Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт химии и экологии

Кафедра фундаментальной химии и методики обучения химии

Реферат

по направлению Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность

На тему «Использование химических добавок для активации биодеструкции отходов серы в почвенных биоценозах»

Выполнил:

Кропачева М.В.

Проверил:

Огородникова С.Ю.

Киров 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы стало закрепление полученных теоретических и практических знаний, полученных в ходе написания магистерской диссертации.

При написании реферата были поставлены следующие задачи:

1. Систематизировать и обобщить материалы, наработанные при изучении объекта исследования - химических добавок, использование которых приводит к активации биодеструкции отходов серы в почвенных биоценозах.

2. Описать методики для проведения необходимых анализов по теме магистерской диссертации.

3. Сформулировать выводы.



1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сера является одним из важнейших элементов минерального питания растений. Среднее содержание серы в растениях составляет 0,17%. Этот элемент входит в состав белков, витаминов, ферментов, полиаминов и некоторых других биологически активных соединений. Оптимальное обеспечение культурных растений доступными формами серы способствует формированию устойчивости к действию неблагоприятных экологических факторов (засуха, радиация, повышенные или пониженные температуры). В условиях выраженного дефицита серы нормальное развитие растений невозможно. При достаточном обеспечении серой повышается эффективность фотосинтеза, улучшается усвоение азота, снижается накопление в растительной продукции нитратов и нитритов.

Растения усваивают серу преимущественно в форме сульфатов, однако в почвах основная часть этого элемента находится в виде недоступных для растений медленно минерализуемых органических соединений. Ежегодно вместе с урожаем из пахотных земель выносится 30…60 и более кг/га серы. Особенно большой вынос серы характерен для посевов крестоцветных. До недавнего времени потери серы полностью компенсировались за счет органических и минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, калимагнезия и др.), однако с 90-х годов прошлого века использование всех видов удобрений, кроме концентрированных азотных, резко сократилось. Результатом отказа от серосодержащих удобрений стал развивающийся дефицит подвижных форм этого элемента в пахотных почвах. Следует отметить, что дефицит серы в почвах обусловлен не только изменением системы использования удобрений, но и сокращением выбросов оксидов серы в атмосферу. Согласно исследованиям, в настоящее время до 25…64% пахотных земель нечерноземной зоны характеризуются низким содержанием подвижной серы, что неизбежно отражается на общей урожайности выращиваемых культур. У растений симптомы дефицита серы напоминают симптомы дефицита азота, в связи с этим вместо того, чтобы вносить в почвы серосодержащие удобрения, увеличиваются дозы азотных удобрений. Это приводит к накоплению в растительной продукции нитратов, непроизводительному расходу азотных удобрений, повышению себестоимости продукции. Складывающаяся ситуация повышает актуальность исследований, направленных на выявление наиболее рациональных путей обеспечения сельскохозяйственных земель подвижными формами серы.

В последнее время появились исследования, обосновывающие возможность и эффективность использования молотой серы в качестве источника растворимых сульфатов. Под влиянием микроорганизмов, вносимая в почву сера, окисляется до сульфатов, которые легко усваиваются высшими растениями. Процесс окисления серы почвенными микроорганизмами протекает относительно медленно (несколько месяцев), поэтому вносимая в почву сера может рассматриваться как удобрение пролонгированного действия. Чем тоньше помол серы, тем быстрее происходит ее окисление. В отличие от молотой серы, сера, вносимая в почву в форме растворимых сульфатов, относительно слабо закрепляется и быстро вымывается в нижние горизонты почвенного профиля, кроме того, хорошо растворимые сульфаты в условиях высоких концентраций могут проявлять негативное воздействие на корневую систему растений. В этом отношении молекулярная сера в качестве удобрения имеет определенные преимущества.

