ALFRED CZEKALSKI. ZDZISŁAW KOCIA ŁKOWSKI
ZAWARTOŚĆ NIEKTÓRYCH MAKRO- I MIKROELEMENTÓW W WODACH DRENOWYCH OZNACZONA N A DRODZE
ANALIZY SPEKTRALNEJ
K ated ra C hem ii R oln iczej W SR Poznań. K ie r o w n ik — prof, dr Z. T u ch o łk a
Stosunkowo mało prowadzi sie badań nad zawartością mikropier- wiastków w wodach gruntowych i drenowych. A przecież sprawa w y mywania m ikroelem entów z gleby może mieć duże znaczenie, zwłaszcza w św ietle bilansu poszczególnych m ikroelem entów i jego w pływ u na cało kształt odżywiania się roślin.
Od czasu klasycznych badań Gerlacha, przeprowadzonych w Byd goszczy jeszcze przed pierwszą wojną światową, niezbyt w iele wniesiono nowych m ateriałów, nawet gdy chodzi o sprawę makroelementów. Spra wa natomiast w ym yw ań m ikroelem entów nie jest dotychczas dosta tecznie opracowana.
W związku z tym rozpoczęliśmy w 1961 r. w Katedrze Chemii Rolnej WSR w Poznaniu badania nad wym ywaniem m ikroelem entów, badając ich zawartość w wodach drenowych pow. poznańskiego z różnych typów gleb.
Z dotychczas opracowanych metod oznaczania m ikroelem entów naj lepsze okazały się m etody fotokolorymetryczne. Są one bardzo czułe i dokładne, ale równocześnie bardzo pracochłonne, wskutek czego nie nadają się do seryjnych oznaczeń. Analizą, która daje możność dokładne go ilościowego oznaczania większej ilości pierwiastków w jednej próbie jest analiza spektralna, bardzo szeroko stosowana w całym św iecie w badaniach geologicznych oraz w przemyśle m etalurgicznym . Oznacze nie poszczególnego pierwiastka wymaga jeszcze długiego czasu ze względu na kłopotliwe przygotowywanie próby do analizy, ale ponieważ równocześnie oznacza się większą ilość pierwiastków, nakład czasu na poszczególny pierwiastek jest stosunkowo niewielki i dlatego wybraliśm y tę metodę, tym bardziej że mamy do dyspozycji spektrograf.
