OZNACZANIE FOSFORANÓW W PRÓBKACH ŚRODOWISKOWYCH

(opracowała J. Borkowska-Burnecka)

I. Fosfor w wodach powierzchniowych i ściekach

Fosfor w postaci różnego typu związków należy do naturalnych składników wód powierzchniowych. Rodzaj i ilość występujących w wodzie połączeń fosforu zależą od ich pochodzenia oraz złożonych przemian, którym one ulegają w wodzie. W wodach naturalnych fosfor może pochodzić z rozkładu substancji organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, z gleb nawożonych nawozami fosforowymi oraz zanieczyszczeń ściekami.

Fosfor jest jednym z podstawowych pierwiastków niezbędnych dla życia a jego udział w kodzie genetycznym poprzez nukleoproteidy oznacza, że fosfor znajduje się w każdej komórce, a więc w każdym najdrobniejszym okruchu materii organicznej. Przeprowadzone badania wskazują, że 1 mg fosforu umożliwia wytworzenie 50‐250 mg biomasy. Organiczne związki fosforu zawarte w biomasie są po jej obumarciu mineralizowane przez drobnoustroje i enzymy do rozpuszczalnych fosforanów.

Źródłem fosforu/fosforanów przenikających do wód ze ścieków są ścieki przemysłowe (wody zużyte w procesach technologicznych i wody chłodnicze np. z zakładów produkujących nawozy sztuczne, zapałki i syntetyczne środki piorące, kopalniane wody dołowe), ścieki bytowo-gospodarcze (wody zużyte w gospodarstwach domowych; przykładowo człowiek wydziela z moczem około 1,5 g P na dobę, który przechodzi do ścieków.), ścieki z rolnictwa (pochodzące z intensywnej hodowli bydła i trzody chlewnej). Stężenie związków fosforu w ściekach surowych kształtuje się w granicach od kilkunastu do kilkudziesięciu mg/dm³. Znaczne ilości fosforu przenikają do wód powierzchniowych poprzez wody opadowe, które spłukują (jest to tzw. spływ powierzchniowy) i wypłukują zanieczyszczenia z powierzchni terenu. Wody opadowe stanowią istotne źródło pierwiastków biogennych (C, N, P) oraz toksycznych związków chemicznych stosowanych do ochrony roślin (pestycydów), które przenikają do wód powierzchniowych niesione wodami spływu powierzchniowego z terenów rolniczych.

Przenikanie do wód powierzchniowych połączeń bogatych w pierwiastki biogenne prowadzi do masowego rozwoju bakterii, glonów i innych roślin, tworząc tzw. zakwity wody. Ten naturalnie przebiegający w przyrodzie proces, przyspieszony nadmiernym wzbogacaniem wód w substancje pokarmowe, nosi nazwę eutrofizacji. Postępująca eutrofizacja zbiorników wodnych powodowana jest nadmierną ilością związków azotu pochodzących ze ścieków i spływów z powierzchni gleby pozostałości nawozów azotowych oraz związków fosforu pochodzących ze ścieków, nawozów fosforowych i środków ochrony roślin. Związki fosforu nie są toksyczne, lecz z uwagi na proces asymilacji fosforanów przez mikroorganizmy są czynnikiem powodującym eutrofizację. Przykładowo - 1g fosforu może spowodować przyrost około 1700 g substancji roślinnej (masy glonów). Proces rozkładu materii komórkowej glonów jest procesem tlenowym, w którym jest on częściowo zużywany na utlenienie azotu do azotanów a częściowo na utlenienie węgla do dwutlenku węgla. Orientacyjne, całkowite zużycie tlenu w tych procesach jest równe 5 g O2/g N i 3 g O2/g C. Duża ilość związków biogennych zawartych w ściekach surowych może spowodować więcej niż pięciokrotne wtórne zużycie tlenu w porównaniu z pierwotnym zużyciem związanym z unieszkodliwianiem substancji organicznych zawartych w ściekach surowych. Stąd też poziom zawartości fosforu w wodzie winien być utrzymywany na odpowiednim poziomie.