Интерес к возможности использования молотой серы для восполнения дефицита этого элемента в почвах обусловлен и тем, что этот продукт является самой концентрированной из всех возможных форм, пригодных для использования. Применение серы в качестве удобрения будет способствовать решению весьма актуальной экологической проблемы - рациональной утилизации отходов серы, образующихся при переработке углеводородного сырья, а также в процессе коксохимического, металлургического и энергетического производства.

В ходе практического эксперимента было изучено влияние молотой серы на рН почвенных растворов и содержание в них подвижных форм этого элемента. Производилась оценка влияние других компонентов минеральных и органических удобрений на интенсивность окисления серы в почвах.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе эксперимента были использованы следующие методики.

1. Pн согласно ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО

Образцы почвы, поступающие на анализ, доводят до воздушно-сухого состояния, измельчают, пропускают через сито с круглыми отверстиями диаметром 1-2 мм и хранят в коробках или пакетах. Пробу на анализ из коробки отбирают ложкой или шпателем, предварительно перемешав почву на всю глубину коробки. Из пакетов почву высыпают на ровную поверхность, тщательно перемешивают, распределяют слоем не более 1 см. Пробу на анализ отбирают не менее чем из пяти мест. Масса пробы - 30 г.

Для проведения анализа применяют:

- рН-метр или иономер с погрешностью измерения не более 0,1 рН;

- электрод стеклянный для определения активности ионов водорода;

- электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792-72 или аналогичный;

- линию автоматическую АЛП-111 для определения рН;

- мешалку электромеханическую для перемешивания почвы с раствором с частотой вращения лопастей 750 мин;

- весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104-80;

- весы квадрантные с устройством пропорционального дозирования ВКПД-40 г с погрешностью не более 2%;

- кассеты десятипозиционные с технологическими емкостями из материала, устойчивого к действию применяемых реактивов или колбы конические вместимостью 250 смпо ГОСТ 25336-82;

- установки фильтровальные десятипозиционные или воронки стеклянные по ГОСТ 26336-82;

- посуду мерную лабораторную по ГОСТ 1770-74;

- дозаторы с погрешностью дозирования не более 2% или цилиндры 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74;

- кислоту соляную по ГОСТ 3118-77, х.ч. или ч.д.а., раствор с массовой долей 10%;

- калия гидроокись по ГОСТ 24363-80, х.ч. или ч.д.а., раствор массовой концентрации 100 г/дм;

- калий хлористый по ГОСТ 4234-77, х.ч. или ч.д.а.;

- стандарт-титры для приготовления образцовых буферных растворов 2-го разряда по ГОСТ 8.135-74;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72;

- бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026-76.

Подготовка к анализу

· Приготовление экстрагирующего раствора - раствора хлористого калия концентрации с (КСl)=1 моль/дм (1 н.) (рН 5,6-6,0)

Раствор готовят из расчета 75 г хлористого калия, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, на 1000 см раствора и измеряют рН. При необходимости заданное значение рН получают прибавлением раствора гидроокиси калия или раствора соляной кислоты.

· Приготовление буферных растворов для настройки рН-метра

Готовят из стандарт-титров.

Проведение анализа

· Приготовление солевых вытяжек из почв

Пробы почвы массой 30 г взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и пересыпают в технологические емкости или конические колбы. К пробам дозатором или цилиндром приливают по 75 см экстрагирующего раствора. Одновременно проводят холостой опыт без пробы почвы.

При использовании весов с устройством пропорционального дозирования экстрагента допускается отбор пробы массой 25-35 г.

В зависимости от количества определяемых показателей допускается пропорциональное изменение массы пробы почвы и объема экстрагирующего раствора при погрешности дозирования не более 2%.

Если в вытяжке определяют только рН, допускается отбор пробы почвы по объему меркой при погрешности дозирования экстрагирующего раствора не более 5%.

Почву с раствором перемешивают в течение 1 мин.

При определении рН в пробах органических горизонтов почв отбирают навеску массой 4 г, прибавляют к ней 100 см экстрагирующего раствора и перемешивают суспензии в течение 3 мин.

