Oznaczanie glinu ruchomego w glebach

7.02.2013

Dodaj do:
Autor: 
W. Mroczkowski, T. Stuczyński
Zdjecie artykułu: 
glin w glebie

 

Abstrakt

 

Glinem ruchomym w glebie przyjęto nazywać te jony glinu, które przecho­dzą z gleby do 1 M roztworu KC1. Klasyczna metoda  miareczkowa oznaczania glinu ruchomego według Sokołowa jest obowiązująca nadal w ocenie jakości gleb. Celem pracy było zastąpienie  metody miareczkowej oznaczania glinu, metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej.

 

1. Wprowadzenie

 

Glin jest uwalniany do roztworu glebowego z glinokrzemianów, występuje głównie w postaci wodorotlenków o różnej stabilności oraz wolnych jonów glinu, szczególnie w glebach kwaśnych. O zawartości wolnych jonów glinu w glebie , decyduje kwasowość środowiska, tzn. gdy wzrasta kwasowość zwiększa się ilość wolnych jonów glinu. Wolne jony glinu ulegają hydrolizie z wodą z wytworzeniem jonów wodoru będących potencjalnym źródłem zakwaszania gleb. Glin pobierany przez rośliny powoduje zmiany morfologiczne w korzeniach, a następnie ich zamieranie, blokuje pobieranie, a zwłaszcza transport do części nadziemnych między innymi jonów wapnia i magnezu [1,2]. W rezultacie obniżają się plony roślin i ich jakość pogarsza się. Ostatnio zwraca się uwagę na toksyczne oddziaływanie na ludzi wolnych jonów glinu w wodzie pitnej.

Glinem ruchomym przyjęło się nazywać tę ilość jonów Al3+, którą można oznaczyć w wyniku traktowania gleby roztworem chlorku potasu. Zawartość glinu ruchomego zależy przede wszystkim od kwasowości gleb. W wierzchniej warstwie gleb ornych zawartość glinu waha się od śladowej do l, a nawet 2 me/ 100 g gleby, a w wierzchnich warstwach gleb leśnych dochodzi nawet do 10 me/ 100 g gleby. Najczęściej spotyka się gleby, w których zawartość glinu ruchomego wynosi 1-5 me/ 100 g gleby, co odpowiada 9-45 mg Al/ 100 g gleby [1].

 

2. Część eksperymentalna

 

Glin ruchomy jest uwalniany z gleby do 1molowego roztworu KCl. Do tego roztworu przechodzą także jony wodoru. Chlorek glinu jako sól silnego kwasu i słabej zasady hydrolizuje w roztworze prawdopodobnie zgodnie z reakcją:

 

AlCl3 + 3H2 O = Al(OH)3 + 3HCl

 

Miareczkując zasadą roztwór otrzymany w wyniku ekstrakcji gleby 1M roztworem KCl, oznaczamy sumę jonów glinu i wodoru. Po usunięciu z roztworu jonów Al przez wytrącenie osadu w wyniku reakcji:

AlCl3 + 6NaF = ¯Na3AlF6 + 3NaCl

oznaczamy tylko jony wodoru. Następnie odejmując od sumy jonów glinu i wodoru jony wodoru określamy ilość glinu ruchomego.

 

Przygotowanie wyciągu glinu z gleby [1] : 100 g gleby powietrznie suchej, roztartej i przesianej przez sito o średnicy oczek l mm odważyć do butelki o pojemności 500 cm3,dodać 200 cm3 l M roztworu chlorku potasu i mieszać l godzinę na mieszadle obrotowym (ok. 30 obr/min), po czym przesączyć do suchego naczynia, przenosząc jak największą ilość gleby na fałdowany sączek.

Oznaczanie glinu ruchomego miareczkową metodą Sokołowa. [1] :     Z klarownego przesączu pobrać pipetą dwie równoległe próby po 50cm3, do jednej próby dodać trzy krople 1% fenoloftaleiny i miareczkować na gorąco 0,01 M roztworem NaOH  do utrzymującego się przez co najmniej l minutę jasnoróżowego zabarwienia, ilość (V1 ) NaOH zużytego przy miareczkowaniu odpowiada sumarycznej zawartości jonów H+ i Al.+3

Drugą próbę zawierającą 50 cm 3 przesączu utrzymać w stanie wrzenia przez 5 minut, następnie dodać 3 cm3 3,5% roztworu fluorku sodu i po strąceniu jonów Al.+3 miareczkować 0,01 M roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny aż do utrzymu­jącego się przez co najmniej minutę jasnoróżowego zabarwienia, ilość (V2) NaOH zużytego przy miareczkowaniu odpowiada zawartości jonów H+ .

