емы. Цветность воды определяется в градусах. Вода, имеющая цветность 20°, считается бесцветной.

Цветность можно определять визуально. Для этого в цилиндр наливают исследуемую воду до того же уровня, что и вода в цилиндрах со стандартными растворами, и сравнивают окраску воды с окраской растворов стандартной шкалы цветности, просматривая окраску контрольных растворов сверху вниз. Определяют цилиндр, окраска жидкости в котором совпадает с окраской воды в цилиндре с исследуемым образцом. Отмечают значение цветности, соответствующее этому раствору.

При цветности выше 35° водопотребление ограничивают.

Вывод. На основании полученных результатов, представленных в табл. 10, сделать вывод об эффективности различных методов очистки сточ-

1.Какие методы очистки водыАвы знаетеД?И

2.Расскажите о механических методах очистки воды. Какие устройства используются для удалениябнерастворимых примесей? Насколько эффективны механические методы очистки?

3.Какие методы относятсяик методам химической очистки? В каких случаях эффективно пр менен е химических методов?

4.Какие методыСотносятся к физико-химическим методам очистки воды? Для удаления как х загрязняющих веществ они применяются? Какова эффективность этих методов?

5.Расскажите о биологических методах очистки воды. Какие устройства используются в этих методах?

9. МОНИТОРИНГ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

Почва – биокосное образование биосферы, результат взаимодействия между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами. В почве постоянно и одновременно протекают химические, физические и биологические процессы.

Любую почву можно рассматривать как гетерогенную, многофазную систему, состоящую из твердой (минеральные и органические компоненты), жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух) фаз.

62

Минеральный состав почв складывается в основном из кварца (SiО2) и алюмосиликатов – оксидов алюминия и кремния (Аl2О3·SiО2·Н2О) в различных соотношениях. Твердая фаза почв состоит из равномерных частиц – механических элементов. В зависимости от размеров частиц различают песчаные, суглинистые и глинистые почвы. От механического состава почв зависит в большой степени интенсивность переноса и накопления в почве органических и минеральных соединений.

Органический компонент почв представлен гумусовыми веществами, образующимися в результате превращений органических остатков, поступающих в почву после отмирания растений. Биологическая составляющая представлена зелеными растениями, микроорганизмами и животными. В формировании плодородия важная роль принадлежит почвенным микроорганизмам. Плодородие почв определяется содержанием в ней гумусовых веществ, химически и микробиологически устойчивых. Гумусовые вещества содержат Н, С, О, а также S (около 1%) и N (2…5%).

Антропогенные воздействия на почвы обширней, чем на другие компоненты биосферы. Важным фактором антропогенного воздействия на поч-

ву является применение минеральных удобрений. Не все вводимые в почву
	И
удобрения используются растениями, многое теряется, выносится в водные
объекты.	Д
Особенно остро стоит проблема азотных удобрений. Избыточное со-

держание азотных удобрений в почвеАотрицательно воздействует на растения. Избыточный азот накапл вается в почве обычно в форме нитрата. Так

как в этой форме азот в почве не сор ируется, он легко вымывается почвен-
		б
ными водами, причем 20…40% его поступают в грунтовые воды и близле-
жащие водоемы.	и
Сточные воды животноводческих комплексов, содержащие большое
	С

количество соединений азота, являются основными загрязнителями почв и водных систем. Неконтролируемый источник поступления соединений азота в почву – промышленность по производству азотных удобрений. Пересыщение почвы соединениями азота происходит и при многократных посевах сои и других бобовых культур (вместо удобрений).

Повышение содержания нитратов в почве, в сельскохозяйственной продукции и питьевой воде приводит к отрицательным последствиям для здоровья человека. При использовании аммиачных форм азотных удобрений происходит потеря гумуса, возрастает его минерализация. Применение азотных удобрений вызывает повышенное содержание оксидов азота в атмосфере.

Наряду с этим происходит неконтролируемое загрязнение земель тяжелыми металлами, в основном соединениями ртути, свинца, кадмия. Это

63

связано с тем, что эти металлы содержатся в золе, угле и нефти. При сжигании горючих ископаемых вместе с золой на поверхность Земли поступают большие количества металлов.

Растет загрязнение почв пестицидами, которые всегда отрицательно влияют на живое население почв, поддерживающее почвенное плодородие. Пестициды вызывают депрессию процесса нитрификации, увеличивают эрозию почв. Влияют они и на насекомых-опылителей, на содержание микроэлементов и других биогенных веществ в растениях, на устойчивость сельскохозяйственной продукции к хранению, на вкусовые качества и пищевую ценность растений и на здоровье человека.

До 80% пестицидов адсорбируется почвенным гумусом, из-за чего время их пребывания в почве значительно возрастает. В этом состоянии они

практически не подвергаются биоразложению. Растворяясь в водах, попадающих в почву (дождевых, талых, поливных), пестициды проникают в грунтовые воды, а при испарении растворов загрязняют приземный слой атмосферы.

