gr. 2A
Sprawozdanie z przedmiotu: Gleboznawstwo i rekultywacja gleb
Oznaczanie strat prażenia
1. Cel ćwiczenia laboratoryjnego
Oznaczanie strat prażenia jest pomocniczą analizą poprzedzającą badanie innych właściwości gleb, pozwalającą określić odpowiednią naważkę analityczną. Straty prażenia umożliwiają także ocenę przybliżonej zawartości próchnicy w glebie. Metoda oznaczania strat prażenia polega na poddaniu wysuszonej poprzednio próbki glebowej działaniu wysokiej temperatury. Podczas tej operacji materia organiczna zawarta w próbce ulega spaleniu, a jej ilość oblicza się na podstawie ubytku masy. Wnioskowanie o zawartości organicznej na podstawie strat prażenia jest uprawnione tylko w stosunku do bezwęglanowych próbek gleb piaszczystych oraz próbek organicznych. W przypadku innych próbek ubytek masy może być związany z ubytkami wody krystalizacyjnej minerałów ilastych bądź też rozkładem węglanów.
2. Przebieg ćwiczenia
1. Porcelanowe tygle suszono w temperaturze 105°C przez 15 minut, a następnie je zważono
2. Do tygli wsypano próbkę glebową do 3/4 objętości tygli
4. Próbkę prażono w tyglach w temperaturze 105°C przez 45min
5. Tygle z uprażonymi próbkami umieszczono w eksykatorze aż do ostygnięcia
6. Zważono ostygnięte tygle wraz z uprażonymi próbkami glebowymi
3. Wyniki i obliczenia
Tabela 1. Oznaczanie strat prażenia
| Numer tygla | Masa próbki i tygla [g] | Masa tygla [g] | Sp [%] | Średnie Sp [%] |
|---|---|---|---|---|
| przed prażeniem | po prażeniu | |||
| a | b | c | ||
| 1 | 113,63 | 113,12 | 72,09 | 1,23 |
| 2 | 113,66 | 113,15 | 79,04 | 1,47 |
Sp [%]= $\frac{\mathbf{a}\mathbf{-}\mathbf{b}}{\mathbf{a}\mathbf{-}\mathbf{c}}\mathbf{*}\mathbf{100\%}$
gdzie:
a- masa tygla z próbką przed prażeniem,
b- masa tygla z próbką po prażeniu,
c- masa tygla.
Próbka nr 1
Sp[%] = $\frac{113,63g - 113,12g}{113,63g - 72,09g}$ * 100%= $\frac{0,51g}{41,54g}\ $ * 100%= 1,23%
Próbka nr 2
Sp[%] = $\frac{113,66g - 113,15g}{113,66g - 79,04g}$ * 100% = $\frac{0,51g}{34,62g}$ * 100% = 1,47%
4. Wnioski
Zakładając, że uzyskana strata prażenia wynika jedynie ze spalenia materii organicznej i nie nastąpił wzrost masy w wyniku utleniania niektórych pierwiastków, możliwe jest oszacowanie zawartości próchnicy w glebie. Na poziomie zawartości próchnicy w ogólnej masie, która wynosi 1,35% badaną próbkę gleby można zaklasyfikować jako glebę słabo próchniczą
(przedział 1-2% zawartości próchnicy w masie ogólnej). Niska zawartość próchnicy w glebie prowadzi do spadku jej właściwości fizykochemicznych, zaburzeń w pobieraniu składników pokarmowych, osłabienia zdolności gromadzenia wody z opadów atmosferycznych, a w następstwie ograniczenia wzrostu i plonowania roślin uprawnych.
Otrzymane wyniki nie są wiarygodne ze względu na krótszy czas prażenia próbek glebowych w laboratorium, które były prażone 45 minut zamiast 3 godzin oraz ze względu na niższą temperaturę w piecu, która wynosiła 105° zamiast 550°.
Oznaczanie zawartości materii organicznej
1. Cel ćwiczenia laboratoryjnego
Celem ćwiczenia jest określenie zawartości węgla organicznego w badanej próbce gleby. Zawartość węgla organicznego jest miarą ilości materii organicznej w glebach oraz jest wskaźnikiem stopnia jej humifikacji, czyli przekształcenia związków organicznych w próchnicę glebową. Od zawartości próchnicy w glebie zależą jej właściwości fizyczne, chemiczne oraz biologiczne. Próchnica zwiększa pojemność sorpcyjną i buforowość gleby oraz przyczynia się do powstania trwałej struktury gruzełkowatej, a także do poprawy stosunków wodno-powietrznych. Z jej zawartością w glebie jest zazwyczaj skorelowana ilość azotu.
2. Przebieg ćwiczenia
Oznaczenia zawartości materii organicznej w badanej próbce gleby dokonano metodą Tiurina.
1. Z danej gleby, uprzednio wysuszonej na powietrzu, roztartej i przesianej przez sito o średnicy oczek 0,25 mm, odważono 2 próbki o masie 0,5 g każda.
2. Każdą z naważek umieszczono w szklanej kolbie stożkowej o pojemności 250 cm3, a następnie dodano za pomocą dokładnego dozownika 10 cm3 roztworu dichromianu (VI) potasu w kwasie siarkowym (VI) o stężeniu 0,06 mol . dm-3 oraz około 0,005 g siarczanu (VI) srebra jako katalizatora.
3. Dodatkowo sporządzono ,,ślepą’’ próbkę nie zawierającą gleby: do identycznej szklanej kolby odmierzono 10 cm3 roztworu dichromianu (VI) potasu w kwasie siarkowym (VI), oraz dodano ww. katalizator.