Zawartość makro-*) i mikroelementów **) w wodach drenowych Lp 23 p a źd ziern ik a 1961 13 k w ietn ia 1962 . . . ) PH Cu lin Mo Ni Zn P К Na Ca pH Cu Mn Mo Ni Zn P К Na Ca 1 8 ,1 5 ,8 800 0 ,1 2 2 ,2 2 8 ,0 0 ,3 5 2 ,0 1 3 ,0 190 8 ,0 4 ,0 400 0 ,1 6 2 ,0 1 2 ,0 0 ,7 0 2 ,0 1 3,5 180 2 8 ,0 6 ,0 450 0 ,1 0 1 ,9 2 5 ,0 0 ,2 5 3 ,5 1 3 ,0 150 8 ,1 2 ,4 250 0 ,0 6 1 ,4 1 2 ,0 0 ,3 5 1 ,5 1 2 ,5 140 3 . _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8 ,0 1 ,8 630 0 ,0 7 2 ,5 3 0 ,0 0 ,7 0 2 ,3 1 8 ,5 200 4 8 ,2 5 ,0 200 0 ,0 5 1 ,7 1 5 ,8 0 ,4 5 3 ,0 7 ,0 90 8 ,1 2 ,0 230 0 ,1 0 1 ,6 1 2 ,0 0 ,7 0 2 ,3 1 1 ,0 105 5 8 ,0 2 ,5 100 0 ,1 6 1 ,6 1 2 ,8 0 ,4 0 2 ,2 9 ,0 120 8 ,0 5 1 ,9 90 0 ,1 2 1 ,5 1 0 ,0 0 ,8 0 3 ,0 1 0 ,0 105 6 8 ,0 2 ,5 100 0 ,2 0 1 ,8 1 0 ,0 0 ,7 0 2 ,5 1 0 ,0 120 7 ,9 1 ,8 80 0 ,1 5 1 ,35 8 ,0 1 ,2 0 1 ,5 2 6 ,0 135 7 8 ,0 4 ,0 125 0 ,1 6 1 ,8 1 2 ,0 0 ,5 0 4 , 0 2 0 ,0 150 8 ,0 5 2 ,3 80 0 ,0 8 1 ,5 5 8 ,0 0, 60 1 ,6 1 7 ,0 138 8 8 ,2 2 ,0 100 0 ,1 2 1 ,5 8 ,2 0 ,4 5 2 ,5 1 7 ,0 120 8 ,0 1 ,7 80 0 ,0 5 1 ,6 1 0 ,0 0 , 6 0 2 ,0 1 7 ,8 130 9 7 ,9 3 ,0 100 0 ,1 6 1 ,8 1 1 ,0 0 ,6 0 4 ,5 2 5 ,0 140 8 ,1 2 ,3 100 0 ,1 0 1 ,7 5 ,5 1 ,0 1 3 ,5 2 3 ,0 175 10 7 ,8 2 ,0 125 0 ,0 6 1 ,4 5 8 ,0 0 ,4 0 1 ,5 6 ,0 170 8 ,1 2 ,5 90 0 ,0 4 1 ,8 8 ,0 0 ,2 5 7 ,5 1 7 ,0 135 11 7 ,9 2 ,2 650 0 ,1 6 1 ,4 8 ,2 0 ,8 0 2 ,5 1 5 ,0 125 8 ,0 2 ,3 390 0 ,1 0 1 ,7 6 ,3 0 ,4 0 3 ,5 2 3 ,0 165 12 7 ,8 1 ,8 540 0 ,1 2 1 ,9 2 8 ,8 0 ,4 0 1 ,5 1 5 ,0 105 7 ,9 5 2 ,8 450 0 ,1 8 2 ,4 5 8 ,0 0 ,3 0 9 ,0 2 6 ,0 145 13 8 ,0 4 ,0 125 0 ,1 2 2 ,1 0 1 2 ,5 0 , 6 0 2 ,5 10 ,5 135 7 ,9 3 ,8 100 0 ,1 4 1 ,7 5 ,5 0 ,4 0 1 3 ,5 2 8 ,0 145 14 8 ,1 1 ,3 540 0 ,2 5 1 ,4 2 2 0 ,0 0 ,4 0 5 ,0 1 3 ,5 180 7 ,8 2 ,2 340 0 ,1 8 1 ,6 5 1 0 ,0 0 ,6 5 1 3 ,0 1 6 ,5 80 brednio 8 ,0 3 ,2 4 304 0 ,1 3 7 ■ 1 ,7 4 13 ,4 5 0 ,4 8 2 ,7 1 1 3 ,3 8 138 8 ,0 2 ,4 8 236 0 ,1 1 1 ,7 5 1 0 ,3 6 0 ,6 2 5 ,4 4 19 ,2 7 14 1 ,3 3 czerwca 1962 24 s ie r p n ia 1962 1 7 ,9 4 ,0 800 0 ,1 0 2 ,2 5 7 ,0 0 ,4 0 3 ,5 1 7 ,0 138 8 ,2 5 5 ,0 650 0 ,0 5 2 ,0 1 5 ,8 0 ,9 0 14,5 2 5 ,0 165 2 7 ,8 1 ,2 400 4),06 1 ,3 8 8 ,8 0 ,2 0 3 ,3 2 9 ,0 205 8 ,3 6 ,5 500 0 ,2 0 1 ,9 8 3 0 ,0 0 ,9 5 1 6 ,0 1 8 ,0 155 3 7 ,7 1 , 0 350 0 ,1 2 1 ,5 8 8 ,9 0 ,1 6 3 ,5 24 ,5 200 - - - - - - - - - -4 7 ,8 0 ,9 240 0 ,0 5 1 ,5 8 8 ,0 0 ,1 8 5 ,5 2 6 , 0 100 8 ,1 6 ,3 360 0 ,0 4 1 ,3 7 2 1 ,0 0 ,7 0 3 ,6 1 0 ,0 220 5 7 ,7 0 ,8 120 0 ,1 8 1 ,3 5 6 ,3 0 ,1 7 2 ,6 1 7 ,0 105 8 ,2 2 ,2 200 0 ,2 0 1 ,58 1 2 ,5 0 , 6 0 2 ,4 1 0 ,2 120 6 7 ,9 0 ,8 600 0 ,2 5 1 ,4 0 6 ,5 0 ,1 8 8 ,5 4 2 ,0 140 8 ,1 5 2 ,3 800 0 ,3 2 2 ,2 0 7 ,1 0 ,9 0 1 0 ,0 1 2,5 220 7 8 ,1 1 ,0 800 0 ,1 8 1 ,4 2 8 ,0 0 ,3 5 1 8 ,0 5 2 ,0 155 - - - - - - - - - -8 7 ,9 1 ,0 450 .0 ,1 8 1 ,3 8 1 0 ,0 0 ,1 8 2 0 ,0 4 8 ,0 300 8 ,2 1 ,7 180 0 ,2 0 2 ,1 0 6 ,3 0 ,9 5 1 3 ,0 2 0 ,0 120 9 7 ,9 1 ,6 220 0 ,2 0 1 ,45 1 0 ,0 0 ,5 0 2 5 ,0 6 0 , 0 280 8 ,2 5 4 ,0 300 0 ,0 6 2 ,5 0 1 5 ,8 1 ,1 0 9 ,5 1 3,2 180 10 8 ,0 2 ,2 150 0 ,1 6 1 ,7 8 8 ,0 0 ,4 0 4 , 0 1 1 ,5 120 8 ,3 1 ,4 250 0 ,1 8 1,55 1 2 ,0 0 ,3 5 2 ,5 1 2 ,0 105 11 8 ,0 2 ,9 420 0 ,2 0 1 ,4 5 8 ,2 0 ,7 5 1 ,5 1 1 ,0 120 ‘ 8 ,1 3 ,2 670 0 ,1 4 1 ,9 5 7 ,1 1 ,1 0 10,5 1 7 ,0 175 12 7 ,9 5 1 .7 250 0 ,2 5 1 ,4 2 8 ,2 0 ,7 0 2 ,0 1 3 ,0 145 8 ,2 5 1 ,2 400 0 ,2 0 2 ,1 0 1 0 ,0 0 ,4 0 q2»5 1 1 ,0 145 13 7 ,9 4 ,4 120 0 ,1 2 1 ,8 0 1 2 ,5 0 , 6 0 3 ,6 1 4 ,5 110 - - - - - - - - - ** 14 8 ,1 1 ,8 200 0 ,2 5 1 ,7 2 1 0 ,0 0 ,5 0 3 ,4 1 1 ,5 105 - - - - - - ~ ~ Średnio 7 ,9 0 1 ,8 1 387 0 ,164 1 ,5 7 7 ,8 8 0 ,3 7 6 8 ,4 2 2 7 ,3 6 1 58,8 8 ,2 1 5 ,3 8 431 0,1 5 9 2 ,0 1 1 3 ,7 6 0 ,7 9 5 8 ,4 5 14 ,9 16 0 ,5 *) Zawartość makroelementów podano w m iligram ach na 1 1 wody
**) Zawartość mikroelementów - wmikrogramach na 1 1 *•*) nr 1 - 14 - m ie jsc a p o b iera n ia prób wód drenowych S p e k tr o g r a fi c z n a o ce n a m a k r o - i m ik r o e le m e n tó w w wodach d r e n o w y c h 2 3 9
240 A. Czekalski, Z. K ociałkowski
Wody drenowe pobrano z 14 miejsc pow. poznańskiego z w ylotów
drenów do butelek polietylenow ych w ilości 2 1 i po przesączeniu przez
sączek bezpopielny (hydrochloric) przechowywano, w miarę możności, w lodówce. Pora pobierania prób była oczywiście związana z okresem opadów. Pierwszą próbę pobrano jesienią 1961 r. (23.X), drugą wiosną 1962 r. (13.IV), trzecią i czwartą latem 1962 r. (3.VI i 24.VIII). W celu lepszego zobrazowania procesu wym ywania pierwiastków śladowych pobrano również i próby glebowe (jesienią i wiosną) z tych samych
m iejsc (około 20— 30 m od w ylotu drenu) z kilku warstw (2— 4) do głę
bokości 125 cm.