Fosfor występuje w wodzie i ściekach w formie rozpuszczonej, w postaci koloidów i zawiesin. Związki fosforu zawarte w wodzie i ściekach dzieli się na trzy główne grupy: ortofosforany, polifosforany i fosfor organicznie związany. Fosfor ogólny jest sumą trzech wymienionych form fosforu. W wyniku hydrolizy i dysocjacji polifosforanów i kwasu fosforowego(V), fosfor może występować w postaci różnych jonów i w kompleksach w zależności od pH. W wodach naturalnych o odczynie obojętnym dominują jony HPO₄^2‐ i H₂PO₄^- oraz H₂P₂O₇^2- i H₂P₂O₇^3-. W wodach powierzchniowych czystych zawartość fosforu waha się w granicach 0,01 - 0,1 g PO₄^3-/m³.

Poziom stężenia fosforu może być obniżany, zarówno chemicznymi jak i biologicznymi metodami oczyszczania. Związki fosforu występujące w układach koloidalnych mogą być usuwane w procesie koagulacji objętościowej. Inną metodą usuwania fosforu jest wytrącanie trudnorozpuszczalnych osadów fosforanów wykorzystując do tego celu m.in. jony wapnia, glinu i żelaza. Nieorganiczne formy fosforu zawarte w ściekach przekształcane są w trudno rozpuszczalne osady fosforanów metali, a jednocześnie w wyniku hydrolizy powstają wodorotlenki metali (Fe(OH)₃, Al(OH)₃), które wiążą strącone fosforany metali i inne substancje zawieszone w ściekach, w tym również fosfor związany organicznie.

Najczęściej stosowane do tego celu są:

- wapno w postaci CaO lub Ca(OH)2 i Mg(OH)2,

- siarczan glinu,

- chlorek żelaza(III),

- siarczan żelaza(II).

II. Zawartość i formy fosforu w glebie.
Ogólna zawartość fosforu w warstwie ornej gleb uprawnych waha się najczęściej od 0,03 do 0,15% i zależy od rodzaju skały macierzystej, stopnia jej zwietrzenia oraz zawartości materii organicznej, która zawiera 0,5-0,7% P. Związki fosforu w glebie występują w formie organicznej i mineralnej. W glebach mineralnych przeciętnie 30-40% fosforu ogólnego znajduje się w związkach organicznych, a pozostałe 60-70% w połączeniach mineralnych. Związki organiczne zawierające fosfor to głównie: fityna i jej pochodne, fosfolipidy i kwasy nukleinowe. Fosfor w wyniku mineralizacji jest uwalniany z tych połączeń, a intensywność tego procesu zależy od stosunku węgla do fosforu w glebie. Im ten stosunek jest mniejszy, tym uruchamianie fosforu ze związków organicznych jest większe.

Ze względu na dostępność fosforu dla roślin wyróżnia się trzy formy tego składnika w glebie: fosfor aktywny, fosfor ruchomy i fosfor zapasowy.

Fosfor aktywny występuje w roztworze glebowym w formie jonów pochodzących z dysocjacji kwasu ortofosforowego: PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-. W glebach o pH 4,5-7,0 przeważają w roztworze glebowym jony H₂PO₄^-, które są bezpośrednio pobierane przez korzenie roślin.

Fosfor ruchomy to najczęściej związki rozpuszczalne w słabych kwasach, takie jak: świeżo strącone bezpostaciowe fosforany glinu i żelaza (AlPO₄, FePO₄), wodorofosforany wapnia i magnezu (CaHPO₄, MgHPO₄), fosforan ośmiowapniowy (Ca₄H(PO₄)₃ • 3 H₂O), wiwianit Fe₃(PO₄)₂ • 8 H₂O, fosfor zaadsorbowany na powierzchni uwodnionych tlenków glinu i żelaza, minerałów ilastych, substancji organicznej oraz cząsteczkach CaCO₃. Należą tu także niektóre związki organiczne, takie jak fityna, fosfolipidy oraz kwasy nukleinowe. Fosforany te stanowią około 10% całkowitej zawartości fosforu.

