Ćwiczenie 7
Oznaczanie stopnia zasolenia, chlorki w glebie i kwasowości gleb.
Gleba jest powierzchniową warstwą skorupy ziemskiej powstają w wyniku długotrwałego procesu glebotwórczego ze skały macierzystej charakteryzuje się urodzajnością. Gleba jest ośrodkiem porowatym, heterogenicznym, polidyspersyjnym. Wykazuje poziome zróżnicowanie na tzw. Poziomy genetyczne. Każdy poziom charakteryzuje się specyficznymi właściwościami fizycznymi (np. pojemność wodna, porowatość, ilość części ilastych, materii organicznej ) oraz fizykochemicznymi (np. kationowa pojemność sorpcyjna, zawartość węgla, azotu, węglanu wapnia, odczyn, właściwości buforowe).
A-poziom akumulacyjny (próchniczy)
B- poziom eluwialny (wymywania)
E- poziom iluwialny (wmywania)
C- poziom skały macierzystej
Budowa profilu glebowego
Gleba dobrze wykształcona składa się z :
Substancji mineralnych (45%)
Wody glebowej (25%)
Powietrze glebowe (25%)
Substancje organiczne (5%) - głównie swoiste substancje próchnicze zwane związkami humusowymi
Nieodzownym elementem każdej gleby jest edafon, czyli mikroorganizmy roślinne i zwierzęce. Masa edafonu sięga 1 tony na ha powierzchni gleby i stanowi ok 2,5% glebowej substancji organicznej.
Frakcje stałe gleby, na poziomie koloidalnym, tworzą układ zwany kompleksem glebowym, charakteryzujący się powierzchniowym ładunkiem ujemnym. Dzięki temu kompleks jest w stanie zaadsorbować jony metali i jony wodorowe z roztworu glebowego.
Chemiczną degradację gleb powodują procesy :
Prowadzące do zmiany odczynu gleby, czyli zakwaszania lub alkalizacji,
Naruszenie równowagi składników pokarmowych dla roślin
Prowadzące do akumulacji w glebie pierwiastków śladowych, metali ciężkich i organicznych toksyn , pozostałości pestycydów, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, polichlorowane bifenyle.
Kwasowość gleby oznacza stężenie jonów wodorowych w roztworze glebowym i jest wyrażana najczęściej w milirównważnikach lub milimolach ładunków dodatnich na 100 g gleby. W glebie wyróżniamy kwasowści:
Czynną, spowodowaną obecnością jonów wodorowych pojawiających się w roztworze glebowym po zadaniu gleby wodą
Potencjalną, związaną z tą częścią jonów wodorowych, która jest silniej związana w kompleksie glebowym, dzielimy ją na wymienną (spowodowana jest obecnością jonów wodorowych, które przechodzą do roztworu po zalaniu gleby roztworm soli obojętnej oraz jonów wodorowych powstających w wyniku hydrolizy związków glinu) i hydrolityczną (to ilość jonów wodorowych wypartych z kompleksu glebowego, ilość jonów wodorowych to ilość kwasu który odmiareczkujemy mianowym roztworem zasady sodowej).
Związki zakwaszające środowisko glebowe to zanieczyszczenia gazowe emitowane do atmosfery (ditlenek siarki, tlenki azotu, amoniak). W atmosferze przebiegają procesy w wyniku których powstają kwas siarkowy(VI), azotowy(V) i ich sole w wyniku suchej i mokrej depozycji osiadają na pwierzchni gruntów i wód powierzchniowych. Amoniak w atmosferze ulega uwodnieniu i powstają jony amonowe, które wpływają na proces zakwaszenia, ponieważ zdeponowane w glebach i wodach ulegają nitryfikacji
NH4++2O2=NO3-+H2O+2H+
Kiedy kwasowość gleby wynosi poniżej wartości pH=4,2 w odniesieniu do jakiegoś przedziału czasu, powoduje niekorzystne procesy:
Zubożenie zawartości składników odżywczych (kationów zasadowych)przez ich wypłukiwanie z gleby
Występowanie dysharmonii pokarmowej w zakresie zaopatrzenia roślin w składniki odżywcze
Uwalnianie glinu (który szkodliwie działa na korzenie roślin)
Wzrost mobilności i biodostępności dla roślin metali ciężkich zawartych w glebie
Wypłukiwanie anionów, jonów wodorowych, glinu, metali ciężkich do wód powierzchniowych i podziemnych
Wzrost zakwaszenia powoduje niewłaściwa gospodarka nawozami mineralnymi i organicznymi.
Odczyn gleby wywiera wpływ na kształtowanie wielu jej właściwości decydujących o warunkach wzrostu i rozwoju roślin, wpływa na rozwój i aktywność pewnych grup mikroorganizmów.
pH w glebie to stosunek masy gleby do objętości roztworu wynosi 1:2,5.