M ETO D Y K A
W celu oznaczenia m ikroelem entów w wodach drenowych trzeba je było, ze względu na ich niską koncentrację, wzbogacić. Zrobiono to wg m etody P o h l a [2]. Do analizy wzięto 1 1 wody, i wytrząsano w 2-litro-
w ym rozdzielaczu z Na-DDTK, 0,1% roztworem chloroformowym 8-h y-
droksychinoliny i 0,01% roztworem ditizonu. Stosowano ekstrakcję czterostopniową: przy pH 3, 5, 7 i 9. Ekstrakty chloroformowe łączono do
jednego tygla, dodając 60 mg A120 3. Po odparowaniu chloroformu (od
zyskiwano go w eksykatorze Ruppa) suchą pozostałość prażono w piecu m uflowym w temperaturze 400 °C około 4 godzin. Pozostałość po w y prażeniu wyskrobywano z tygli, ważono na wadze torsyjnej i dodawano tyle samo NaCl i dwa razy tyle proszku grafitowego. Całość wymieszano' i rozcierano w moździerzu agatowym przez 5 min, po czym napełniano tą mieszaniną elektrody węglowe, które spalano w łuku prądu stałego
(8 A, 110 V) przez 45 sek, po 5-sekundowym przedpaleniu. Modele stan
dardów przygotowano wg S o k o ł o w a [3]. Standardy były oczywiście poddane tej samej obróbce co i analizowane próby. Ze względu na dużą
rozpiętość koncentracji m ikroelem entów stosowano osłabiacz 10- i 100-
procentowy. Analizy wykonano na spektrografie o średniej dyspersji ISP-22. Zastosowano szczelinę 0,01 mm. Użyto klisz ,,Blau extra hart”. Odczyty wykonano na mikrofotometrze typu MF-2. pH oznaczono na peham etrze lam powym LBS-ЗА, polskiej produkcji, przy użyciu elek trody szklanej.
M akroelementy mamy zamiar oznaczać również spektrograficznie za pomocą przeborowanej elektrody [1]. Ponieważ urządzenie to nie jest jeszcze gotowe, oznaczyliśm y potas, sód i wapń fotom etrycznie na apa racie Schuhknechta, a fosfor kolorym etrycznie za pomocą chlorku cynowego i m olibdenowego amonu.
Spektrograficzna ocena m akro- i m ikroelem entów w wodach drenowych 241
W N IO SK I
W szystkie w ody drenowe pobrane z pow. poznańskiego wykazują odczyn zasadowy, mimo że pochodzą z różnych gleb. Ich pH waha się w granicach 7,7— 8,3. Najniższe pH wykazują próby wód pobranych w czerwcu (średnio 7,9), a najwyższe — pobrane w sierpniu (średnio 8,2).