· Определение рН

Проводят настройку рН-метра или иономера по трем буферным растворам с рН 4,01, 6,86 и 9,18. Погружают электроды в суспензии и измеряют величину рН. Показания прибора считывают не ранее чем через 1 мин после погружения электродов в суспензию. Во время работы настройку прибора периодически проверяют по буферному раствору с рН 4,01.

Для ускорения установления потенциала допускается перемешивание анализируемых суспензий после погружения в них электродов.

· Фильтрование суспензий

После измерения рН суспензии оставляют на 18-24 ч, затем перемешивают на электромеханической мешалке в течение 1 мин и фильтруют через бумажные фильтры. Первую мутную порцию фильтрата объемом 10-15 см отбрасывают. Допускается вместо настаивания проб почв с раствором хлористого калия в течение 18-24 ч проводить перемешивание суспензий на встряхивателе или ротаторе в течение 1 ч.

Фильтраты используют для последующего анализа. При определении всех показателей отбирают соответствующие пробы фильтрата холостого опыта и проводят их через все стадии анализов.

Обработка результатов

За результат анализа принимают значение единичного определения рН. Значения рН считывают со шкалы прибора с точностью не ниже 0,1 единицы рН.

Допускаемые отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при вероятности Р=0,95 составляют 0,2 единицы рН.

2. Определение подвижной серы по методу ЦИНАО

Для проведения анализа применяют:

- фотоэлектроколориметр;

- баню водяную;

- весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г и 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104-80;

-дозаторы с погрешностью дозирования не более 1% или пипетки и бюретки 2-го класса точности по ГОСТ 20292-74;

- посуду мерную лабораторную 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74;

- пробирки стеклянные вместимостью 50 см по ГОСТ 10515-75;

- кислоту соляную по ГОСТ 3118-77, х.ч., раствор концентрации с (HCl)=1 моль/дм (1 н.);

- калий хлористый по ГОСТ 4234-77, х.ч., раствор концентрации с (КСl)=1 моль/дм (1 н.);

- натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, х.ч., или ч.д.а., раствор массовой концентрации 5 г/дм;

- натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166-76, х.ч.;

- барий хлористый 2-водный по ГОСТ 4108-72, х.ч. или ч.д.а.;

- крахмал растворимый;

- соль динатриевую этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты 2-водную (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, х.ч. или ч.д.а.;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72;

- бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026-76.

Подготовка к анализу

· Приготовление осаждающего раствора

20 г двуводного хлористого бария, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, помещают в стакан из термостойкого стекла вместимостью 1000 см, приливают примерно 800 смдистиллированной воды и 60 смраствора соляной кислоты концентрации 1 моль/дм. Стакан помещают на кипящую водяную баню. В горячий раствор добавляют 5 г растворимого крахмала, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г и предварительно разведенного небольшим количеством дистиллированной воды. Смесь нагревают на водяной бане при непрерывном помешивании до получения прозрачного раствора. Затем раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доводят дистиллированной водой объем раствора до метки и тщательно перемешивают.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более недели. Перед использованием раствор фильтруют через бумажный фильтр.

· Приготовление раствора серы массовой концентрации 0,1 мг/см

0,443 г сернокислого натрия, высушенного до постоянной массы при температуре 100-105 °С, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см, растворяют в растворе хлористого калия концентрации 1 моль/дм, доводя объем раствора до метки, и тщательно перемешивают. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более 3 мес.

· . Приготовление растворов сравнения

В мерные колбы вместимостью 250 смпомещают указанные в таблице объемы раствора, приготовленного по п.3.2. Объемы растворов доводят до метки раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дми тщательно перемешивают.