Fosfor zapasowy to różnego rodzaju apatyty (np. Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, Ca₁₀(PO₄)₆F₂, Ca₁₀(PO₄)₆Cl₂), waryscyt AlPO₄ • 2 H₂O, strengit FePO₄ • 2 H₂O, fosforyty (Ca₃(PO₄)₂) i inne związki.

II.1. Przemiany fosforu w glebie.
Fosfor aktywny, występujący tylko w roztworze glebowym, jest bezpośrednio dostępny dla roślin. Jego stężenie jest jednak zbyt niskie dla zaspokojenia potrzeb pokarmowych roślin (0,3-3,0 mg P • dm^-3, co stanowi od 1 do 3 kg P • ha^-1), które pobierają go w granicach 30-60 kg P • ha^-1. W czasie wegetacji zachodzi więc wielokrotne uruchamianie fosforu do roztworu glebowego, najczęściej z ruchomych form tego składnika. Formy te pozostają w stanie szybko ustalającej się równowagi z fosforem aktywnym. Następuje to w wyniku procesów desorpcji z powierzchni cząstek stałych gleby i rozpuszczania związków fosforu. Ilość uruchamianego fosforu zależy od odczynu, ale także od wilgotności i zawartości materii organicznej w glebie. Najwięcej fosforu ruchomego, nazywanego powszechnie przyswajalnym, znajduje się w glebach o odczynie lekko kwaśnym. Na glebach o odczynie kwaśnym, bardzo kwaśnym lub alkalicznym, dochodzi do uwsteczniania fosforu, czyli spadku jego przyswajalności dla roślin. Procesowi temu ulegają związki fosforu dostarczane w postaci nawozów mineralnych, głównie w formie Ca(H₂PO₄)₂. W środowisku obojętnym i zasadowym dochodzi do powstawania fosforanów wapnia np. Ca₃(PO₄)₂, trudno dostępnych dla roślin. W środowisku kwaśnym uwstecznienie polega na powstaniu fosforanów żelaza i glinu.

W miarę upływu czasu strącone fosforany mogą przybierać formy krystaliczne, takie jak waryscyt i strengit (starzenie się fosforanów), stanowiące fosfor zapasowy. W związku z tym, aby zapewnić właściwe działanie nawozów fosforowych ważne jest utrzymanie właściwego odczynu gleby poprzez systematyczne jej wapnowanie. Rolę ochronną w procesie powstawania związków fosforu trudno dostępnych dla roślin pełni w glebie częściowo materia organiczna. Wynika to z możliwości tworzenia różnych połączeń chelatowych z jonami na przykład Ca²⁺, Al³⁺, zapobiegając w ten sposób powstaniu związków trójwapniowych lub fosforanów glinu. Niezależnie od uwsteczniania mogą występować niewielkie straty fosforu poza środowisko glebowe. Jednakże w odróżnieniu od azotu fosfor jest pierwiastkiem mało ruchliwym w glebie i na ogół pozostaje w tej warstwie gleby, do której został wprowadzony z nawozami. Zmienia on jedynie swoją formę chemiczną na mniej lub bardziej dostępną dla rośliny. W pewnych warunkach część fosforu może ulec jednak wymyciu lub przemieszczeniu z fazą stałą gleby w głąb profilu pod wpływem opadów, szczególnie na glebach zawierających duże ilości substancji organicznej lub na glebach kwaśnych i bardzo lekkich. Szacuje się, że straty te wynoszą średnio ok. 0,4-0,5 kg P na rok z hektara

Fosfor jest obok potasu i azotu podstawowym składnikiem plonotwórczym, pełni bowiem jedną z najważniejszych funkcji w metabolizmie roślin, zwłaszcza w początkowych fazach rozwojowych. Jego zawartość w formie dostępnej w glebie jest jednym z podstawowych czynników decydujących o żyzności gleby i służy do oceny potrzeb nawożenia roślin. Pierwiastek ten wpływa w sposób istotny na szybkość wzrostu systemu korzeniowego rośliny, co w konsekwencji decyduje o zdolności rośliny do pobierania wody i składników pokarmowych z gleby. Zawartość fosforu w glebie wpływa na wzrost aktywności mikrobiologicznej i biochemicznej gleby, tym samym na przemiany i dostępność innych składników pokarmowych [Lemanowicz].

