Występowanie węglanów w glebie można łatwo wykryć polewając ją kwasem solnym ® wydzielenie CO₂, połączone z niej lub bardziej burzeniem się.

Orientacyjna metoda Passona

Próbkę glebową sprawdzamy jakościowo na zawartość węglanów, w tym celu do porcelanowej parowniczki wsypujemy ok.1g gleby i zadajemy kilku kroplami 10%HCl co w przybliżeniu pozwala nam określić zawartość węglanów.

zawartość CaCO₃ reakcja z HCl

poniżej 1% brak burzenia

1-2% słabe nietrwałe burzenie

2-4% wyraźne nietrwałe burzenie

powyżej 5% silne długotrwałe burzenie

Przy zawartości poniżej 1% MeCO₃ do oznaczania ilościowego odważymy 20g gleby roztartej uprzednio w moździerzu i przesianej przez sito o średnicy oczek 1mm. Przy większej zawartości węglanów odważamy odpowiednio mniejsze próbki gleby np. 10g, 5g, 1g itp. Gdyż na aparacie Passona możemy oznaczyć od zera do 1% węglanów w naważce. Aparat Passona składa się z U-rurki, której zamknięte ramię(lewe) ma podziałkę od zera w górnej do jedności w dolnej części rurki. Rurka ta łączy się w górze gumowym wężem z naczynkiem zawierającym 10%HCl oraz ze słoikiem z glebą. Drugie ramię U-rurki ma od dołu odpływ zamknięty ściskaczem. U-rurkę przed przystąpieniem do oznaczania napełniamy do zera wodą wodociągową lub jeżeli chcemy uzyskać wyniki możliwie dokładne roztworem NaCl lub CuSO₄. Roztwory te nie pochłaniają CO₂, natomiast woda może pochłaniać nieznaczne jego ilości.

Odważoną próbkę na wadze półtechnicznej lub analitycznej umieszczamy w szklanym słoiku.

Do naczynka znajdującego się przy korku słoika na końcu gumowego węża wlewamy 10%HCl w takiej ilości, aby zapełnić naczynko nieco poniżej otworów wylewowych. Zamykamy ostrożnie i szczelnie słoik z glebą korkiem, do którego przymocowane jest naczynko z HCL. Podłączamy całość za pomocą węża gumowego do U-rurki napełnionej wodą i ostrożnie przechylamy kwas solny z naczynka do słoika z glebą. W tym momencie jeżeli w badanej próbce są węglany następuje reakcja i wydzielanie się CO₂, a część płynu z lewego ranienia U-rurki zostaje wypchnięta do prawego. W związku z tym należy za pomocą odpływu zaopatrzonego z zaciskacz odprowadzić nadmiar płynu tak aby w obu ramionach U-rurki aparatu słup płynu był na jednakowym poziomie. Glebę z HCl w słoiku trzeba dobrze wymieszać wstrząsając energicznie tak długo aż przestanie wydzielać się CO₂ i płyn w U-rurce nie będzie się już więcej obniżał.

Wyrównujemy w obu ramionach U-rurki płyn przez wypuszczenie nadmiaru z ramienia prawego i odczytujemy z podziałki zawartość węglanów(Ca,) w procentach. W przypadku dużej ilości węglanów w badanej naważce i obniżenia się płynów w ramionach aparatu poniżej skali należy oznaczenie powtórzyć z mniejszą ilością gleby.

Część praktyczna

Celem ćwiczenia jest określenie zawartości CaCO₃ w próbce gleby. Zaczynamy od orientacyjnego zmierzenia zawartości CaCO₃ w glebie. Polega to na skropieniu 2 g gleby 10% HCl. Obserwujemy burzenie się gleby. Burzenie było silne i długotrwałe wiec do pomiarów użyjemy 5 g gleby (wynika z tabeli przekazanej przez prowadzącego zajęcia).

Następnie aparatem Sheiblera przeprowadzamy dokładny pomiar CaCO₃ w badanej próbce. Polega on na wsypaniu 5 g gleby w kolbce, zamknięciu jej szczelnie korkiem z rurka i specjalnym naczynkiem na HCl. Następnie zalewamy glebę kwasem, następuje uwolnienie CaCO₃ i zmiana poziomu na skali aparatu. Po wyrównaniu poziomów odczytujemy wynik, w naszym pomiarze odczytaliśmy 30,33cm³ CaCO₃ (wynik uśredniony z 3 pomiarów, kolejno: 31cm³; 30 cm³; 30 cm³) .

Obliczamy procentowa zawartość CaCO₃ w glebie.

$${\% CaCO}_{3} = \frac{V_{\text{CaCO}_{3}}*k*100\%}{a*1000}$$

V_CaCO3 – objętość wydzielonego CaCO₃

k – współczynnik odnaleziony w tabeli nr 32, (dołączona do notatek zajęciowych) dla naszych warunków (T = 21°C i p = 750mmHg) jest równe 4.17

100% - przeliczenie na procenty

1000. – przeliczenie na gramy

a – naważka gleby w gramach użyta do oznaczenia

${\% CaCO}_{3} = \frac{30,33*4,17*100\%}{5*1000}$ = 2,53%

W badanej glebie występowało CaCO₃ w stężeniu 2,5%

Wnioski

Wartość średnia pomiarów wyniosła 2,5%. Zawartość CaCO₃ w glebie jest mała. Tak mała zawartosc CaCO₃ może być spowodowany intensywnością przesiąkania wody opadowej przez profile, zawartość w niej bezwodnika kwasu węglowego i innych kwasów mineralnych i organicznych (w szczególności kwasów próchnicznych) rozpuszczających węglany. Pewne straty mogą też być spowodowane erozją wodną a także powietrzną.