Таблица 2 - Характеристика растворов сравнения

Характеристика раствора	Номер раствора сравнения
	1	2	3	4	5	6	7	8
Объем раствора, приготовленного по п.3.2, см3	0	2	4	8	12	16	20	24
Концентрация серы:
В растворе сравнения, мг/дм3	0	0,8	1,6	3,2	4,8	6,4	8,0	9,6
В пересчете на массовую долю в почве, млн-1	0	2	4	8	12	16	20	24

Растворы хранят в склянках с притертыми пробками не более 1 мес.

Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа.

- Приготовление моющего раствора

5 г трилона Б, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в 1000 см раствора гидроокиси натрия массовой концентрации 5 г/дм.

Проведение анализа

· Приготовление вытяжки из почвы.

Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по ГОСТ 26483-85.

· Определение серы

В пробирки отбирают по 15 см фильтратов и растворов сравнения. К пробам приливают по 15 см осаждающего раствора и тщательно перемешивают.

Взвеси не ранее чем через 10 мин после прибавления осаждающего раствора фотометрируют в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 5 см относительно раствора сравнения N 1 при длине волны 520 нм или используя светофильтр с максимумом пропускания в области 500-540 нм. Перед помещением в кювету фотоэлектроколориметра взвесь необходимо перемешать. Взвесь оптически устойчива в течение 7 ч. Допускается пропорциональное изменение объемов проб анализируемых вытяжек, растворов сравнения и осаждающего раствора при погрешности дозирования не более 1%. Кюветы фотоэлектроколориметра и пробирки после работы помещают в моющий раствор на 1 ч.

Обработка результатов

· По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график. По оси абсцисс откладывают концентрации серы в растворах сравнения в пересчете на массовую долю в почве (млн), а по оси ординат - соответствующие им показания фотоэлектроколориметра.

Массовую долю серы в анализируемой почве определяют непосредственно по градуировочному графику и вычитают из него результат холостого опыта.

Если результат анализа выходит за пределы градуировочного графика, определение повторяют, предварительно разбавив фильтрат раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм. Результат, найденный по графику, увеличивают во столько раз, во сколько был разбавлен фильтрат. При проведении массовых анализов вместо построения градуировочного графика допускается градуирование шкалы прибора по растворам сравнения в день проведения анализа. За результат анализа принимают значение единичного определения серы. Результаты анализа выражают в миллионных долях с округлением до первого десятичного знака.

· Допускаемые относительные отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при доверительной вероятности Р=0,95 составляют 35% при массовой доле серы в почве до 2,5 млн, 15% - св. 2,5 до 5 млн, 10% - св. 5 млн.

3. Валовое содержание серы по Айдиняну

Метод основан на окислении S-содержащего вещества при нагревании с бертолетовой солью. Выделяющийся при разложении KClO3 кислород (2КСlO3 = 2КСl + 3O2) окисляет серу и переводит ее в сульфатную форму.

Прибор для определения (рис. 1) состоит из двух пробирок длиной в 18 см и диаметром в 2,5 см каждая; в пробирку 1 (из кварцевого стекла) помещают навеску для сжигания, пробирка 2 (из обычного стекла) выполняет роль «приемника». сера сульфат почвенный биоценоз

Средние пробы исследуемых образцов должны быть предварительно очищены от корешков, пропущены через сито с отверстиями в 1 мм и растерты в агатовой ступке. Если образец растерт недостаточно тонко, реакция будет протекать неравномерно и может не произойти полного окисления.

Навески почв, содержащих 4--5% гумуса, должны быть не более 1--1,5 г; навески почв из нижних слабогумусных горизонтов -- от 2 до 3 г. Для спокойного течения реакции сжигания к почве, содержащей более 4--5% гумуса, добавляют 8 г промытого (1%-ной HCl и дистиллированной водой) и прокаленного кварцевого песка. (Навески растений и органических соединений берут не более 0,3 г с добавлением около 8 г песка, а навески сульфидных минералов -- в пределах 0,025--0,050 г без добавления песка).