дельно допустимым концентрациям (П КП). ПоИсвоей величине ПДКП значительно отличаются от принятых допустимых концентраций для воды и

воздуха. Это отличие объясняетсяАтем, чтоДпоступление вредных веществ в организм человека из почвы происходит через контактирующие с почвой объекты (воздух, воду, растения).

Нормирование химического загрязнения почв устанавливается по пре-

ПДКП – это такая концентрация химического вещества (в мг на кг поч-

вы в пахотном слое), которая не должна вызывать прямого или косвенного
	б
отрицательного влиян я на сопр касающиеся с почвой среды и здоровье че-
ловека, а также на способность почвы к самоочищению.
и
Существуют 4 разновидности ПДКП в зависимости от путей миграции
химических веществ в сопредельные среды:
ТВ – транслокационный показатель, характеризующий переход веще-
С
ства из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;
МА – миграционный воздушный показатель, характеризующий пере-

ход химического вещества из почвы в атмосферу; МВ – миграционный водный показатель, характеризующий переход

химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водоисточники;

ОС – общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на способность почвы к самоочищению и на живое население почвы.

64

В случае применения новых химических соединений, для которых отсутствует ПДКП, проводят расчет временно допустимых концентраций (ВДКП) по формуле

ВДКП = 1,23 + 0,48ПДКПР,

где ПДКПР – предельно допустимая концентрация для продуктов (овощные и плодовые культуры), мг/кг.

Отбор проб почвы для исследования проводят на участке площадью 25 м2 в 3…5 точках по диагонали с глубины 0,25 м, а при выяснении влияния загрязнений на грунтовые воды – с глубины 0,75…2 м. Масса каждой пробы должна составлять 0,2…1 кг.

Классификацию почв по степени загрязнения проводят по предельно допустимым концентрациям (ПДК) химических веществ и их фоновому за-

грязнению.	И
По степени загрязнения почвы подразделяются на:
сильнозагрязненные – почвы, в которых содержание загрязняющих
	Д

веществ в несколько раз превышает ПДК, имеющие низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-химических, химических и биологических характеристик;

среднезагрязненные – почвы, в которых установлено превышение ПДК без существенных изменений в свойствах почв;

слабозагрязненные – почвы, в которых содержание химических ве-

ществ не превышает ПДК, но выше естественного фона.
Коэффициент концентрац				Азагрязнения		почвы Нс вычисляется по
формуле		б
	Н	С	,	или Н С		С	,
		Ф			СПДК
	и

где С – общее содержаниеСзагрязняющих веществ; СФ – среднее фоновое содержание загрязняющих веществ;

СПДК – предельно допустимое содержание загрязняющих веществ.

Лабораторная работа № 10

Качественный анализ вытяжек почв

Цель работы: определить, какой из предложенных образцов почв отобран ближе к дороге, а какой дальше от дороги.

Реактивы:

-10%-ная азотная кислота (HNO3);

-10%-ная соляная кислота (HCl);

65

-0,1 н. раствор нитрата серебра (AgNO3);

-20%-ный раствор хлорида бария (BaCl2);

-4%-ный раствор оксалата аммония ((NH4)2C2O4);

-10%-ный раствор роданида калия (KCNS);

-красная кровяная соль (K3[Fe(CN)6]). Оборудование и приборы:

колбы ёмкостью 250 см3 – 4 шт.;

фильтры, воронки – 2 шт.;

чашки фарфоровые – 2 шт.;

палочки стеклянные –1 шт.;

весы;

фарфоровая ступка с пестиком;

пробирки – 6 шт.

навески почв по 10 г и переносят в колбы ёмкостьюИ250 см3, куда наливают с помощью цилиндра по 50 см3 дистиллированной воды. Колбы несколько раз

Опыт 1. Качественный анализ водной вытяжки почвы.

Из каждого образца почвы отбирают методом квартования среднюю

пробу, тщательно растирают пестиком в фарфоровой ступке. На весах берут

взбалтывают. Содержимое отстаивают 5…10 мин и фильтруют по палочке

через воронки с бумажными фильтрами в колбы ёмкостью по 100 см3.
	Д
Фильтры должны плотно прилегать к стенкам воронок и немного не дохо-
дить до их верхнего края.	А
Фильтруемые растворы нал вают в воронки с бумажными фильтрами

порциями примерно чуть больше половины фильтров. Колбы с оставшимися
	б
после фильтрований пробами почв используют в дальнейшем для соляно-
кислой вытяжки.	и
Фильтрат используют для качественной оценки наличия хлоридов,

сульфатов и ионовСкальция. Результаты наблюдений заносят в табл. 14. Присутствие какого-либо иона обозначают знаком (+), а отсутствие – знаком (-).

									Таблица 14
		Результаты качественного анализа почвы
№		Водная вытяжка					Солянокислая вытяжка
про-			ионы				ионы
бы		Cl-	SO42-		Ca2+	Fe2+	Fe3+	SO42-	Ca2+
1*		+	+		+	-	+	+	+
		Слабая	Слабая		Слабая		Очень слабое	Сильная	Обильный
		опалесценция	муть		муть		окрашивание	муть	осадок
2
	Примечание. * – пример заполнения таблицы.