4. Wszystkie kolby nakryto lejkami, które pełniły funkcję chłodnicy zwrotnej.
5. Kolby ogrzewano na łaźni piaskowej do zagotowania, a następnie utrzymywano w słabym wrzeniu jeszcze kilka minut. Roztwory zawierające glebę zmieniły barwę z pomarańczowej na ciemno zielony, zaś próbka z samym tylko katalizatorem zachowała pomarańczową barwę, charakterystyczną dla użytego katalizatora - siarczanu (VI) srebra.
6. Po ostudzeniu kolb spłukano lejki oraz szyjki kolb tryskawkami z wodą destylowaną, a następnie dopełniono do znaku wodą destylowaną i delikatnie wymieszano.
7. Do każdej z kolb z roztworem dodano po 4-5 kropel fenantroliny, będącej indykatorem.
8. Sporządzono roztwór soli Mohra Ostatnią: 23,526 g FeSO4 . (NH4)2SO4 . 6H20 rozpuszczono w wodzie destylowanej zawierającej 20 cm3 stężonego H2SO4 (VI) i dopełniono wodą destylowaną do 1 dm3. Za pomocą roztworu KMn04 o stężeniu 0,01 mol . dm-3 ustalono jego stężenie. W tym celu pobrano pipetą 25 cm3 przygotowanej soli Mohra i miareczkowano roztworem KMnO4 o stężeniu 0,01 mol . dm-3, aż do wystąpienia nie zanikającego słabo różowego zabarwienia. Aby zapobiec zmianie stężenia, roztwór chroniony był przed dostępem powietrza.
9. Sporządzonym roztworem soli Mohra o stężeniu 0,006 mol . dm3 dokonano miareczkowania nadmiaru nie zredukowanego K2Cr2O7. ,,Ślepa’’ próbka po wprowadzeniu 42 cm3 roztworu soli zmieniła barwę z pomarańczowej na ciemno zieloną, zaś próbki z glebą miareczkowano do momentu zmiany ich barwy z ciemno zielonej do oliwkowo – zieloną. Nastąpiło to po wprowadzeniu do każdej z kolb 35 cm3 roztworu soli Mohra.
3. Wyniki i obliczenia
a) obliczanie zawartości węgla organicznego w próbce
C [%]=$\frac{\left( \mathbf{a}\mathbf{-}\mathbf{b} \right)\mathbf{*}\mathbf{n}\mathbf{*}\mathbf{0,003}}{\mathbf{c}}\mathbf{*}\mathbf{100}$%
gdzie:
a,b- liczba cm3 soli Mohra użyta do zmiareczkowania próbek: odpowiednio zerowej i badanej,
n- stężenie soli Mohra,
c- naważki próbki glebowej [g],
0,003- ilość węgla [g] reagująca z 1 cm3 soli Mohra o stężeniu 0,137 mol*dm−3
W danym przypadku:
a= 47 cm3
b= 35 cm3
n=0,06 $\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$= 60 $\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}$
c= 0,5 g
C = $\frac{\left( 47\text{cm}^{3} - 35\text{cm}^{3} \right)*60\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}*0,003}{0,5g}*100\% = \mathbf{4}\mathbf{,}\mathbf{32}\mathbf{\ \%}$
b) obliczanie procentowej zawartości próchnicy w glebie, przyjmując, że substancja glebowa zawiera 58%C
%próchnicy= %C*1,724
gdzie:
1,724- współczynnik przeliczeniowy z ilości węgla organicznego na ilość próchnicy przy założeniu, że w próchnicy znajduje się 58% węgla
%próchnicy= 4,32%*1,724=1%
W przypadku badanej próbki gleby ta zawartość wynosi 7,45%
Przeliczanie wyników oznaczeń węgla organicznego obarczone jest błędem, bowiem nie znając struktury frakcyjnej humusu, nie znamy też prawdziwego udział w materii organicznej, a operowanie stałym przelicznikiem jest zawodne.
c) obliczanie zawartości %N w badanej glebie
Zawartość procentową azotu w badanej glebie oblicza się przyjmując, że stosunek węgla organicznego do azotu ogólnego w glebach wynosi 10:1. Stąd w badanym przypadku zawartość
N = 0,432%.
d) obliczanie masy substancji organicznej w warstwie ornej badanej gleby w tonach na hektar, przy założeniu, że masa warstwy ornej na 1 ha wynosi 3000 ton.
7,45 % * 3000 t/ha = 223,5 t/ha
e) obliczenie ilości azotu w warstwie ornej gleby przy takich samych założeniach jak w przypadku substancji organicznej.
0,432% * 3000 t/ha = 12,96 t/ha = 129,6 kg/N
4. Wnioski
Zawartość węgla organicznego w badanej próbce wynosi 4,32 %, zakładając, że jego udział w substancji glebowej wynosi 58% zawartość próchnicy wynosi 7,45%. Wg tablicy Turskiego, 1996: "Zawartość próchnicy w poziomach akumulacyjnych ważniejszych gleb Polski",
może to być gleba brunatna wytworzona z piasków, której zawartość % próchnicy wynosi
0,9-2,2%
Można jednak przypuszczać, że wynik zawartości próchnicy w glebie jest obarczony dwoma rodzajami błędów, pierwszym jest operowanie stałym przelicznikiem, a drugim błąd odczytu zużytej ilości soli Mohra do miareczkowania próbki glebowej i zerowej.
W badanej próbce zawartość azotu wynosi 0,432%. Całkowita ilość N w warstwie ornej większości gleb na ogół waha się w granicach od 0.02 do 0.4%.