Рисунок 1 - Схема установки для определения серы

В пробирку для сжигания помещают навеску почвы, 2 г KClO3, в случае необходимости добавляют песок и все тщательно перемешивают. Пробирка-приемник на три четверти заполняется дистиллированной водой с добавлением 1--2 капель H2O2. Затем на пламени газовой горелки сжигают смесь. Нагревание начинают с конца пробирки, постепенно передвигая горелку к ее середине. Если реакция пойдет очень бурно, то горелку на короткое время следует отодвинуть. Может случиться, что внутренние стенки пробирки почернеют (что происходит довольно часто). Тогда перед концом сжигания пробирку поворачивают так, чтобы над пламенем пришлась та ее часть, где имеется чернота, т. е. несгоревшее вещество.

После того, как в пробирке для сжигания прекратятся вспышки, а в пробирке-приемнике выделение пузырьков, сжигание считают законченным. Процесс окисления серы происходит очень быстро, примерно в течение 10 мин.

В остывшую пробирку прибавляют 2 - 3 капли концентрированной HCl. Содержимое обеих пробирок соединяют вместе и фильтруют через плотный фильтр, перенося постепенно сухой остаток и песок на фильтр горячей водой. Остаток на фильтре промывают 0,1 н. раствором KCl для того, чтобы мелкодисперсные частицы почвы не прошли в фильтрат. Установлено, что после намывания 200 - 250 мл фильтрата ионы SO4в2- полностью отмываются.

Если сжигание растительного образца не удается провести полностью, что видно по отдельным несгоревшим частицам, то содержимое обеих пробирок переносят в фарфоровую чашку (диаметром 9 - 10 см), прибавляют 0,2 г KClO3, несколько капель HCl и выпаривают на водяной бане. Такую обработку следует произвести 2 - 3 раза. Вместо KClO3 и НСl можно использовать перекись водорода. Обработку также производят 2 - 3 раза 2 - 3 мл 30% раствором H2O2. После этого проводят фильтрование вышеуказанным способом.

Фильтрат выпаривают примерно до 100 мл, подкисляют несколькими каплями HCl и доводят до кипения на плитке. В кипящую жидкость приливают по частям 4 - 10 мл 10%-ного раствора BaCl2. Раствор с осадком оставляют в теплом месте не менее чем на 4 часа, после этого фильтруют через плотный фильтр с синей лентой. В конце фильтрования необходимо проверить, полностью ли отмыт осадок от иона хлора. Сжигание осадка производят в муфеле при температуре 450 - 500° С. Массу осадка BaSO4 умножают на коэффициенты 0,1373, 0,3430 и 0,4115 и получают соответственно массу S, SO3 и SO4 в данной навеске.

Органическая и минеральная сера

При раздельном учете органической и минеральной серы в почвах поступают следующим образом. Навеску воздушно-сухой почвы в количестве от 3 до 5 г помещают в стаканчик, доливают 0,2 н. HCl и фильтруют декантацией через воронку со взвешенным фильтром (синяя лента). Почву обрабатывают HCl до исчезновения реакции на SO4 в2-. Таким способом из почвы удаляется минеральная форма серы. Остаток почвы вместе с фильтром высушивают при 45 - 50° С в течение 1,5 - 2 часов. После охлаждения в эксикаторе остаток почвы взвешивают, после чего тщательно растирают и перемешивают. Из остатка почвы берут среднюю пробу 1 - 1,5 г и в ней определяют серу, связанную с органическим веществом, как описано выше при определении валового содержания серы в почве. Минеральную серу вычисляют по разности между валовым количеством серы и количеством серы, связанным с органическим веществом. Указанный способ пригоден также для почв, содержащих серу в форме гипса.

4. .Определение содержания фосфора в почве согласно ГОСТ 26207-9. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

Метод основан на извлечении подвижных соединений фосфора и калия из почвы раствором соляной кислоты молярной концентрации с (НСl) = 0,2 моль/дм3 при отношении почвы к раствору 1 : 5 - для минеральных горизонтов и 1 : 50 - для органических горизонтов и последующем определении фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на фотоэлектроколориметре и калия - на пламенном фотометре.