66

Определение хлоридов (Сl-). С помощью цилиндра отмерить в две пробирки по 5 см3 каждой отфильтрованной жидкости (фильтрата), добавить по 3…4 капли 10%-ной азотной кислоты и по каплям добавлять 0,1 н. раствор нитрата серебра.

При наличии хлоридов нитрат серебра реагирует с ними по схеме

NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3.

Хлорид серебра выпадает в виде осадка. Реакция эта весьма чувствительна.

Выпадение белого хлопьевидного осадка указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании хлоридов в количестве сотых долей процента осадок не выпадает, но наблюдается ясная опалесценция раствора. Появление слабой опалесценции ука-

зывает на незначительное присутствие в почве хлоридов (тысячные доли
процента).	И
Определение сульфатов (SО42-). С помощью цилиндра отмерить в две
пробирки по 3 см3	Д
	каждой отфильтрованной жидкости (фильтрата), добавить

по 3…4 капли 10%-ной соляной кислоты и по 2 см3 20%-ного раствора хлорида бария. Растворы в пробирках медленно нагреть до кипения. При наличии сульфатов происходит реакция

Образование ясно видимого елогоАосадка свидетельствует о содержании сульфатов в количестве нескольк х десятых долей процента и более. Силь-

Na2SO4 + BaCl2 = 2 NaCl + BaSO4↓.

ная муть указывает на содержанибе сульфатов в количестве сотых долей процента. Слабая муть, заметная л шь на черном фоне, образуется при содержании сульфатов в кол честве тысячных долей процента. Ионы SO42- могут быть связаны с солями Na2SO4, MgSO4.

Сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка.

Определение ионов кальция (Ca2+). С помощью цилиндра отмерить в

две пробирки по 5 см3 каждой отфильтрованной жидкости (фильтрата), под-
С	3	4%-ного
кислить по 1…2 капли 10% соляной кислоты и добавить по 2 см

раствора оксалата аммония. При наличии кальция протекает реакция

CaCl2 + (NH4)2C2O4 = 2NH4Cl + CaC2O4↓.

Выпадающий белый осадок оксалата кальция свидетельствует о содержании кальция в количестве десятых долей и единиц процента. При содержании кальция в количестве сотых долей процента наблюдается не осадок, а легкое помутнение раствора. Ионы Са2+ могут быть связаны с токсичной солью CaCl2 и нетоксичными солями Ca(NO3)2 , Ca(HCO3)2.

67

Опыт 2. Качественный анализ солянокислой вытяжки почвы.

Остатки на фильтрах от фильтрования водных вытяжек стеклянной палочкой переносят в колбы, где находились исходные навески. В колбы с пробами почв наливают по 50 см3 10%-ной соляной кислоты. Содержимое колб несколько раз взбалтывают в течение 30 мин и затем отстаивают 5 мин. После этого фильтруют в колбы емкостью 100 см3.

В солянокислую почвенную вытяжку переходят подвижные формы железа. В почвенном растворе железо находится в форме свободных ионов и в составе комплексов с органическими и неорганическими (OH-, F-, Сl2-, CO32-, HPO42-) ионами. Присутствие в растворе фульвокислот ведет к повышению концентрации железа на порядок и выше. В кислых почвах с избыточным увлажнением в составе подвижных соединений преобладает Fe2+,

оказывающее токсичное действие на растения (нарушаются окислительно-
3	И
восстановительные процессы и кислородный обмен).
Концентрация железа в почвенном растворе зависит от процессов оса-
	Д

ждения и растворения Fe(OH)3. Коллоиды Fe(OH)3 выпадают в осадок при изменении рН, содержания органического вещества и минеральных солей.

Определение ионов железа (Fe2+, Fe3+). ля определения ионов Fe2+

в две пробирки налить по 2 см фильтратов, добавить по 1…2 капли раство-

ра красной кровяной соли. Появляющееся синеватое окрашивание указывает
	б
	2+
на присутствие соединений Fe .
Для определения ионов Fe3+			в две пробирки налить по 2 см3 фильтра-
и
тов, добавить по 4…5 капель 10%-Аного раствора роданида калия. При нали-
чии ионов Fe3+ раствор окраш вается в красный цвет. По интенсивности ок-
С		2-
рашивания судят об их кол честве.
Определение сульфатов (SO42-) и ионов кальция (Ca2+). Каждую
пробу отбирают в 2 пробирки по 5 см				3	фильтрата и производят качественное

определение ионов SO42- и Ca2+, как это было описано в опыте 1.

В солянокислой вытяжке катионы Ca2+ связаны с нетоксичными солями CaSO4 и СаСОз, а анионы SO4 – с солью CaSO4.

Результаты наблюдений занести в табл. 14.

Вопросы и задания для защиты лабораторной работы «Качественный анализ вытяжек почв»

1.Что такое почва?

2.Из каких фаз состоит почва?

3.Каков состав твердой фазы почвы? Дайте классификацию почв по размерам частиц.

68