. Zależność miedzy zawartością fosforu i azotu w glebach jest zaliczana do najważniejszych interakcji fosforu z innymi składnikami pokarmowymi. Stan odżywienia rośliny azotem decyduje o pobieraniu fosforu. Związki zawierające fosfor biorą udział w prawie wszystkich etapach przemian substancji azotowych, dlatego też zachowanie właściwego stosunku azotu do fosforu w odżywianiu się roślin jest jednym z podstawowych warunków prawidłowego przebiegu procesów metabolicznych. Większość stosowanych nawozów mineralnych zawiera fosfor, a stosowane zabiegi agrotechniczne bardzo często zmieniają naturalny obieg fosforu w przyrodzie. Gleby prawidłowo nawożone nawozami fosforowymi zawierają 0,1‐0,2 mg P₂O₅/L.

Właściwością fosforanów jest ich prawie całkowita immobilność. Fosforany rozpuszczalne w wodzie, a do nich należy superfosfat, nie przemieszczają się w glebie i pozostają na jej powierzchni, dlatego chemicy rolni zalecają przeorywanie superfosfatu, aby rośliny mogły z niego pobrać fosfor. W najbardziej dogodnych warunkach rośliny nie mogą pobrać więcej niż 30% dostarczonego fosforu, reszta pozostaje w glebie i ulega uwstecznieniu (fiksacji). Badania z izotopowym fosforem ³²P wykazały, że promieniotwórczy superfosfat intensywnie nawadniany jest wykrywalny w profilu glebowym zaledwie do głębokości jednego centymetra.

II.2. Oznaczanie przyswajalnych form fosforu w glebie

Powszechnie stosowaną metodą jest chemiczna metoda laboratoryjna. Polega ona na wyekstrahowaniu składników przyswajalnych z gleby za pomocą specjalnych roztworów, najczęściej buforowych. W przypadku fosforu i potasu stosuje się mleczanowy roztwór buforowy o pH 3,55. Roztwór ten otrzymuje się przez rozpuszczenie mleczanu wapniowego kwasem solnym. Roztwór ten jest dobrze zbuforowany zarówno w stosunku do jonów wodorowych, jak i wapniowych, a więc czynników wpływających w dużej mierze na rozpuszczalność fosforu w glebie. Obecność jonów wapnia ogranicza rozpuszczanie się związków próchnicznych, co zapewnia, że przesącz jest na ogół bezbarwny. Jest to niezbędne do oznaczeń kolorymetrycznych. Dostępne formy fosforu w glebie takie jak Ca(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, Mg(H₂PO₄)₂, MgHPO₄, K₂HPO₄ i itp. rozpuszczają się w kwasie mlekowym i powstaje kwas ortofosforowy oraz mleczany wapnia, magnezu, potasu i amonu. W roztworze ekstrakcyjnym mogą rozpuszczać się również proste organiczne związki fosforu. Powstały kwas ortofosforowy, który przechodzi do roztworu ekstrakcyjnego ze związków mineralnych i organicznych gleb, oznacza się kolorymetrycznie.

III. Zasada spektrofotometrycznego oznaczenia jonów fosforanowych metodą błękitu fosforomolibdenowego

Jony ortofosforanowe tworzą z molibdenianem amonu w kwaśnym środowisku kwas molibdenofosforanowy H3[P(Mo3O10)4] o żółtym zabarwieniu. W wyniku redukcji tego kwasu powstaje błękit fosforomolibdenowy o przybliżonym wzorze (NH₄)₃P(Mo₃O₇)₄. Do redukcji stosuje się hydrazynę, kwas askorbinowy, chlorek cyny(II), siarczany(IV) i inne reduktory.