Проведение анализа

· Приготовление вытяжки из минеральных горизонтов почв

Пробы почвы массой (10,0 ± 0,1) г помещают в конические колбы или технологические емкости. К пробам приливают по 50 см3 экстрагирующего раствора. Температура экстрагирующего раствора должна быть (18 ± 3) °С.

Почву с раствором перемешивают в течение 1 мин и оставляют на 15 мин. Затем суспензии взбалтывают вручную и фильтруют через бумажные фильтры.

· Приготовление вытяжки из торфяных и органических горизонтов почв

Пробы почвы массой (1,00 ± 0,01) г помещают в конические колбы или технологические емкости. К пробам приливают по 50 см3 экстрагирующего раствора. Почву с раствором взбалтывают в течение 15 мин. Затем суспензии фильтруют через бумажные фильтры.

Определение фосфора

Отбирают по 2 см3 растворов сравнения и фильтратов вытяжек. К пробам прибавляют по 38 см3 реактива Б. Окрашенные растворы фотометрируют не ранее чем через 10 мин после прибавления реактива Б. Фотометрирование проводят в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 0,5 - 1,0 см относительно раствора сравнения № 1 при длине волны 710 нм или используя красный светофильтр с максимумом пропускания в области 600 - 750 нм.

5. Определение нитратов по методу ЦИНАО

Для проведения анализа применяют:

- фотоэлектроколориметр;

- весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г и 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104-80;

- дозаторы с погрешностью дозирования не более 1 % или пипетки и бюретки 2-го класса точности по ГОСТ 20292-74;

- кассеты десятипозиционные с технологическими емкостями из материала, устойчивого к действию применяемых реактивов, или колбы конические вместимостью 100 см3 по ГОСТ 25336-82;

- посуду мерную лабораторную 2-го класса точности по ГОСТ 1770-74;

- кислоту фосфорную по ГОСТ 6552-68 х.ч. или ч.д.а.;

- натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, х.ч. или ч.д.а.;

- гидразин сернокислый по ГОСТ 5841-74, ч.д.а.;

- калий азотнокислый по ГОСТ 4217-77, х.ч. или ч.д.а.;

- калий хлористый по ГОСТ 4234-77, х.ч. или ч.д.а., раствор концентрации с (CKI) = 1 моль/дм3;

- медь (II) сернокислую 5-водную по ГОСТ 4165-78, х.ч. или ч.д.а.;

- натрий пирофосфорнокислый 10-водный по ГОСТ 342-77, ч.д.а.;

- 1-нафтиламин по ГОСТ 8827-74, ч.д.а. или N-этил-1-нафтил-амин гидрохлорид, ч. или N-(1-нафтил)-этилендиамин дигидрохлорид, ч.;

- сульфаниламид, белый стрептоцид (препарат с маркой «растворимый в воде» непригоден для анализа);

- соль динатриевую этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты 2-водную (трилон Б) по ГОСТ 10652-73;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72;

- бумагу фильтровальную по ГОСТ 12026-76.

Подготовка к анализу

· Приготовление раствора катализатора

2,5 г 5-водной сернокислой меди взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводят объем раствора до 1000 см3.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года.

· Приготовление запасного восстанавливающего раствора

27,5 г сернокислого гидразина, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до 1000 см3.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

· Приготовление рабочего восстанавливающего раствора

6 см3 раствора катализатора и 200 см3 запасного восстанавливающего раствора помещают в мерную колбу и дистиллированной водой доводят объем до 1000 см3.

Раствор готовят в день проведения анализа.

· Приготовление запасного окрашивающего раствора

В мерную колбу вместимостью 1000 см3 наливают примерно 500 см3 дистиллированной воды, приливают 100 см3 фосфорной кислоты, добавляют 5 г сульфаниламида, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, и 1 г реактива нафтиламинной группы, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г. Колбу встряхивают до полного растворения реактивов и затем доводят дистиллированной водой объем раствора до метки.