Metale ciężkie są przenoszone na dalekie odległości i w takiej formie są one nie dostępne dla roślin, dlatego mikroorganizmy glebowe i makrofauna zmieniają formę metali ciężkich a te są dostępne. Przechodzące jony powodują zakwaszenie gleby. Jednym z zabiegów mających na celu poprawę właściwości gleby jest wapniowanie, które w nadmiernych ilościach uniemożliwiają roślinom pobieranie wody .
Innymi zanieczyszczeniami są pozostałosci pestycydów, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, których połączenia z reguły są bardzo trwałe, nierozpuszczalne w wodzie, silnie odzziałujące z materią organiczną gleb.
Konduktometria polega na pomiarze przewodnictwa elektrolitycznego (kondunktancji) lub oporu roztworu znajdującego się między dwiema elektrodami obojętnymi w warunkach stosowania zmiennego napięcia. Zdolność do przewodnictwa prądu jest jedna z cech elektrolitów. Polega ona na ruchu jonów w zewnętrznym polu elektrycznym, co nazywane jest przewodnictwem elektrolitycznym ( kondunktancją elektrolityczną). Według prawa Ohma natężenie prądu i przepływającego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia E na końcach przewodnika i odwrotnie proporcjonalne do rezystencji R.
i= E/R
w przypadku badania elektrolitów stosuje się zazwyczaj kondunktancję G (przewodnictwo), które jest odwrotnością R.
G=1/R
Jednostką przewodnictwa jest simens (S) 1S= 1Ω-1
Przewodnictwem właściwym K[S/cm} (konduktywnością elektrolityczną) nazywamy odwrotność oporu właściwego:
K=1/ρ=(1/R)*(l/S)
Gdzie:
Ρ- rezystywność charakteryzująca dany materiał, z którego jest wykonany przewodnik.
l/S- jest to przewodnictwo stupa elektrolitu i grubości 1 cm i przekroju 1 cm2. Stosunek l/s [cm-1] nazywa się stałą naczyńka elektrolitycznego lub pojemnościa oporową naczyńka i oznacza się literą k.
K=1/ ρ=(1/R)*k
Lub
G=1/R= K*1/k
W metodzie potencjometrycznej wartością mierzoną jest potencjał elektryczny odpowiedzialnej elektrody, który jest zależny od stężenia (aktywności) oznaczonego jonu w roztworze. Elektroda używana w tych pomiarach to elektroda wskaźnikowa zanurzona w badanym roztworze. Potencjał elektrody wyznacza się na podstawie pomiaru siły elektromotorycznej ogniwa (SEM), którego jednym półogniwem jest elektroda wskaźnikowa, a drugim- elektroda porównawcza, które muszą być w kontakcie elektrycznym. Za zmianę SEM ogniwa jest odpowiedzialna elektroda wskaźnikowa:
SEM=Ewskaz.-odn.
Wielkość potencjału E jest potencjałem półogniwa (elektrody) opisywanym równaniem Nernsta:
E=E0+[(R*T)/(n*F)]* [ln(aMn+/aM0)]
Gdzie:
E0- potencjał normalny elektrody (potencjał w warunkach normalnych i przy aMn+=1
R- stała gazowa- 8,31441 [J*K*mol-1]
T- temperatura bezwzględna
n- liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej
F- stała Faradaya- 96486,7 [C*mol-1]
aMn+- aktywność jonu
aM0- const. =1 (zgodnie z przyjętą zasadą, że stan podstawowy ma aktywność=1)
Jako elektrody odniesienia stosuje się normalną elektrodę wodorową, chlorosrebrową, kalomelową. Istnieje szeroka gama elektrod wskaźnikowych różnego rodzaju przeznaczonych do oznaczania jonów metali (Pb2+, Cd2+), anionów (NO3-, Cl-)- tzw. elektrody jonoselektywne.
Do pomiarów pH potrzebna jest elektroda, której potencjał zależy od stężenia jonów wodorowych. Najbardziej odpowiednia byłaby tu elektroda wodorowa, jednak z praktycznego punktu widzenia stosuje się inne rozwiązanie. Przy pomiarze pH wykorzystuje się elektrodę szklaną w której elementem czułym na obecność jonów wodorowych jest szklana membrana. Zestawia się ją z elektrodą odniesienia, którą zazwyczaj jest elektroda chlorosrebrowa. Potencjał elektrody chlorosrebrowej nie zależy od stężenia Janów wodorowych w roztworze. Przed przystąpieniem do pomiarów należy takie ogniwo skalibrować, wykorzystując roztwory o znanym pH.
