Sprawozdanie numer 2

Temat: Podatność związków organicznych na biodegradację- część 2

Cel ćwiczenia: Określenie ubytku zawartości fenolu w różnych rodzajach gleb z wykorzystaniem specyficznych wskaźników oraz zbadanie właściwości fizyczno-chemicznych gleb.

Wykonanie ćwiczeń:

1. Oznaczenie kwasowości hydrolitycznej gleby według metody Kappena

Do wykonania ćwiczenia użyto trzech rodzajów gleby: piasek (1), normalna gleba(2), kompost(3). Do 3 kolb odmierzono po 20 g wcześniej przygotowanej gleby. Zawartość zalano 50 cm³ 1 N roztworem octanu wapnia i wszystkie 3 kolby umieszczono na wytrząsarce na 45 minut. Po upływie danego czasu zawartość kolb przesączono do naczyń. Odmierzono odpowiednie objętości przesączu do kolby stożkowej, dodano kilka kropel fenoloftaleiny i miareczkowano 0,1 M roztworem NaOH do trwałego, różowego zabarwienia.

Wyniki:

Tab.1. Ilość NaOH zużyta na miareczkowanie danej gleby

Rodzaj gleby	Objętość przesączu [cm^3]	Ilość NaOH zużyta na miareczkowanie [cm^3]
1	25	0,5
2	25	0,6
3	15	5,3

Obliczenia:

$$\mathbf{Hh = V*5*1,5\ \lbrack}\frac{\mathbf{\text{cmol}}}{\mathbf{\text{kg\ gleby}}}\mathbf{\rbrack}$$

Gdzie:

V- objętość 0,1 M r-r NaOH zużytego przy miareczkowaniu w cm³

5-współczynnik przeliczeniowy na 100 g gleby

1,5-współczynnik empiryczny(poprawka na niepełne wyparcie jonów wodorowych przy jednorazowym traktowaniu gleby roztworem 1N Ca(CH₃COO)₂)

Dla gleby numer 1

$$Hh = 0,5*5*1,5 = 3,75\ \lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$$

Dla gleby numer 2

$$Hh = 0,6*5*1,5 = 4,5\ \lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$$

Dla gleby numer 3

15 cm³ -5,3 cm³

25 cm³ – x

X=8,8 cm³

$$Hh = 8,8*5*1,5 = 66\lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$$

Wnioski:

Z obliczeń wynika, że analizowane gleby mają różną kwasowość hydrolityczną. Kwasowość hydrolityczna metodą Kappena możemy oznaczyć we wszystkich glebach kwaśnych jak i alkalicznych. Najniższą kwasowość zauważono w próbie z piaskiem, równą 3,75 $\lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$, zaś najwyższą w próbie z kompostem, równą 66 $\lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$. Otrzymane wyniki są prawidłowe, gdyż kwasowość hydrolityczna jest większa niż wymienna. Jest tak dlatego gdyż kwasowość hydrolityczna uwzględnia oprócz jonów wodorowych słabo związanych z kompleksem sorpcyjnym również jony wodorowe silnie z nim związane.

1. Obliczenie sumy zasad S w kompleksie sorpcyjnym gleby według metody Kappena

Podobnie jak w ćwiczeniu pierwszym, do 3 kolb wsypano po 10 gram poszczególnych gleb. Zawartość kolb zalano 50 cm³ 0,1 M HCl i odstawiono na wytrząsarkę na 60 minut. Następnie całość przesączono do suchych naczyń, odmierzono do kolb odpowiednie objętości przesączu, dodano kilka kropel wskaźnika Tashiro i miareczkowano 0,1 M NaOH aż do pojawienia się zielonego zabarwienia.

Wyniki:

Tab.2. Ilość NaOH zużyta na miareczkowanie danej gleby

Rodzaj gleby	Objętość przesączu [cm^3]	Ilość NaOH zużyta na miareczkowanie [cm^3]
1	25	23,4
2	25	1,8
3	15	3,3

Obliczenia:

$$\mathbf{S =}\left( \mathbf{V*}\mathbf{N}_{\mathbf{\text{HCl}}}\mathbf{*V}\mathbf{1*}\mathbf{N}_{\mathbf{\text{NaOH}}} \right)\mathbf{*10\ ,\ \lbrack}\frac{\mathbf{\text{cmol}}}{\mathbf{kg\ gleby\rbrack}}$$

Gdzie:

V-objętość wyciągu glebowego w cm³

N_HCl- normalność roztworu HCl użytego do ekstrakcji

V1-objętosć 0,1 M r-r NaOH zużytego przy miareczkowaniu w cm³

N_NaOH- normalność roztworu NaOH użytego przy miareczkowaniu

10-współczynnik przeliczeniowy do przeliczenia na 100 g gleby

Dla gleby numer 1

$$S = \left( 25*0,1*23,4*0,1 \right)*10 = 58,5\ \frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Dla gleby numer 2

$$S = \left( 25*0,1*1,8*0,1 \right)*10 = 4,5\ \frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Dla gleby numer 3

$$S = \left( 15*0,1*3,3*0,1 \right)*10 = 4,95\ \frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Pojemność sorpcyjna gleb

$$T = Hh + S\ \lbrack\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}\rbrack$$

Dla gleby numer 1

$$T = 3,75 + 58,5 = 62,25\ \frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Dla gleby numer 2

$$T = 4,5 + 4,5 = 9\ \frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Dla gleby numer3

$$T = 66 + 4,95 = \ 70,95\frac{\text{cmol}}{\text{kg\ gleby}}$$

Wnioski:

Pod pojęciem pojemności sorpcyjnej (T) należy rozumieć sumaryczną zawartość wszystkich wymiennie sorbowanych jonów łącznie z jonami wodorowymi, jaką jest w stanie zasorbować 100 g gleby. Z powyższych obliczeń wynika, że największą pojemność sorpcyjną gleb można zauważyć dla kompostu i jest ona równa 70,95 cmol/kg gleby, zaś najniższą normalna gleba z wartością 9 cmol/ kg gleby.

