Метод для определения обменного кальция и магния в почвах

4

С Я 6 X И в химии и химической технологии. Тон XXIII. 2009. №4

УДК 543.42.062:351.777.6

И. Ю. Черникова, Ю. В. Ермоленко, В. В. Кузнецов, В. Н. Решетникова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Бшишовский институт, Балашов, Россия

метод для определения обменного кальция и магния в почвах

A new method lias been developed for determination of exchangeable calcium and magnesium in soils. The method is based on the noneovalent immobilization of arsenazo III (for Ca determination) and magneezon IREA (for Mg2" determination) into gelatine gel. Visual and spec-trophotometric indication of analytical signal was applied (solid phase spectrophotometry). A composite optically transparent matrix was used as a polymeric substrate. It was made up of a gelatine gel and a cellulose triacetate film covered with the gel. The selectivity of the method to calcium against magnesium is provided for by maintaining the optimal value of pH = 7,7. When magnesium is determined the influence of calcium which can interfere with the process is eliminated by means of a Seignette salt solution. The accuracy of determination was assessed in solutions by the so-called addition method. The elaborated method of exchangeable calcium and magnesium determination in soils was tested on real objects.

Разработан новый метод для определения обменного кальция и магния в почвах, основанный на нековалентмой иммобилизации арсеназо Ш (при определении Ca2t )и маг-неезоиа ИРЕА (при определении Mg2*) в желатиновый гель. Использована визуальная и спектрофотометрическая индикация аналитического сигнала (твердофазная спектрофото-метрия). В качестве полимерной подложки применялась композиционная оптически прозрачная матрица: желатиновый гель, нанесенный на триацетилцеллюлозную пленку. Селективность метода при определении кальция по отношению к магнию достигается поддержанием оптимального значения рН - 7,7. В случае определения магния мешающее влияние кальция устраняется маскированием раствором сегнетовой соли. Проведена оценка правильности определения на растворах методом «добавок». Разработаная методика определения обменного кальция и магния в почвах опробована на реальный объектах.

Качество почв является одним из важнейших экологических показателей. Однако до начала 70-х годов XX века почва была единственным элементом биосферы, в котором в нашей стране не нормировалось содержание химических загрязнений [1]. Аналогичное положение существовало и в большинстве развитых стран. Сегодня содержание химических веществ в почве нормируется, как правило, в национальных стандартах [2].

Обменный кальций и магний в почвах в большинстве случаев определяют несколькими стандартными методами. Распространен метод ком-плексонометрического титрования с хром кислотным темно-синим [3], сущность которого заключается в последовательном комплексонометриче-ском титровании в одной пробе ионов кальция при рН 12,5 - 13 и ионов магния при pl-l 10. При определении подвижного магния в почвах используется также метод ЦиНАО [4]. Пробоподготовка в этом методе заключается в обработке почвы раствором 1М. раствором уксуснокислого натрия, однако, стандарт не распространяется на анализ проб карбонатных, загипсованных и засоленных горизонтов почв. Используется также фотометрическое определение магния с титановым желтым в щелочной среде [5]. Для устранения

6 й 0 I И В химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 4

влияния сопутствующих элементов используется триэтаноламин. Коагуляцию окрашенного соединения магния предотвращают с помощью поливинилового спирта или желатины.

Предлагаемый нами метод основан на твердофазной спектрофотомет-рии чувствительного элемента (ЧЭ), изготовленного на основе нековалент-ной иммобилизации арсеназо III (при определении Са~~ )и магнеезона ИРЕА (при определении +) в желатиновый гель. В качестве подложки для чувствительного элемента использовалась фотопленка МИКРАТ-300. При изготовлении ЧЭ использовалась методики, разработанные ранее [б, 7]. Селективность метода при определении кальция по- отношению к магнию достигалась поддержанием оптимального значения рН = 7,7. В случае определения магния мешающее влияние кальция устраняется маскированием раствором сегнетовой соли. При измерении аналитического сигнала использовалась твердофазная спектрофотометрия 43, предварительно выдержанного в растворе солевой вытяжки из почвы.