Zawartość m akroelem entów w wodach drenowych jest dosyć duża i waha się w szerokich granicach. Zawartość fosforu waha się w grani
cach 0,25— 1,20 mg P205 na 1 1 wody, przy czym najniższą zawartość
fosforu wykazują próby pobrane w czerwcu (średnia 0,37 mg P20 5/1 1),
a najwyższą — pobrane w sierpniu (średnio 0,79 mg). Przyczyną tego jest prawdopodobnie silniejsze uruchamianie fosforu z zapasów glebo w ych w czasie lata, przy czym uruchomiony w czerwcu fosfor pobierany jest przez rośliny w dużo większym stopniu niż to ma m iejsce w sierpniu.
Zawartość potasu waha się w granicach 1,5— 25 mg K20 /1 1. Większość
prób m ieści się w granicach 2— 9 mg K20 /1 1. Najmniej potasu zawierają
próby pobrane w październiku (średnio 2,71 mg K20 /1 1), a najwięcej
pobrane w sierpniu (8,45 m g /l 1). Jest to prawdopodobnie również zwią zane z większym uruchomieniem potasu w miesiącach letnich.
Zawartość sodu waha się w granicach 6— 60 mg Na20 /1 1. N aj
mniej znajdujem y go w wodach drenowych w październiku (średnio
13,38 m g /l 1), a najwięcej w czerwcu (27,35 mg). Widocznie uruchamiany
w czerwcu sód nie zostaje tak silnie pobierany przez rośliny, jak to ma m iejsce w przypadku fosforu i potasu.
Zawartość wapnia waha się w granicach 80— 300 mg CaO/1. Najmniej
znajduje się go w wodach pobranych w październiku (138 mg na 1 1), a najwięcej w próbach pobranych w sierpniu. Widocznie wysoka tem pe ratura lata przyczynia się do silniejszego wym ywania związków wapnia z gleby.
Spośród m akroelem entów największe wahania w wodach drenowych w ykazuje potas (1,5— 25 mg = 1660%, a najmniejsze wapń (80— 300 mg =
= 375%).
Zawartość m ikroelem entów w om awianych wodach w ykazuje rów nież duże wahania. I tak zawartość miedzi waha się od 0,8 do 6,5 mikro- grama na 1 1 wody. Najmniej miedzi zawierają wody pobrane w czerwcu
(średnio 1,81 mkg/1 1), a najwięcej wody pobrane w sierpniu (śred
nio 5,38).
Zawartość molibdenu waha się w granicach 0,05— 0,32 mkg/1. Naj
mniej zawierają go wody z kwietnia (średnio 0,11 m kg/1), a najwięcej
wody z czerwca (średnio 0,16 m kg/1).
242 A. Czekalski, Z. K ociałkow ski
Zawartość manganu waha się w granicach 80— 800 mkg/1. Najmniej zawierają go wody z kwietnia (średnio 236 mkg/1), a najwięcej wody z sierpnia (średnio 431/1).
Zaw-artość niklu waha się w dość wąskich granicach 1,35— 2,5 mkg/1. Najmniej zawierają go wody pobrane w czerwcu (średnio 1,57 mkg/1),
a najwięcej w ody pobrane w sierpniu (średnio 2,01 m kg/1).
Zawartość cynku waha się w granicach 5,5— 30 mkg/1 1. Najmniej jest go w wodach pobranych w czerwcu (7,88 mkg), a najwięcej w w o dach pobranych w sierpniu (13,76 mkg).
Z m ikroelem entów wody drenowe zawierają najwięcej manganu, po tem cynku, miedzi, niklu, a najmniej molibdenu. Największe wahania
wykazuje mangan (80— 800 mkg, czyli 1000%), a najmniejsze wahania
wykazuje nikiel (1,35— 2,5, czyli 185%).
Praca zawiera na razie jednoroczne wyniki badań i dlatego nie można wyciągnąć zbyt w ielu wniosków z uzyskanych wyników.
