Sprawozdanie nr 6
z ćwiczeń laboratoryjnych
Chemicznej analizy zanieczyszczeń
wody, powietrza i gruntów.
Natalia Janczycka
Rok: II OS-CP
Grupa: II
Temat: Właściwości fizykochemiczne gleby.
CZĘŚĆ LITERATUROWA:
Gleba posiada właściwości sorpcyjne, polegające na zatrzymywaniu w niej cząsteczek stałych, niektórych gazów i par, oraz związków chemicznych i jonów. Wyróżniamy 5 rodzajów sorpcji:
• biologiczna: polega na przetwarzaniu składników pokarmowych na własną materię przez organizmy. Po ich obumarciu następuje ponowne ich uwolnienie. Ma to szczególne znaczenie w zapobieganiu wymywania azotu saletrzanego NO3- który nie jest zatrzymywany żadną inną sorpcją;
• mechaniczna: polega na zatrzymywaniu cząsteczek których średnica jest większa niż średnica porów glebowych;
• fizyczna: polega na pochłanianiu gazów, par i związków niedysocjujących przez ich zagęszczenie na powierzchni fazy stałej;
• chemiczna: polega na zatrzymywaniu nierozpuszczalnych soli powstałych w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w glebie.
• wymienna: polega na adsorbowaniu związków dysocjujących przez kompleks sorpcyjnym, z zachowaniem zdolności do wymiany zabsorbowanych jonów z roztworem glebowym [1]. Sorpcja ta jest wykorzystywana przez rośliny które poprzez włośniki korzeniowe wydzielają jony wodorowe, które reagują wymiennie z jonami zasadowymi kompleksu sorpcyjnego.
Dzięki sorpcyjnym właściwością gleby możliwa jest w nich regulacja odczynu, oraz magazynowanie dostarczanych w nawozach składników pokarmowych, właściwości te przyczyniają się również do neutralizacji szkodliwych dla organizmów żywych substancji [2].
Kompleks sorpcyjny to koloidalna część fazy stałej gleby wraz z zaadsorbowanymi wymiennie jonami. Największą rolę w sorpcji pełnia minerały ilaste i próchnica.
Pojemność sorpcyjna gleby jest to ilość wszystkich jonów, jaką może zasorbować gleba, wyrażona w centymolach na 1 kg suchej gleby. Pojemność sorpcyjna gleby waha się od kilku do kilkudziesięciu centymoli na kg i zależy głównie od: ilości minerałów ilastych, rodzaju minerałów, zawartości i jakości próchnicy, oraz pH.
Suma zasad jest to suma kationów zasadowych Ca2+, Mg2+, K+, Na+ zabsorbowanych przez glebę. W centymolach/kg.
Odczyn gleby to stężenie jonów wodorowych w roztworze glebowym. Odczyn gleby gra ważną rolę [1]. Stosunki wodne i powietrzne gleb kwaśnych są z reguły wadliwe, na skutek niestabilności struktury gruzełkowatej. W kwaśnym roztworze glebowym znajdują się duże ilości toksycznego dla roślin glinu, żelaza i manganu; natomiast związki, w skład których wchodzą składniki pokarmowe, przy niskim pH stają się nierozpuszczalne. Ulega także ograniczeniu aktywność biologiczna bakterii i promieniowców, co wpływa na zahamowanie korzystnych przemian związków azotowych [2].
Większość roślin znajduje optimum swojego rozwoju w przedziale pH 6-7 [1]. Rośliny takie jak mak polny, kąkol, oraz pięciornik gęsi to rośliny zasadolubne, natomiast na glebach kwaśnych rośnie paproć i mech. Rośliny te mogą służyć jako wskaźniki odczynu gleby [2].
Odczyn |
pH w 1-molowym KCl |
pH w H2O |
Bardzo kwaśny Kwaśny Lekko kwaśny Obojętny Zasadowy |
<4,5 4,5-5,5 5,5-6,5 6,5-7,2 >7,2 |
<5 5-6 6-6,7 6,7-7,4 > 7,4 |
Kwasowość gleby to stan odczynu znajdujący się poniżej pH 7. Rodzaje kwasowości:
- czynna: jest powodowana przez stężenie wolnych jonów wodorowych w roztworze glebowym [1];
- wymienna: decydują o niej jony wodoru i glinu słabo wiązane przez kompleks sorpcyjny, kwasowość ta ujawnia się pod wpływem działania na glebę roztworem soli obojętnej;
- hydrolityczna: decydują o niej głównie jony wodorowe silnie związane z cząstkami koloidalnymi kompleksu sorpcyjnego, kwasowość ta ujawnia się pod wpływem działania na glebę roztworem soli hydrolizującej zasadowo [3].