Раствор хранят в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой не более 3 мес.

· Приготовление рабочего окрашивающего раствора

Запасной окрашивающий раствор разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:4 и растворяют в нем трилон Б из расчета 0,2 г на 1000 см3 раствора.

Раствор готовят в день проведения анализа.

· Приготовление щелочного раствора пирофосфорнокислого натрия

5 г пирофосфорнокислого натрия и 8 г гидроокиси натрия, взвешенных с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до 1000 см3.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.

· Приготовление раствора азота нитратов массовой концентрации 0,125 мг/см3

0,903 г азотнокислого калия, высушенного при температуре 100 - 105 °С до постоянной массы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в растворе хлористого калия концентрации 1 моль/дм3, доводя объем до метки.

Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более 1 мес.

· Приготовление растворов сравнения

В мерные колбы вместимостью 250 см3 помещают указанные в таблице объемы раствора, приготовленного по п. 3.7, и доводят объемы до меток раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм3.

Таблица 3 - Характеристика растворов сравнения

Характеристика раствора	Номер раствора сравнения
	1	2	3	4	5	6	7	8
Объем раствора, приготовленного по п. 3.7, см3	0	2	4	8	12	16	20	24
Концентрация азота нитратов:
в растворе сравнения, мг/дм3	0	1	2	4	6	8	10	12
в пересчете на массовую долю в почве, млн-1	0	2,5	5,0	10	15	20	25	30

Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними.

Проведение анализа

· Приготовление вытяжки из почвы

Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по ГОСТ 26483-85.

· Определение нитратов

В технологические емкости или конические колбы отбирают по 5 см3 фильтратов и растворов сравнения. К пробам приливают по 10 см3 щелочного раствора натрия пирофосфорнокислого и по 10 см3 рабочего восстанавливающего раствора и перемешивают. Через 10 мин приливают по 25 см3рабочего окрашивающего раствора и перемешивают. Окрашенные растворы не ранее чем через 15 мин и не позднее чем через 1,5 ч после прибавления рабочего окрашивающего раствора фотометрируют в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 1 см относительно раствора сравнения № 1 при длине волны 545 нм или используя светофильтр с максимумом пропускания 510 - 560 нм.

Допускается пропорциональное изменение объемов проб анализируемых вытяжек, растворов сравнения и растворов реагентов при погрешности дозирования не более 1 %.

Обработка результатов

· По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график. По оси абсцисс откладывают концентрации азота нитратов в растворах сравнения в пересчете на массовую долю в почве (млн-1), а по оси ординат - соответствующие им показания фотоэлектроколориметра. Массовую долю азота нитратов в анализируемой почве определяют непосредственно по градуировочному графику и вычитают из нее результат холостого опыта. Если результат определения выходит за пределы градуировочного графика, определение повторяют, предварительно разбавив фильтрат раствором хлористого калия концентрации 1 моль/дм3. Результат, найденный по графику, увеличивают во столько раз, во сколько был разбавлен фильтрат.

За результат анализа принимают значение единичного определения нитратов.

Результат анализа выражают в миллионных долях (млн-1) с округлением до первого десятичного знака.

· Допускаемые относительные отклонения от среднего арифметического результатов повторных анализов при выборочном статистическом контроле при доверительной вероятности Р = 0,95 составляют 30 % при массовой доле азота нитратов в почве до 5 (млн-1), 10 % - св. 5 млн-1.

Описание и результаты эксперимента

Молотая сера вносилась в грунт в количестве 100 мг на 1 кг грунта. В качестве добавок использовались карбамид, силикат натрия, фосфоритная мука, нитрофоска. Все добавки использовались в дозировке 100 мг на 1 кг грунта. Перед внесением в почву добавки тщательно перемешивались с молотой серой, увлажнялись до пастообразного состояния, гранулировались методом продавливания через металлическую сетку и высушивались при 90 градусах в термостате. Размер гранул - 2 мм. Следует отметить, что только в случае смешивания серы с силикатом натрия удавалось получить прочные гранулы. В остальных случаях гранулы легко рассыпались при небольшой механической нагрузке.