W oznaczaniu przeszkadzają: krzemionka w postaci jonowej w stężeniu powyżej 25 mg/dm³, arseniany(V), duże ilości chlorków, azotany(III), jony Fe(III) powyżej l mg/dm³, jony Fe(II) powyżej 100 mg/dm³, związki organiczne mętność, barwa. Wpływ krzemionki można wyeliminować np. przez rozcieńczenie próbki. Wpływ żelaza można usunąć przez odpowiednie rozcieńczenie próbki lub dodanie roztworu wersenianu. Mętność usuwa się przez odwirowanie lub przesączenie próbki. Związki organiczne, barwę w zależności od rodzaju oznaczanych fosforanów, eliminuje się na drodze mineralizacji próbki lub przez odpowiednie rozcieńczenie.

IV. Wykonanie oznaczenia

1. Oznaczanie fosforanów metodą błękitu fosforomolibdenowego

Przygotować roztwór wzorcowy roboczy (A) diwodorofosforanu potasu (KH₂PO₄), zawierający 0,01 mg PO₄/ cm³. W tym celu do kolby miarowej o poj. 100 cm³ odmierzyć 1,00 cm³ roztworu wzorcowego podstawowego, dopełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać. Roztwór jest nietrwały. Należy go przygotować bezpośrednio przed wykonaniem oznaczenia.

Sporządzenie krzywej wzorcowej:

Do sporządzenia krzywej wzorcowej przygotować 7 kolbek miarowych o pojemności 50 cm³ i wprowadzić do nich odpowiednio: 0,0 (próba zerowa); 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 i 5,0 cm³ roztworu wzorcowego roboczego (A). Do każdego wzorca roboczego dodać 5,0 cm³ roztworu molibdenianu(VI) amonu, a następnie 1,0 cm³ roztworu chlorku cyny(Il) i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Po upływie 10 min ale przed upływem 20 min zmierzyć absorbancję barwnego roztworu przy długości fali λ = 690 nm, stosując roztwór próby zerowej jako odnośnik.

2. Oznaczanie fosforanów w próbkach środowiskowych

Oznaczanie fosforanów w wodach powierzchniowych i ściekach:

Ciekłą próbkę wody rzecznej lub ścieków po pobraniu zakwasić do pH 2 przy pomocy kwasu solnego. Przed pomiarem próbkę przesączyć przez twardy lub średni sączek. Wykonać oznaczenie fosforanów dla różnych objętości próbki - dobrać optymalną objętość (analizując od 0,5 do 5 cm³ próbki) dla każdego z badanych roztworów. Do kolbki miarowej o pojemności 50 cm³ wprowadzić próbkę badanego roztworu, dodać 5,0 cm³ roztworu molibdenianu(VI) amonu, a następnie 1,0 cm³ roztworu chlorku cyny(Il) i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Po upływie 10 min., ale przed upływem 20 min. zmierzyć absorbancję barwnego roztworu przy długości fali λ = 690 nm, stosując roztwór próby zerowej jako odnośnik. Jeżeli zawartość fosforanów przy objętości próbki 20 cm³ będzie zbyt mała do pomiaru należy wykonać oznaczenie dla takiej objętości próbki metodą dodatków wykonując pomiary dla co najmniej 4 punktów (np. 0; 1; 2; 3 cm³ dodatku - roztworu roboczego fosforanu).

