| К. К. ГЕДРОЙЦ | ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВ |
Принцип метода состоит в том, что исследуемую почву приводят в соприкосновение с нейтральным раствором какой-либо соли; между поверхностными молекулами коллоидальных частиц почвы и солью, в силу энергии поверхности, происходят реакции взаимного обмена катионами; если в числе таковых в поверхностных молекулах коллоидальных частиц почвы имеется водород, способный к обмену, то он также будет вытесняться основанием соли и в растворе мы будем получать кислоту того аниона, который был нами взят в соли. Нужно иметь в виду, что реакция обмена водорода ненасыщенных соединений почвы на катион соли, как и все обменные реакции в почве, обратимая, потому для полного замещения необходима многократная обработка почвы раствором соли с удалением продуктов реакции.
Реактив для вытеснения из почвы поглощенного водородного иона. Наиболее удобной солью для вытеснения из почвы водородного иона является хлористый барий: хлориды аммония, натрия, калия и кальция менее пригодны, во-первых, потому, что все означенные катионы обладают меньшей вытеснительной способностью по сравнению с барием и при работе с ними поэтому требуется больше времени для полного вытеснения водорода; затем при обработке почвы хлоридами аммония, натрия и калия гумус по мере насыщения его этими катионами становится все более растворимым, вследствие чего вытяжка из почвы окрашивается органическим веществом, что затрудняет титрование; хлористый кальций неудобен в силу того, что его растворы обычно заметно щелочны, а между тем применяемый раствор обязательно должен быть нейтральным на лакмусовую бумажку и метил-оранж. Во всяком случае, какая бы ни была взята для вытеснения соль, раствор ее должен быть предварительно исследован на лакмусовую бумажку и на метил-оранж и точно нейтрализован соляной кислотой. Концентрация раствора хлористого бария не должна быть ниже 0,5 норм.; работа с более слабыми растворами сильно затягивается; но здесь, конечно, приходится считаться со стоимостью реактива и возможностью достать его в достаточных количествах: чем более концентрирован будет применяющийся раствор соли, тем скорее будет произведено вытеснение и тем меньше наберется промывных вод (что облегчает и уточняет последующее титрование), но зато тем больше будет истрачено соли на каждое определение. Мы пользуемся обычно раствором ВаС12 около 1,0 нормальности (122 гр. ВаС12+2 aq. на литр.). Растворы химически чистого хлористого бария почти. всегда совершенно нейтральны.Качественное испытание ненасыщенности. Около 5 гр. почвы перемешивается с раствором хлористого бария (около 20-25 к.стм.); раствор отфильтровывается и фильтрат испытывается синей лакмусовой бумажкой и метил-оранжем.
Количественное определение ненасыщенности. 10 - 25 гр. почвы (а при слабой ненасыщенности и большая навеска) обрабатываются в фарфоровой чашечке 20-50 к. стм. раствора хлористого бария; содержимое чашечки переносится таким же раствором на воронку с фильтром из плотной бумаги (602 hart), и почва промывается на фильтре раствором хлористого бария до тех пор, пока фильтрующаяся жидкость станет совершенно нейтральной; проба производится сначала синей лакмусовой бумажкой, а после того, как бумажка перестанет краснеть, испытывают на метил-оранж: отфильтровывают в стаканчик около 10 к. стм. промывных вод и прибавляют каплю индикатора; если жидкость окажется кислой (порозовение), то ее прибавляют к общей массе промывных вод и продолжают промывание. Фильтрацию удобнее всего производить в мерный цилиндр литровой емкости.
Когда обработка закончена, к фильтрату (если нужно сгущенному на водяной бане) в том же мерном цилиндре прибавляют в присутствии метил-оранжа небольшой избыток титрованной щелочи (0,02 норм.; к щелочи должен быть прибавлен хлористый барий, чтобы в растворе не было углесолей) до полного выделения гидрата окиси алюминия (чем больше почва нена-сыщена основаниями, тем больше алюминия в виде хлористого переходит в раствор соли); прибавление щелочи необходимо, чтобы учесть ту кислоту, которая израсходовалась на растворение алюминия; прибавлять щелочь нужно в возможно меньшем избытке во избежание расхода ее на растворение гидрата окиси алюминия. Отфильтровывают определенную часть этого фильтрата в объемистый стакан и определяют в ней избыток щелочи обратным титрованием 0,02 норм. соляной кислотой в присутствии холостого стакана с таким же количеством воды и метил-оранжа. В виду того, что для титрования приходится брать значительный объем жидкости, следует определить для применяющегося раствора хлористого бария величину необходимой поправки, протитровав некоторый объемего (напр., 200 к. стм.) в присутствии метил-оранжа до такой степени порозовения, на какой аналитик останавливается при титровании промывных вод, и для каждого определения ненасыщенности на основании этой величины и объема промывных вод вычислять соответствующую поправку.