Określenie dawek wapna na podstawie kwasowości wymiennej oznaczonej metodą kappena oblicza się ze wzoru:
CaO t/ha = (Hw * 0,028 * 3000) / 1000 = Hw * 0,84
CaCO3 t/ha = (Hw * 0,050 * 3000) / 1000 = Hw * 1,5
|
Gdzie: • Hw - kwasowość oznaczona metodą kappena • 0,028 - liczba gramów CaCO odpowiadająca 1cmol(+) • 0,050 - liczba gramów CaCO3 odpowiadająca 1cmol(+) • 3000- masa(t) dwudziestocentymetrowej warstwy ornej na powierzchni 1 ha • 1000 - zamiana gramów CaCO/CaCO3 na kg [1]. |
LITERATURA:
1. A. Mocek, S. Drzymała, P. Maszner „Geneza, analiza i klasyfikacja gleb” Wydawnictwo Akademi Rolniczej im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu 1997
2. Pod redakcją S. Zawadzkiego „Gleboznawstwo” Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne Warszawa 1999
3. S. Białousz, P. Skłodowski „Ćwiczenia z gleboznawstwa i ochrony gruntów” Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 1999CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA:
Metoda potencjometryczna do oznaczania odczynu gleby.
Zasada Metody: pomiar siły elektromotorycznej elektrody kombinowanej zanurzonej w roztworze glebowym.
Sprzęt i szkło laboratoryjne:
- pehametr - zlewki - cylindry miarowe - tryskawka - kolby pomiarowe - sita - waga |
Odczynniki:
- roztwór KCl o stężeniu 1mol/L - roztwory buforowe - woda destylowana
|
Wykonanie doświadczenia:
- suchą glebę przesiać przez sito
- odważyć 4 próbki gleby po 10g do zlewek o pojemności 50ml
- do dwóch z próbek dodać po 25ml wody destylowanej
- do dwóch pozostałych próbek dodać po 25ml 1-molowego roztworu KCl
- kilkukrotnie zamieszać
- dokonać pomiaru pehametrem w zawiesinie gleby z wodą po 30 minutach, a w zawiesinie gleby z KCl po 60 minutach.
Wyniki:
Próbki z wodą destylowaną:
8,0
8,1
Próbki z roztworem KCl:
7,8
7,8
Podsumowanie:
Wartość pH badanej próby gleby wyniosła 8,5 w roztworze wodnym, oraz 7,8 w roztworze KCl, oznacza to że gleba wykazuje odczyn zasadowy.Metoda Kappena do oznaczania kwasowości hydrolitycznej gleby.
Zasada Metody: Kwasowość hydrolityczna ujawnia się po zadziałaniu na glebę solą hydrolizującą zasadowo, wówczas z kompleksu sorpcyjnego przechodzą do roztworu glebowego praktycznie wszystkie jony H+ i Al3+.
Sprzęt i szkło laboratoryjne:
- mieszadło rotacyjne - waga - zlewki - kolby - lejki - sączki - statywy - pipeta - biureta |
Odczynniki:
- roztwór (CH3COO)2Ca o stężeniu 0,5mol/L i pH 8,2 - roztwór NaOH o stężeniu 0,1mol/L - roztwór fenoloftaleiny o stężeniu 1%
|
Wykonanie doświadczenia:
- do dwóch kolb odmierzyć po 40 g suchej przesianej gleby
- dodać po 100ml 0,5-molowego (CH3COO)2Ca
- wytrząsać na mieszadle rotacyjnym przez godzinę
- przesączyć zawiesinę przez sączek
- pobrać do dwóch kolb po 50ml przesączu
- dodać po 4 krople fenoloftaleiny
- miareczkować 0,1-molowym roztworem NaOH do lekko różowego zabarwienia
Wyniki:
Do miareczkowania próbek zużyto kolejno roztworu NaOH:
1 ml
0,7 ml
śr: 0,85 ml
Kwasowość wymienną obliczamy za pomocą wzoru:
Hw = a * m * 5 * 1,5 cmol(+)/kg gleby)
Hw = 0,85 * 0,1 * 5 * 1,5 = 0,64 cmol(+)/kg gleby
|
Gdzie: • Hw - kwasowość wymienna • a - objętość NaOH zużyta do miareczkowania (ml) • m - molowość NaOH • 5 - współczynnik przeliczeniowy • 1,5 - współczynnik empiryczny Kappena |
Określenie dawek wapna oblicza się ze wzoru:
CaO t/ha = (Hw * 0,028 * 3000) / 1000 = Hw * 0,84
CaO t/ha = 0,64 * 0,84 = 0,54 t/ha
CaCO3 t/ha = (Hw * 0,050 * 3000) / 1000 = Hw * 1,5
CaCO3 = 0,64 * 1,5 = 0,96 t/ha
|
Gdzie: • Hw - kwasowość oznaczona metodą kappena • 0,028 - liczba gramów CaCO odpowiadająca 1cmol(+) • 0,050 - liczba gramów CaCO3 odpowiadająca 1cmol(+) • 3000- masa(t) dwudziestocentymetrowej warstwy ornej na powierzchni 1 ha • 1000 - zamiana gramów CaCO/CaCO3 na kg. |
Podsumowanie:
Kwasowość hydrolityczna badanej próbki gleby wyniosła 0,64 cmol(+)/kg gleby, co oznacza że do zwapnowania tej gleby należy użyć 0,54 t/ha CaO, lub 0,96 t/ha CaCO3.