1. Методы определения емкости катионного обмена.

Сумма всех поглощенных катионов, которые могут быть вытеснены из данной почвы, называется емкостью поглощения, или емкостью обмена катионов. Емкость катионного обмена обозначается символом «Е» и выражается, как и отдельные обменные катионы, в мг∙экв/100г почвы. Определяют ее для выявления величины поглощающего комплекса почвы.

Емкость катионного обмена в почвах определяется содержанием органических и минеральных коллоидов, минералогическим составом глинистых минералов и окислительно-восстановительным потенциалом. Емкость катионного обмена гуминовых кислот составляет 250-300 мг∙экв на 1 г вещества, монтмориллонита – 80-120 мг∙экв, каолинита – 5-8 мг∙экв, супеси – 0,2-0,5 мг∙экв на 100г почвы. Таким образом, содержание гумуса, минералогический и механический состав в первую очередь определяют величину емкости катионного обмена. Соответственно этому почвы разных типов имеют емкость – 30-50 мг∙экв в черноземах, 20-30 мг∙экв в серых лесных почвах, 10-20 мг∙экв на 100 г почвы – в подзолистых почвах.

Определение ёмкости катионного обмена по методу е.В.Бобко – д.Л. Аскинази – с.Н.Алешина в модификации цинао

Значение анализа. Поглотительная способность почвы определяется емкостью поглощения, который зависит от содержания гумуса, гранулометрического и минералогического состава почвы и от реакции среды. Емкость поглощения влияет на характер взаимодействия и превращения удобрений в почве.

Величину емкости поглощения почвы используют при установлении необходимости известкования, расчете степени насыщенности основаниями, а также при определении возможности применения и оценке эффективности фосфоритной муки.

Принцип метода. Метод основан на вытеснении всех обменных катионов в ПК в раствор 0,1н ВаСl₂ и последующее определение поглощенного бария по реакции с титрованным раствором серной кислоты. Количество поглощенного бария эквивалентно емкости поглощения почвы.

(ПК)3Ва + 3H₂SO₄ = (ПК)6H + 3ВаSO₄

Емкость поглощения вычисляется по остатку серной кислоты.

Почвы, содержащие карбонаты, гипс, легкорастворимые соли, подвергают предварительно специальной обработки.

Ход анализа

Делают пробы почвы на карбонаты, гипс, легкорастворимые соли:

- на карбонаты: 1г почвы смачивают (на стекле или в чашке) несколькими каплями воды + 1-2мл 10% НСl; если почва не вскипает, значит карбонатов нет.

- на гипс: 1г почвы обрабатывают (в чашке) 4-5мл 1%(0,2н) НСl, фильтруют. В фильтрате делают пробу на Са (с 1% (NH₄)₂С₂О₄) и на SО₄^2- (с 10% ВаСl₂).

- на легкорастворимые соли: 1г почвы обрабатывают 4-5 мл воды, фильтруют. В фильтрате делают пробу: на Сl^- (с 1% АgNО₃), на SО₄^2- (с 10% ВаСl₂).

Анализ некарбонатных почв.

1) Берут 2,5 г средней пробы почвы, просеянной через сито диаметром 1мм, помещают в стаканчик на 50 мл.

2) Почву в стакане насыщают путем декантации забуференным 0,1н ВаСl₂ (рН 6,5). Каждую следующую порцию раствора добавляют после того, как полностью отфильтровалась предыдущая. Когда в колбе наберется 150-200 мл, постепенно переносят всю почву на фильтр и продолжают насыщение почвы барием до тех пор, пока окраска фильтрата (из-под воронки) станет от добавления индикатора «бромтимолового синего» (1-2 капли) такой же, что и в пробе исходного забуференного 0,1н ВаCl₂.

Для полного насыщения барием почвы легкого гранулометрического состава расходуется около 150-200 мл раствора, а для средне- и тяжелосуглинистых почв 200-250 мл.

3) После вытеснения всех катионов и насыщения почвы барием ее промывают 10-15 мл дистиллированной воды (до отрицательной реакции на Cl^- с AgNO₃) и оставляют просохнуть на ночь.