 

Obliczanie wyników:

Zawartość glinu XAl w me na 100 g gleby oblicza się za pomocą wzoru:

XAl = (V1 - V2) • 0,05

gdzie: V1 - objętość 0,01 M roztworu NaOH zużytego w czasie pierwszego miareczkowania

(suma jonów H+ i Al.+3) w cm3, V2 - objętość 0,01 M roztworu NaOH zużytego w czasie drugiego miareczkowania (zawartość jonów H+), 0,05 - współczynnik do przeliczenia ilości 0,01 M NaOH w cm3 na milirównoważniki

Aby wyrazić ilość glinu w mg na 100 g gleby, należy otrzymany wynik w milirównoważnikach na 100 g gleby pomnożyć przez masę równoważnikową glinu równą 9.

 

Oznaczanie glinu ruchomego metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej: Spektrometr absorpcji atomowej przystosowany do pracy w płomieniu podtlenek azotu-acetylen i wyposażony w lampę Al z katodą wnękową przygotować do pracy zgodnie z instrukcją załączoną przez producenta. Zmierzyć kolejno absorbancję roztworów wzor­cowych (wg wzrastającego stężenia glinu), przemyć układ nebulizera zanurza­jąc kapilarę w wodzie, następnie zmierzyć absorbancję próby badanej i próby ślepej odczynnikowej. Pomiary absorbancji wykonać trzykrotnie. Podczas pomiarów seryjnych co 10-15 oznaczeń kontrolować za pomocą roztworu wzorcowego prawidłowość wskazań miernika i, jeśli to konieczne, odpowied­nio je korygować.

 

Przygotowanie roztworów wzorcowych : Do kolb miarowych o pojemności 100 cm3 wprowadzić za pomocą biurety kolejno: 0,0; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0 i 40,0 cm3 roztworu wzorcowego podstawowego o zawartości 1 mg Al / cm3 , dodać po 50 cm3 2 M roztworu KCl i uzupełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać. Przygotowane roztwory zawierają: 0,0;5; 10; 25; 50; 100; 200; 300 i 400 mg  Al / cm3.

 

 

3. Wyniki

 

W tabeli 1 przedstawiono wyniki oznaczania glinu ruchomego w glebach miareczkową metodą Sokołowa i metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej

 

Tabela 1. Wyniki oznaczania glinu ruchomego  w glebach /mgAl/100g gleby/

Gleba

    Próbka z            głębokości (w cm)

Miareczkowa metoda Sokołowa

Metoda ASA

Darniowa silnie zbielicowana, las

4-7

7-15

15-23

35,32

20,35

21,02

35,79

20,48

20,97

Darniowa średnio zbielicowana, łąka grądowa

0-10

10-23

23-35

10,87

45,50

95,35

11,25

45,31

95,64

Darniowa średnio zbielicowana, grunt orny

0-10

10-23

23-29

6,90

4,04

6,57

7,13

3,98

6,78

Ciemno-szara gleba leśna pod lasem dębowym

3-10

12-19

23-30

2,32

11,72

6,67

2,42

11,68

6,85

Szara zbielicowana pod lasem dębowym

0-10

14-24

16-32

3,50

21,02

7,75

3,48

20,97

7,86

Górska brunatna gleba leśna pod lasem bukowym

1,5-11

11-27

27-45

0,52

0,42

0,75

0,60

0,55

0,86

 

4. Wnioski

 

Porównanie  wyników oznaczania glinu ruchomego wykonane klasyczną miareczkową metodą  Sokołowa i metodą ASA, wskazuje na przydatność dwóch technik badawczych w ocenie jakości gleb na zawartość glinu. Zawartość glinu ruchomego zależy od rozmieszczenia glinokrzemianów w profilu glebowym a nie od głębokości pobrania próbki, zazwyczaj wierzchnia warstwa gleby bogatsza w próchnicę na której rośnie szata roślinna będzie mniej zasobna w glin ruchomy [3].Migracja glinu w profilu glebowym jest naturalnym procesem związanym z bielicowaniem gleb. W glebach kwaśnych (pH 3-4,5) glin wypiera inne kationy z kompleksu sorpcyjnego, doprowadzając do zubożenia gleb w składniki pokarmowe. Zjawisko to jest szczególnie nasilone w mineralnych poziomach gleb leśnych, w których dochodzi nawet do >90% udziału Al.3+ w kompleksie sorpcyjnym i stanowi jeden z głównych czynników doprowadzających do degradacji lasów [4].

 

Literatura

 

1.A.Ostrowska ,S.Gawliński, Z.Szczubiałka, Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Katalog, Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 1991,59.

2.P.B. Hoyt, M.Nyborg "Toxic metals in acid soil : I, estimation of plant-available Al" Soil Sci. Soc. Am. Proc. (1971) 236.

3.Y.K.Soon, "Fractionation of aluminum acid soils: A review and a proposed procedure" Comm. Soil Sci. Plant Anal. (1993) 1683.

4.A.Kabata-Pendias, H.Pedias, Biochemia pierwiastków śladowych, PWN Warszawa,1999,192.

 

W. Mroczkowski, T. Stuczyński, Zakład Gleboznawstwa, Erozji i Ochrony Gruntów.

Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy, ul.Czartoryskich 8, 24-100 Puławy.