Oznaczanie zawartości fosforu w glebie

Odważyć ok. 1 g powietrznie suchej gleby, naważkę przenieść do plastikowego pojemnika z zakrętką. Dodać 30,0 cm³ buforu ekstrakcyjnego (mleczan wapnia w kwasie solnym) i wytrząsać 60 min. Roztwór przesączyć przez sączek, pierwsze partie przesączu odrzucić. Pobrać pipetą 5 cm³ przesączu, wprowadzić do kolby o pojemności 25,0 cm³, dodać 2,50 cm³ roztworu molibdanianu amonu i 0,5 cm³ roztworu chlorku cyny(II). Uzupełnić wodą destylowaną do kreski i po 10 min zmierzyć absorbancję roztworu. Wykonać pomiary dla trzech równoległych oznaczeń (3 odważki gleby) i ślepej próby (bufor ekstrakcyjny). Wynik wyrazić w g P₂O₅/kg gleby.

3. Chemiczne usuwanie fosforanów solami glinu, żelaza i wapnia

W kolbie o pojemności 100 cm³ przygotować roztwór wodorofosforanu(V) amonu o stężeniu 0,85 mmol dm^-3. Do 4 probówek plastikowych z korkiem (0, a, b, c) wprowadzić po 10 cm³ wodnego roztworu wodorofosforanu(V) amonu o stężeniu 0,85 mmol dm^-3. Następnie do trzech z nich dodać odpowiednio po 0,400 g następujących soli:

a. AlCl₃·6H₂O,

b. FeCl₃·6H₂O,

c. CaCO₃.

Otrzymane mieszaniny wytrząsać przez 20 min (lub zastosować łaźnię US), po czym wstawić do wirówki i wirować 10 min przy szybkości 5000 obr./min. W roztworze wodorofosforanu(V) amonu bez koagulanta (probówka `0') oraz w roztworach otrzymanych po odwirowaniu osadów oznaczyć zawartość fosforanów stosując metodę błękitu fosforomolibdenowego. W tym celu pobrać po 0,5 cm³ roztworu, wprowadzić do kolby o pojemności 50 cm³, dodać 5 cm³ roztworu molibdenianu(VI) amonu, 1,0 cm³ roztworu chlorku cyny(II) i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Po upływie 10 min zmierzyć absorbancję przy długości fali λ = 690 nm. Pomiar absorbancji wykonać 3 razy dla każdego roztworu. Określić efektywność zastosowania badanych substancji chemicznych do usuwania jonów fosforanowych z roztworów.

V. Sprawozdanie i zagadnienia do kartkówki:

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Wstęp teoretyczny (do 1 strony) dotyczący zagadnień związanych z tematem ćwiczenia.

2. Dane eksperymentalne - opis eksperymentów i zebrane w tabelach wyniki wszystkich pomiarów.

3. Obliczenia, graficzne przedstawienie wyników - wykres krzywej wzorcowej, tabele z obliczonymi stężeniami fosforu, analiza statystyczna (o ile jest to możliwe).

4. Podsumowanie i wnioski.

Zagadnienia do kartkówki

Chemia fosforu - występowanie, formy jonów fosforanowych, rozpuszczalność fosforanów, fosfor nieorganiczny i fosfor organiczny, obieg fosforu w przyrodzie.

Naturalne i antropogeniczne źródła fosforanów.

Podstawy fizykochemiczne stosowanego oznaczenia fosforu.

Metody usuwania fosforanów.

Nawozy mineralne.

Fosforany a zjawisko eutrofizacji.

VI. Literatura

1. Z. Marczenko, M. Balcerzak, Spektrofotometryczne metody w analizie nieorganicznej. PWN Warszawa 1998

2. Ćwiczenia z chemii środowiska. Praca zbiorowa pod red. E. Szczepaniec-Cięciak i P. Kościelniaka, Skrypt Uniwersytetu Jagiellońskiego nr. 733 t. 2 i 3, Kraków 1995.

3. W. hermanowicz, J. Dojlido, W. Dożańska, B. Koziorowski, J. Zerbe, Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Arkady Warszawa 1999.

4. Chemia: związki fosforu w chemii, rolnictwie, medycynie i ochronie środowiska. Praca zbiorowa. Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu 2008 Nr 4 (1204). Wrocław 2008.