Табл. Результаты определения в почвах

Добавлено, Найдено, Результаты агрохи-

мкг/мл с+8, мической лаборато-

мкг/мл рии, мкг/мл

13,68+0,36 0,033 13,44

Обменный 12,1 25,32+0,68 0,035

м82+ 12,81+0,71 0,045 13,44

12,1 24,46+0,98 0,032

Обменный 970,7+10,6 0,009 960

Са2+ 1002 1967,1 ±20,2 0,008

1036,7+12,8 0,010 1024

Использовалась стандартная пробоподготовка [4] , которая заключалась в приготовлении солевой вытяжки из почвы (0,1 М КаС1). 5 г почвы заливали 100 мл 0,1 М раствора ЫаС1 и перемешивали с использованием магнитной мешалки в течение 1 часа, после чего раствор отфильтровывали через беззольный фильтр. Полученный фильтрат собирали в колбу 100мл и доводили до метки дистиллированной водой. Методика определения обменного кальция заключалась в следующем: в мерную колбу объемом 100 мл помещали 10 мл солевой вытяжки, 5 мл тетраборатного буферного раствора рН=7,7 и доводили до метки дистиллированной водой. В кювету (С = 0,1 см) с исследуемым раствором погружали ЧЭ и проводили спектрофотометриче-ское измерение поглощения ЧЭ в кювете с анализируемым раствором при Х=605 нм относительно ЧЭ, погруженного в кювету с раствором сравнения, не содержащем солевой вытяжки (спектрофотометр КФК-3-01). Концентрацию Са2+ устанавливали с использованием градуировочного уравнения: А(Х=605 им) = 0,0013 с(Са2+) +0,0191. Методика определения обменного

4

It í X II в химии и химической технологии. Том XXIII. 2СЮ9. № 4

А(Л'-=605 им) = 0,0013 с(Са2+) +0,0191. Методика определения обменного магния: 10 мл солевой вытяжки, 5 мл аммиачного буферного раствора рН=10,2, 5 мл раствора сегнетовой соли (c(KOOC(CIIOH)2COONa) = 0.5-I0'2 M доводили до метки дистиллированной водой в колбе объемом 100 мл. Спектрофотометрически определяли поглощение высушенного в течение 15 минут в отсутствии контакта с поверхностью ЧЭ после контакта его с анализируемым раствором в течении 70 с. (А.=545 им). Оптический ноль устанавливали по ЧЭ предварительно погруженному в аммиачный буферный раствор и высушенному на воздухе в течении 15 минут. Концентрацию Mg2, определяли по уравнению градуировочной зависимости: А(Л=545 нм) =

0.005.c(Mg2 ')-0,0001.

Правильность полученных результатов подтверждена методом добавок и результатами межлабораторного эксперимента с участием агрохимической лаборатории (г. Балашов Саратовской области), (метод комплексонометри-ческого титрования). Результаты определений представлены в таблице.

К преимуществам предлагаемого метода следует отнести: сохранение цветовой информации на ЧЭ в течение длительного времени и возможность визуальной индикации при полуколичественном определении содержания кальция и магния в варианте тест-метода при проведении анализа на месте.

Библиографические ссылки

1. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. М. : Протектор, 2001.

2. С'аНПиН 2.1.7.1287- 03 Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы. Санитарная охрана почвы. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. М., 2003

3. ГОСТ 264228-85 Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке / Министерство сельского хозяйства СССР. М.: Издательство стандартов, 1985.

4. ГОСТ 26487-85 Почвы. Определение обменного кальция и обменного (подвижного) магния методами Ци НАО / Министерство сельского хозяйства СССР. М.: Издательство стандартов. 1985.

5. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы С.ТТб.: Крисмас,

2000. '

6. Ковалентная и электростатическая иммобилизация органических реагентов к полимерной и гелевой матрицам и чувствительные элементы на их основе: Диссертационная работа на соискание степени кандидата химических наук / C.B. Шереметьев / РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М,: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006. 190 с.

7. Черникова И.10. Ермоленко Ю.В. Кузнецов В.В. // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]: / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2007. T.XXI. С. 55.