4) Подсушенные фильтры с почвой помещают в колбы вместимостью 200-250 мл и из бюретки приливают 100 мл 0,05н H₂SO₄. Содержимое взбалтывают в течение 5 мин и отфильтровывают. В колбу емкостью 100 мл пипеткой отбирают 20 мл прозрачного фильтрата, добавляют 2-3 капли фенолфталеина и оттитровывают 0,1н NaOH до слабо-розовой окраски. Параллельно проводят контрольное титрование, для чего берут пипеткой 20 мл 0,05н H₂SO_4, переносят в колбу на 100 мл, добавляют две капли фенолфталеина и титруют 0,1н NaOH до слабо-розовой окраски.

Анализ карбонатных, загипсованных и засоленных почв.

При определении емкости поглощения катионов карбонатных, загипсованных и засоленных почв предварительно удаляют из них карбонаты, гипс и другие соли. Для этого навеску почвы массой 2,5 г помещают в стакан вместимостью 50-100 мл и декантируют (промывают) раствором HCl, ч.д.а., разбавленная дистиллированной водой 1:250, сливая отстой в колбу через ворону с фильтром до исчезновение реакции на Ca в последних порциях фильтрата. Для этого по воронку подставляют пробирку и набирают в нее 4-5 мл фильтрата, в который добавляют 1 мл с 4% (NH₄)₂С₂О₄ и нагревают до кипения. При наличии кальция должна появиться муть или белый осадок. В этом случае суспензию полностью переносят на фильтр, установленный в воронке, тщательно смывая остатки почвы на стенках разбавленной HCl, и промывают осадок на фильтре до отрицательной реакции на Са.

Если почва содержит гипс или большое количество карбонатов, навеску первоначально обрабатывают 2-3 раза более концентрированным раствором HCl, ч.д.а., разбавленная дистиллированной водой 1:60 до прекращения вскипания и выделения пузырьков углекислого газа. Затем почву декантируют раствором HCl, разбавленной 1:250, до отрицательной реакции на Ca. Дальнейший ход анализа с 2 пункта хода анализа в некарбонатных почвах.

Е (мг∙экв/100г почвы) = (V–V₁)∙N∙V₂∙100

m∙V₃

V – объем раствора NaOH, пошедший на холостое титрование, мл;

V₁ – объем раствора NaOH, пошедший на титрование 20мл вытяжки, мл;

V₂ – объем 0,05н H₂SO₄ для вытеснения поглощенного почвой бария, мл;

V₃ – объем фильтрата на титрование, мл.

N – нормальность раствора NaOН;

100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы;

m – масса почвы для анализа, г.

Реактивы:

1) Забуференный раствор хлористого бария – используют BaCl₂∙2H₂O, х.ч. или ч.д.а. и ацетат бария Ba(CH₃COO)₂ х.ч. или ч.д.а. 6,1 г BaCl₂∙2H₂O и 6,8 г Ba(CH₃COO)₂ растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят до метки. Если нет готовой соли Ba(CH₃COO)₂ , то поступают следующим образом: 7,88 г Ba(OH)₂∙8H₂O помещают в фарфоровую чашку, нейтрализуют 70 мл 55%-ного раствора CH₃COOН. Полученный раствор ацетата бария переливают в мерную колбу вместимостью 1 л, куда добавляют 6,1 г BaCl₂∙2H₂O. Приготовленные буферные растворы должны быть прозрачными. Буферный раствор должен иметь рН 6,5 (при измерении стеклянным электродом). Реакцию устанавливают прибавлением гидроксида натрия или уксусной кислоты.

2) 0,05н H₂SO₄; 3)0,1н NaOH; 4) НCl, ч.д.а. разбавленная дистиллированной водой 1:250; 5) 4% (NH₄)₂С₂О₄, 6)HCl ч.д.а., разбавленная дистиллированной водой 1:60, 7)фенолфталеин, индикатор, 1% раствор в 95% этиловом спирте, 8) бромтимоловый синий.

Посуда: 1) стаканчик емк. 50 мл, 2) стеклянная палочка длиной 7-10 см, 3) бумажный фильтр, 4) коническая колба емк. 200-250 мл, 5) коническая колба емк. 100 мл.