Розділ 2 хімічний аналіз ґрунту

2.1. Визначення рН ґрунту

У ХХ столітті ґрунт був єдиним елементом біосфери, який не нормувався вмістом хімічних забруднень. Сьогодні в Україні вміст хімічних речовин в ґрунті нормується, як правило, в національних стандартах [2].

В нашій роботі в 2008 році ми аналізували лише один параметр, який впливає на ріст та розвиток зелених насаджень - зміна рН ґрунту. Повітряне забруднення послабляє життєдіяльність кореневої системи, хвої, що є результатом забруднення і підкислення ґрунтів. Величина концентрації іонів водню має велике значення для біохімічних процесів, що відбуваються в ґрунті, впливає також на рухливість живильних і токсичних елементів в ґрунтових горизонтах, визначаючи їх доступність для рослин. Вода, яка знаходиться в ґрунті, має розчинні в ній хімічні речовини. Реакція ґрунту впливає на розвиток рослин і ґрунтових мікроорганізмів, на швидкість і спрямованість в ній хімічних і біохімічних процесів. У природних умовах рН ґрунтового розчину знаходиться в проміжках від 3 до 10 [6]. Зв’язок між кислотністю ґрунту і величиною рН приведений в таблиці 2.1.1 (Додаток 8). Значна частина рослин краще всього розвивається при нейтральній реакції ґрунту, гірше при кислій і тим більше - при лужній реакції. Краще всього ростуть хвойні дерева при рН ґрунту = 5,0-6,0 , але рН = 7,9 для сосни являється критичним. При високій кислотності, а тим паче, при високому лужному середовищі, пригноблюється зростання і розвиток культур. В еколого-хімічній лабораторії нам детально розповіли про метод визначення рН ґрунту. Щоб провести аналіз ґрунту на рН необхідно:

1. Взяти проби ґрунту (в декількох місцях і на глибині 20см).

2. В спеціальному журналі описати та зареєструвати зразки.

3. Просушити та просіяти на мілкому решеті відібрані зразки ґрунту.

4. Відібрати 2г ґрунту та розвести 10 мл дистильованої води.

5. Дати настоятися протягом 15-20 хвилин.

6. Відфільтрувати суміш за допомогою складчастого фільтру.

7. Підготувати до аналізу лабораторні прилади (іономер ЄВ-74, іономер лабораторний Н-160 МІ).

8. За допомогою прибору визначити рівень рН в даних зразках ( Додаток 9).

Ми разом з лаборантами та інженером групи хімічного контролю ґрунтів та донних відкладень Касьяновою В.М. визначили рівень рН в декількох точках: № 1 - лісонасадження (100-200м від відстійника ТЕС) - в лісі, де хвоя найбільш ушкоджена, № 2 - лісонасадження (2000м від відстійника ТЕС), № 3 - Кам’янський лісовий масив (Рис.2.1.1).

Помічено значне підлужування ґрунтів. Таке істотне розходження хімізму ґрунту, а саме, рівень рН, безумовно, повинно було негативно відбитися на стані сосників, про що свідчать наші спостереження (Додаток 8, табл. 2.1.2).

Усе вищесказане дозволяє зробити висновок, що причиною погіршення стану, усихання соснових насаджень лісових масивів Кам’янсько-Дніпровського регіону є забруднення навколишнього середовища в результаті діяльності ЗаТЕС.

Рис.2.1.1.Рівень рН в точках відбору зразків

2.2. Визначення кількості амонійного та нітратного азоту.

Для збільшення продуктивності лісових насаджень необхідні знання про кількісний і якісний склад азотного фонду лісових ґрунтів, а також значення окремих сполук азоту для продуктивності дерев. З літературних даних ми дізналися, що азот необхідний на всіх етапах життєдіяльності - від проростків до дорослих дерев. Одна з найбільш загальних ознак дефіциту азоту - бліде або плямисте забарвлення листя в результаті недостатнього синтезу хлорофілу. Недолік хлорофілу знижує інтенсивність фотосинтезу і тим самим побічно зменшує зростання. Потреба в азоті тісно зв'язана із швидкістю зростання. Більшість лісів певною мірою страждають від недостачі азоту [10]. Це пояснюється тим, що велика частина ґрунтового азоту знаходиться в недоступному для рослин стані у вигляді органічних речовин. Рослини здатні використовувати лише мінеральний азот в амонійній і нітратній формі.