1. Właściwości kapilarne gleb

Do trzech szklanych rurek o jednakowej długości i przekroju, z jednym końcem obwiązanym gazą, wsypano po 10 cm trzy rodzaje badanych gleb. Dolny koniec rurki umieszczono w wodzie. Po upływie określonych czasów oznaczono poziom, do którego podniosła się woda.

Wyniki:

Tab.3. Poziom wody po określonym czasie

Rodzaj gleby	Poziom wody po określonym czasie [cm]
	1 minuta
1	10
2	5
3	0

Wnioski:

-właściwości kapilarne gleb zależą głównie od uziarnienia utworu mineralnego gleby, które decyduje o charakterze sił działających na wodę w glebie

-wysokość podsiąku w glebie jest tym wyższa im większy jest udział mikro- i mezoporów w całkowitej objętości przestrzeni wolnych

-podsiąk kapilarny w glebach zależy jest od struktury gleb oraz zawartości substancji organicznych. Woda kapilarna rekompensuje ubytki wody ze strefy korzeniowej

-zjawisko podsiąku kapilarnego w glebie ma duże znaczenie podczas braku opadów( dostępność wody dla roślin)

1. Pojemność wodna

Do trzech cylindrów miarowych wstawiamy leje, umieszczamy w nich sączki a następnie wsypujemy do nich po 50 gram gleby i zalewamy 200 cm³ wody. Po 2 minutach, 5 min oraz 10 odczytano ilość wody jaka wypłynęła z badanej gleby do cylindra miarowego. Z pomiarów obliczono pojemność wodną badanych gleb.

Wyniki:

Tab. 4. Ilość wody, jaka wypłynęła z danej gleby

Czas [min]	Ilość wody [cm^3]
	1 gleba
2	140
5	175
10	180

Obliczenia:

$$\mathbf{PP =}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{1}}\mathbf{-}\mathbf{V}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{m}}\mathbf{*100\%}$$

PP- pojemność wodna gleby, %

V1- objętość wody, jaką zalano glebę, cm³

V2- objętość wody grawitacyjnej, która przeszła przez glebę, cm³

m-masa suchej gleby , g

Dla pierwszej gleby:

$$\mathbf{PP =}\frac{\mathbf{200 - 180}}{\mathbf{50}}\mathbf{*100\% =}\mathbf{40\%}$$

Dla drugiej gleby:

$$\mathbf{PP =}\frac{\mathbf{200 - 165}}{\mathbf{50}}\mathbf{*100\% = 70\%}$$

Dla trzeciej gleby:

$$\mathbf{PP =}\frac{\mathbf{200 - 160}}{\mathbf{50}}\mathbf{*100\% = 80\%}$$

Wnioski:

-gleby różnią się strukturą, dlatego woda przepływała przez nie w różnym tempie

-przepływ wody przez glebę zależy do wielu czynników: wielkość ziaren glebowych, kształt ziaren i wolne przestrzenie między nimi a także ubicie gleby oraz pochłanianie wody przez cząstki glebowe

-najszybciej woda przepłynęła przez piasek, znacznie wolniej przez glebę numer 2, a najwolniej przez kompost

-największą pojemność wodą ma gleba trzecia (80%), najmniejszą gleba pierwsza (40%)

1. Właściwości adsorpcyjne gleby

Przygotowano 4 kolby. Do każdej z kolb włożono lejek z sączkiem a następnie nasypano po 20 gram poszczególnych gleb, przy czym do czwartego lejka wsypano węgiel aktywny. Następnie przez przygotowane sączki przefiltrowano rozcieńczony wodą atrament. Obserwowano różnice w zabarwieniu oraz ilości przesączonej wody przed dane gleby i węgiel aktywny.

Obserwacje:

-najbardziej intensywny kolor przesączu zaobserwowano po przesączeniu wody przez glebę numer 3, następnie przez węgiel aktywny, brak zabarwienia przy glebie numer 1 i 2

-najszybciej przybywało przesączu w cylindrze z gleby numer 1, następnie z gleby numer 2, najwolniej z gleby numer 3

Wnioski:

-badane gleby różnią się przepuszczalnością, najbardziej przepuszczalna była gleba numer 1, czyli piasek, najmniej przepuszczalna gleba numer 3

-sorpcja gleb zależy od zawartości w niej cząstek koloidalnych, ilastych oraz próchnicy. Im cząstki koloidalne mają mniejszą średnicę, tym kompleks sorpcyjny ma silniejsze właściwości

-największe właściwości adsorpcyjne wykazała gleba numer 1 i 2, najmniejsze gleba numer 3.

-węgiel aktywny miał mniejsze właściwości adsorpcyjne niż gleby numer 1 i 2