Azotan (V) potasu
Po wdychaniu: przejść na świeże powietrze. Jeśli złe samopoczucie nie ustępuje, wezwać
lekarza.
Po kontakcie ze skórą: zdjąć skażoną odzież i przemyć narażone miejsca dużą ilością wody.
Po dostaniu się do oka: oko z podniesionymi powiekami płukać pod bieżącą wodą przez co
najmniej 10 minut.
Po połknięciu: dać dużą ilość wody do wypicia, spowodować wymioty; natychmiast wezwać
lekarza.
Azotan (V) srebra
Uwaga: W pierwszej kolejności należy wyprowadzić poszkodowaną osobę ze skażonego azotanem
srebra środowiska. Ułożyć na lewym boku z głową skierowaną w dół. Ratujący muszą zadbać
również o własne bezpieczeństwo.
Po wdychaniu: zapewnić dopływ świeżego powietrza. Ułożyć poszkodowaną osobę w pozycji
półleżącej. Zapewnić pomoc lekarską
Po połknięciu: w przypadku zatrucia drogą pokarmową przepłukać usta wodą a następnie
spowodować wymioty. Podawać doustnie 10% roztwór tiosiarczanu sodu lub 10% roztwór
siarczanu magnezu oraz mleko, świeże białko, roztwór albuminy. Do chwili odtransportowania do
szpitala choremu zapewnić spokój, pozycję leżącą i ciepło.
Po kontakcie z oczami: przemyć skażone oczy większą ilością letniej wody przez 15-20 minut,
przy wywiniętych powiekach. Przykryć oczy jałowym opatrunkiem. Niezwłocznie zapewnić pomoc
okulisty.
Po kontakcie ze skórą: zdjąć skażone ubranie. Oczyścić mechanicznie skażoną skórę, przemyć
dużą ilością wody, następnie alkoholem oraz wodą z łagodnym mydłem. W przypadku, gdy
podrażnienie skóry nie mija, skonsultować się z lekarzem dermatologiem.
Kwas siarkowy (VI)
Nastepstwa wdychania: zapewnic dopływ świeżego powietrza. Zabezpieczyć przed dalsza ekspozycja
Ułożyć poszkodowaną osobę w pozycji siedzacej lub półleżacej, zapewnić spokój (bezruch)
Wysiłek fizyczny może wyzwolić obrzek płuc.
Utrzymywac dro_nosc dróg oddechowych. Okryc kocem. Zapewnic pomoc lekarska.
Nastepstwa połkniecia: nie wywoływać wymiotów (ryzyko perforacji przełyku, żołądka).
Niezwłocznie wypłukac jamę ustną, podaą wodę do picia. Nie podawac żadnych środków
zobojetniajacych. Natychmiast zasięgnać pomocy lekarskiej.
Kontakt z oczami: przemyć zanieczyszczone oczy dużą ilościa chłodnej, bieżącej wody przez 15-20 minut przy wywiniętych powiekach. Unikać silnego strumienia wody (ryzyko uszkodzenia rogówki).
Zapewnić pomoc okulisty.
Kontakt ze skóra: zdjąć zanieczyszczone ubranie. Przemywać zanieczyszczone miejsca dużą ilością wody. Nie stosować mydła ani środków zobojetniajacych. Założyć jałowy opatrunek. Zapewnić pomoc lekarską.
Chlorek potasu
Po wdychaniu: wyprowadzić poszkodowanego na świeże powietrze. Zalecić mu wydmuchać
nos. W razie pojawienia się problemów udać się do lekarza.
Po kontakcie ze skórą: zdjąć zanieczyszczone ubranie i obuwie. Spłukać wodą. W przypadku
utrzymującego się podrażnienia zasięgnąć porady lekarskiej.
Po dostaniu się do oka: płukać dużymi ilościami wody przez przynajmniej 15 minut od czasu do
czasu podnosząc górną i dolną powiekę. Jeżeli podrażnienie się utrzymuje to zasięgnąć porady
okulisty.
Po połknięciu: podać do wypicia kilka szklanek wody. W przypadku połknięcia większych ilości
zasięgnąć porady lekarza.
Wodorotlenek sodu
Przy k Przy kontakcie z oczami: przepłukać dużą ilością wody przez co najmniej 15 minut przy szeroko odchylonej powiece, natychmiast skontaktować się z okulistą.
Przy kontakcie ze skórą: zmyć dużą ilością wody, natychmiast zdjąć zanieczyszczone ubranie.
Przy spożyciu: podać do wypicia białko jaj kurzych, ewentualnie mleko, unikać wymiotów (możliwość perforacji), natychmiast skontaktować z lekarzem. Nie próbować neutralizować.
Przy wdychaniu: zapewnić dostęp świeżego powietrza, skontaktować się z lekarzem.