Полученный результат титрования промывных вод (количество к. стм. прибавленной к промывным водам 0,02 норм, щелочи без количества к. стм. 0,02 норм. соляной кислоты, пошедшей на обратное титрование, переведенное на весь объем промывных вод, плюс поправка, переведенная также на весь-объем промывных вод) переводится на 100 гр. почвы; получается количество 0,02 норм, кислоты, эквивалентное содержанию в почве поглощенного иона водорода. Величину ненасыщенности можно так и выражать числом этих к. стм. Если желательно знать процентное содержание в почве поглощенного иона водорода, то это число к. стм. помножают на 0,00002 гр. Величину ненасыщенности почвы можно представить также в любом другом катионе, напр., в Са (или СаО); для этого ненасыщенность, выраженную в куб. стм. 0,02 норм, кислоты, помножают на 0,00040 (для получения в Са) или 0,00056 (для получения в СаО). Полученная величина будет представлять собою количество Са (или СаО), нехватающее на 100 гр. почвы до полной насыщенности почвы основаниями, т. е. эта величина будет мерилом потребности почвы в Са или СаО.
Примечание. Определение количества водородного иона в почве, вытесненного по вышеуказанному методом титрования, не отличается большой точностью; особенно ощутима может быть эта неточность для почв начальной стадии деградации. Гораздо более точные результаты дает электрический способ измерения концентрации водородного иона в жидкостях помощью водородного электрода (электрометрический способ); но для этого надо иметь специальные приборы; об этом см.: L. Michaelis, Die Wasserstoffionenkcmzentration, ihre Bedeutung fur die Biologie und die Methode" ihrer Messung, Berlin 1914; E. Mutter, Die elek-trometrische Massenanalyse, Dresden, 1920; F. Sharp and B. Hoaglond, Acidity and Adsorption in Soils as Measured by the Hydrogen Electrode, Journ. of Agricultural Research, Vol. VII. 1916, № 3, стр. 123.
На основании определения в почве количества ее поглощенных оснований, а если почва ненасыщена основаниями, то и на основании величины этой ненасыщенности, можно вычислить следующие величины, характеризующие почву и ее поглощающий комплекс.
Под емкостью поглощения почвы мы понимаем общее количество содержащихся в ней катионов, способных к обмену на другие катионы, т. е. сумму цеолитных и гуматных катионов, выраженных в эквивалентах одного какого-нибудь катиона. Если почва насыщена основаниями, то для получения ее емкости поглощения берется сумма всех ее цеолитных я гуматных оснований, выраженных в Са (или СаО), т. е. к процентному содержанию цеолитного и гуматного кальция прибавляется: процентное, содержание цеолитного и гуматного магния, умноженное на 40/24 (или на 56/40), процентное содержание цеолитного калия, умноженное на 20/39 (или на 56/94), и процентное содержание цеолитного натрия, умноженное на 20/23 (или на 56/62). Если почва ненасыщена основаниями, то прибавляют сюда еще процентное содержание цеолитного (и гуматного) водорода, умноженное на 20/1 (или на 28/1). Степень ненасыщенности почвы основаниями (или коэффициент ненасыщенности) называется число, показывающее, какая часть общей суммы цеолитных и гуматных катионов почвы приходится на катион водорода; чтобы получить эту величину, делят процентное содержание в почве водородного иона, выраженное в Са (или СаО), на емкость поглощения почвы, выраженную в Са (или СаО). Эта же величина будет представлять степень насыщенности почвы водородным катионом.Степень насыщенности почвы основаниями (или коэффициент насыщенности) выражается величиной, обратной предыдущей.
Степень насыщенности почвы тем или другим основанием выражается величиной, получаемой делением процентного содержания этого цеолитного (и гуматного) основания, выраженного в Са (иди СаО), на емкость поглощения почвы, выраженной в Са (или СаО). Степень насыщенности почвы каждым катионом в отдельности, отнесенная к емкости поглощения, принятой за 100, даст процентный состав цеолитных (и гуматных) катионов.