На другому етапі роботи, а саме, в 2009 році ми розглянули наступний параметр, який впливає на зовнішній стан деревостою – це кількісний показник вмісту азоту в ґрунті. В хвойних рослин азотне живлення впливає на інтенсивність зростання і розвитку та залежить не лише від дози, але і форми азоту: амонійна форма більшою мірою підвищує інтенсивність фотосинтезу, чим нітратна. Відомо, що азот, в основному, поглинається рослинами з ґрунтових розчинів безпосередньо у формі (NH₄)⁺ та (NО₃)^- іонів. Нітрати і обмінний амоній є основними джерелами азоту, що забезпечують живлення рослин [12]. Діапазон агрохімічних показників, що рекомендується, в ґрунті:

1.оптимальний вміст азоту у нітратній формі – 7 - 15 мг/кг;

2. вміст азоту амонійного, мг/кг:

• до 6 – низький вміст;

• 6 – 8 – середній вміст;

• понад 8 – високий вміст.

В еколого-хімічній лабораторії під керівництвом лаборанта Марініч Н.В. ми провели дослідження щодо визначення кількості нітратного і амонійного азоту в зразках ґрунту (взятих на пробних ділянках № 1-3), дослідження проводили згідно методичних рекомендацій та ГОСТ (Таблиця 2.2.1.).

Таблиця 2.2.1

Результати хімічного аналізу проб ґрунту (відбір зразків жовтень 2009 року)

Район проведення дослідження	Нітратний азот NО3^-	Амонійній азот NH4^+
	мг/кг	мг/кг
Лісонасадження (100-200м від відстійника ТЕС)	Не виявлено	1,8
Лісонасадження (2000м від відстійника ТЕС)	Не виявлено	1,7
Кам’янський лісовий масив	Не виявлено	2,8

Кількість нітратного азоту досліджували іонометричним методом (Додаток 10). Суть методу полягає у видаленні нітратів розчином алюмокалієвих квасців (Al₂(SO₄)_*K₂SO_4*24H₂O) або розчином сірчанокислого калію К₂SO₄ і подальшому визначенні нітратів у витяжці за допомогою іоноселективного електроду (Додаток 11). Для проведення даного дослідження ми спочатку проробили підготовчу роботу:

• взяти зразки ґрунту (взятих на ділянках № 1-3 - на глибині 20см);

• в спеціальному журналі описати та зареєструвати зразки;

• просушити та просіяти на мілкому решеті відібрані зразки ґрунту;

• до 10г ґрунту (додаємо 25мл алюмокалієвих квасців (Al₂(SO₄)_*K₂SO_4*24H₂O));

• перемішувати протягом 3 хвилин;

• підготувати прилад – іономер ЄВ-74 до досліду;

• зняти показники приладу.

В ході проведення дослідження на виявлення нітратного азоту в ґрунті в пробних зразках азоту в формі (NО₃^-) – ми не виявили. Це ми пов’язуємо з особливістю піщаних ґрунтів, нітрати можуть вимиватися атмосферними опадами і поливними водами в більш глибші шари. У зразках ґрунту з одного і того ж варіанту досвіду, але узятих в різні терміни, вміст нітратів може значно змінюватися, тому що нітрати характеризуються високою рухливістю, в зв'язку, з чим вміст їх в ґрунті схильний до великих коливань [6].

Кількість амонійного азоту досліджували фотоколориметричним методом (Додаток 12). Суть методу полягає в видаленні обмінного амонію з ґрунту розчином хлористого калію, при цьому отримуємо кольоровий розчин, який утворюється при взаємодії амонію з гіпохлоритом в лужному середовищі і подальшому фотометруванні кольорового розчину за допомогою фотоелектроколориметра (Додаток 13). Щоб провести аналіз ґрунту на визначення амонійного азоту необхідно:

1. взяти 10г ґрунту;

2. додати 25мл розчину КСl;

3. одержаний розчин профільтрувати;

4. до 2мл фільтрату додати 40мл забарвленого розчину (додатковий розчин з 0,5г трилона В-стандарт);

5. додати розчин гіпохлориту натрію NaClO;

6. підготувати прилад – фотоелектроколориметр КФК-3;

7. зняти показники приладу.

Амонійний азот присутній в ґрунтах у формі водорозчинних солей амонія. Надлишок амонія в ґрунті може служити джерелом появи токсичного аміаку в атмосферу. Аналізуючи результати, ми можемо зробити висновок, що вміст амонійного азоту в лісових ґрунтах К.-Дніпровського району значно нижчий за норму, чим і пояснюється зовнішній стан лісових насаджень (бліде або плямисте забарвлення хвої).