Гранулы тщательно перемешивались с грунтом, затем грунт увлажнялся и выдерживался при температуре 24о С в течение всего времени наблюдений (1 месяц). Пробы грунта для выполнения лабораторных анализов отбирались через каждые 7 дней. Измерения проводились в 3-х повторах. Результаты подвергались статистической обработке.

Выбор добавок обуславливался следующими причинами:

Карбамид является эффективным источником азота, необходимого для развития многих видов почвенной микрофлоры, в том числе микроорганизмов, способных окислять серу.

Фосфоритная мука является трудно растворимым фосфорным удобрениям. Изменение рН почвенного раствора под влиянием серы может существенно повлиять на способность фосфоритов переходить в доступные для растений формы.

Нитрофоска относится к широко используемым комплексным минеральным удобрениям, в связи с этим большое практическое значение имеет выявление последствий совместного применения нитрофоски и молотой серы.

Силикат натрия может быть использован для гранулирования молотой серы в качестве связующего, поэтому важно изучить влияние этого компонента на поведение серы в почве.

В таблице 2 представлены данные о влиянии молотой серы на рН почвенной вытяжки и содержание в ней подвижных форм этого элемента.



Таблица 2 - Влиянии молотой серы на рН почвенной вытяжки и содержание в ней подвижных форм этого элемента.

Показатели	Грунт	Грунт+S	Грунт+S+ карбамид	Грунт+S+ нитрофоска	Грунт+S+фосфоритная мука	Грунт+S+ N2SiO3
рН сол	6,1 ± 0,1	4,7± 0,2	4,5± 0,2	4,5± 0,2	5,4± 0,2	5,7± 0,3
Сера подвижная, мг/100г	0,21 ± 0,04	0,40 ± 0,06	0,44 ± 0,06	0,46 ± 0,06	0,31 ± 0,04	0,33 ± 0,04

Согласно полученным данным, наиболее сильное закисление почвы наблюдается при использовании молотой серы в сочетании с азотными и полными минеральными удобрениями. Одновременно отмечается существенное увеличение подвижных форм серы в экспериментальном грунте. Полученный результат может быть обусловлен активацией микробиологических процессов в присутствии минеральных удобрений. Фосфоритная мука и силикат натрия замедляют смещение рН в сторону уменьшения. В присутствии фосфоритной муки и силиката натрия нарастание подвижных форм серы в грунте происходит медленнее. Под влиянием фосфоритов происходит нейтрализация серной кислоты, а под влиянием силиката натрия доступность гранулированной серы для окисляющего действия микроорганизмов снижается.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с задачами, поставленными при написании реферата, сформулированы следующие выводы о проделанной работе:

1. Систематизированы и обобщены материалы, наработанные при изучении объекта исследования - химических добавок, использование которых приводит к активации биодеструкции отходов серы в почвенных биоценозах.

2. Описаны методики для проведения необходимых анализов по теме магистерской диссертации, приведены результаты исследований.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдонин Н.С. Научные основы применения удобрений. М., «Колос», 1972. 320 с.

2. Винокуров М.А. Содержание в органической части почв серы и метод ее извлечения. Почвоведение, № 4,1937

3. Шконде Э.И. О роли серы в системе питания растений. Докл. ВАСХНИИЛ, 1957, №2, С. 22-25.

4. Янишевский Ф. В., Фомин П.И., Фомина О.Т., Безуглая Ю.М. Формы серы в почве и баланс в многолетнем полевом опыте при внесении двойного и простого суперфосфата. //Агрохимия. -1976. № 7. - С.24-31.

5. ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО

6. ГОСТ 26207-9. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО

Размещено на Allbest.ru

...