5. C. Forsberg, Eutrofizacja Morza Bałtyckiego. Środowisko Morza Bałtyckiego. Zeszyt 3. Wersja elektroniczna.

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI WĘGLA ORGANICZNEGO W GLEBIE

(opracowała J. Borkowska-Burnecka)

I. Wprowadzenie

Pierwotnym źródłem glebowej materii organicznej są martwe szczątki roślinne, wtórnym źródłem są ciała obumarłych zwierząt. W lasach materiał organiczny pochodzi głównie z opadu roślinnego warstwy drzew i krzewów, opadu roslin runa oraz obumierających podziemnych części roślin. Na polach uprawnych głównym źródłem próchnicy glebowej są resztki pożniwne oraz nadziemne i podziemne obumierające części roślin. Na terenach naturalnych roczny dopływ materii organicznej do gleby wraz z opadem roślinnym jest zbliżony do rocznego rozkładu tej materii. Na terenach zagospodarowanych bilans materii organicznej jest ujemny.

Rzeczywistą zawartość węgla w glebie najczęściej oznacza się poprzez pomiar ilości CO₂ wydzielonego podczas spalania określonej masy próbki. W nowoczesnych laboratoriach gleboznawczych pomiary te, wykonywane z wykorzystaniem autoanalizerów, są zautomatyzowane i umożliwiają analizę dużej ilości próbek w krótkim czasie. Inną metodą oszacowania ilości węgla organicznego w glebie jest metoda z wykorzystaniem dichromianu potasu jako utleniacza w środowisku silnie kwaśnym.

3 C_org + 2 Cr₂O₇^2- + 16 H⁺ = 3 CO₂ + 4 Cr³⁺ + 8 H₂O

Ilości zużytego dichromianu określa się poprzez odmiareczkowanie jego nadmiaru przy pomocy mianowanego roztworu soli Mohra ( Fe(NH₄)₂SO₄·6H₂O) w obecności kwasu fenyloantranilowego jako wskaźnika.

Chromianometryczna metoda oznaczenia zawartości węgla organicznego oparta jest na założeniu, że węgiel w glebowej materii organicznej występuje na zerowym stopniu utlenienia. Podczas działania dichromianu na próbkę utlenieniu mogą ulegać również takie jony jak np. Fe²⁺ , Mn²⁺, Cl^-. Tak więc w przypadku gleb zasolonych wynik może być zawyżony. Jednocześnie rzeczywisty stopień utlenienia węgla może być inny, w zależności od rodzaju gleby, co może powodować dalsze błędy oznaczenia. Kolejną przyczyną niedokładności wyników może być niepełne utlenienie próchnicy glebowej podczas eksperymentu (niska temperatura, krótki czas).

II. Wykonanie oznaczenia

Utrzeć w moździerzu kilka g próbki. Z utartego materiału odważyć 0,5 - 0,8 g, naważkę przenieść do kolby stożkowej, dodać 0,5 mL roztworu Ag₂SO₄ jako katalizatora i 10,00 mL mieszaniny dichromianu potasu z kwasem siarkowym(VI). Próbką zerową może być prażony piasek lub pumeks. Kolbę nakryć lejkiem i ogrzewać, utrzymując stan niezbyt intensywnego wrzenia roztworu przez 5 min. Opłukać lejek i szyjkę kolby wodą destylowaną, dodać 3-5 kropli kwasu fenyloantranilowego i miareczkować nadmiar dichromianu roztworem soli Fe(II) do zmiany barwy z wiśniowej na zieloną. Oznaczenie powtórzyć 3-4 razy. Obliczyć zwartość węgla organicznego w badanej próbce i wyrazić ją w g kg^-1.

III. Literatura

1. R. Bednarek, H. Dziadowiec, U. Pokojska. Z. Prusinkiewicz, Badania ekologiczno-gleboznawcze. PWN Warszawa 2004.

2. J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemiczne metody analizy ilościowej. t. 2, PWN Warszawa 1997.

6

---