L IT ER A TU R A
[1] E r d e y L., G e g u s E., К о с s i s E.: S p e k tr a la n a ly se von L ö su n g en u n ter A n w e n d u n g v o n d u rch b oh rten E lek trod en . A . C hem . H ung., 7, 1955.
[2] P o h l F. A.: M eth od en fü r sp rek tro ch em isch e S p u ren a n a ly se von W ässern. Z. A n n al. C hem ., 241, 1953.
[3] S o k o ł o w I. J.: M eto d iczesk o je r u k o w o d stw o po o p ried ielen iu m ik r o e le m e n tó w w p o w o d n ich w od ach pro p oisk ach ru d n ych m esitopożdienij. M osk w a 1961.
A . Ч Е К А Л Ь С К И , 3 . К О Ц Я Л К О В С К И С О Д Е РЖ А Н И Е В Д Р Е Н А Ж Н Ы Х В О Д А Х Н Е К О ТО РЫ Х М А К Р О - И М И К РО ЭЛ ЕМ ЕН ТО В ПО С П ЕК ТРА Л ЬН О М У А Н А Л И З У К а ф е д р а А г р о х и м и и П о з н а н ь с к о й С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й А к а д е м и и Р е з ю м е Ц елью работы было нак оп лен и е дан н ы х для к оличествен ной оценки вы мы ван ия п и тательн ы х вещ еств из р азл и ч н ы х типов почв. О бразцы д р ен а ж н ы х в од бы ли взяты в 14 м естн остя х 4-кратно в году. А н ал и з п р ов еден о сп ектограф ом ИС П-22 после предварительного обогащ ения по м етоду П охла. О бн ар уж ен о сл едую щ ее со д ер ж а н и е вещ еств в 1 л д р ен а ж н ы х вод: Р2О5 0,25 — 1,20 мг, К 20 1,5 — 25 мг, N a 20 6,0 — 60 мг, СаО 80 — 300 мг, Си 0,8 — 6,5 м икрограмма, M o 0,05 — 0,32 мкг, Мп 80 — 800 мкг, N i 1,35 — 2,5 мкг; pH и ссл е д у ем ы х вод 7,7 — 8,3. И ссл едов ан и я пр одол ж аю тся.
Spektrograficzna ocena m akro- i m ikroelem entów w w odach drenowych 243
A . C Z E K A L S K I , Z . K O C I A Ł K O W S K I
SP E C T R O A N A L Y T IC D E T E R M IN A TIO N OF M A C R O - A N D TRACE ELEM ENTS C ON TEN T IN D R A IN A G E W A TER S
C h a i r o f A g r o c h e m i s t r y , C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e P o z n a ń
S u m m a r y
T he aim of th is stu d y w a s to obtain m a teria l fo r elu cid a tio n of th e w a sh o u t o f n u trien ts fro m v a rio u s kind.
W ater sa m p les w e r e ta k en from 14 d iffe r e n t site s at d iffe r e n t in te r v a ls (4 t i m es a year).
A fte r en r ic h m e n t of th e sa m p les w ith PohPs m eth od th e y w e r e an alyzed w ith a sp ectrograp h of m ed iu m d isp ersio n (ISP-22).
T he fo llo w in g v a lu e s w e r e obtained: pH 7,7— 8,3; P2O5 0.25— 1.20 m g /l 1 w a ter; K 20 1.5— 25 m g; N a 20 6.0— 60 m g; CaO 80— 300 m g; Cu 0.8—6.5 m k g/1 1 w .; Mo 0.05— 0.32 m kg; M n 80— 800 m kg; N i 1.35— 2.5 m kg; Zn 5.5— 30 m k g 1 1 w .
H ig h est v a lu e s w e r e ob served in th e su m m er m on th s (A ugust). T he in v e s ti g a tio n s are b ein g contin u ed .
