Prace metodyczne
ALINA KABATA-PENDIAS, PIOTR TARŁOWSKI
WYDZIELANIE ROZTWORÓW GLEBOWYCH METODĄ WIROWANIA
Zakład Gleboznawstwa IUNG w Puławach
Możliwość przeprowadzania pomiarów stężenia jonów bezpośrednio w roztw orach glebowych jest bardzo istotna przy badaniach zarówno chemicznych, jak i fizycznych właściwości gleb. Przy różnej pojemności wodnej gleb utrzym uje się określona równowaga w stężeniu jonów po między fazą stałą a płynną (roztworem) gleby. Ostatnio prace wielu gleboznawców skierowane są na poznanie chemicznego składu roztworu jako jednego ze wskaźników dynam iki m ineralnych i organicznych skład ników glebowych (Bolt 1961, Davies i Davies 1963, Schuffelen, Koenig i Bolt 1964, Hodgson i Geering 1965, Le Roux i Sum m er 1968, Koma rowa 1968). Podstawowym zagadnieniem przy. badaniach roztworów gle bowych jest metoda ich otrzym ywania. W określonych w arunkach labo ratoryjnych powinna ona być możliwie prosta i powtarzalna.
Metodyczne prace różnych autorów, prowadzone w zakresie łatwego sposobu otrzym ywania roztworów glebowych, opierają się na następu jących podstawowych zasadach:
— w ypieranie roztw oru glebowego innym roztworem lub gazami pod ciśnieniem,
— wyciskanie roztworu z gleby przy zastosowaniu prasy z dużym ciśnieniem,
— odwirowywanie roztw oru z masy glebowej,
— dyfuzyjne wsiąkanie roztw oru glebowego w suchy sączek bibułowy. Celem podjętych prac było przeprowadzenie prób otrzym ywania roztworów glebowych przy zastosowaniu prasy i odwirowywania. Prace z wykorzystaniem prasy dały w yniki negatywne. W celu wyciśnięcia roztworu z gleby o polowej pojemności wodnej należy niekiedy (zwłasz cza w przypadku gleb ciężkich) stosować ciśnienie w granicach ok. 1000 kG/cm2. Przy tak wysokim ciśnieniu, uzyskiwanym jedynie na
ciężkich prasach metalowych, powstawał problem wprowadzenia odpo wiednio w ytrzym ałych filtrów. Poza tym styczność wydzielonego roz tw oru z metalową powierzchnią aparatu była źródłem jego zanieczysz czeń różnymi pierwiastkami. Natomiast doświadczenia w zakresie od w irowywania roztworu z gleby zakończono wynikiem pozytywnym i obecnie opracowana przez autorów metoda stosowana jest w badaniach dotyczących występowania pierwiastków śladowych w roztworach gle bowych.
B r i g g s i M c L a n e zastosowali po raz pierwszy w 1907 r. metodę wirowania w celu otrzym ania roztworów glebowych (według B. E. D a- v i e s i R. L. D a v i e s [2]. Jednakże ze względu na ówczesny brak czułych metod analitycznych zarówno dla oznaczania mikro-, jak i ma- kroskładników chemicznych, małe ilości wydzielonego roztworu glebo wego nie miały większego znaczenia praktycznego. Obecnie metody spektrometryczne, a szczególnie spektroskopii absorpcji atomowej, umoż liwiają wykonanie oznaczeń zawartości pierwiastków w małej objętości otrzymanego roztworu.
OPIS METODY
Doświadczenia z odwirowywaniem roztw oru glebowego przeprow a dzono na wirówce firm y H. Janetzki, typu K-50, w kuwetach pojem ności 350 ml.
Rys. 1. Schem at ustaw ienia kiuw et w gilzie w irów ko wej
l — r o z t w ó r g l e b o w y , 2 — d n o z w in id u r u , 3 — m e ta lo w a g ilz a , 4 — g le b a , 5 — k u b e k p l a s t y k o w y , 6 — s ą c z e k z b i b u ły , 7 — s ia tk a p la s t y k o w a , 8 — k iu w e t a z w in id u r u
Scheme of a position of cups in the centrifuge tube
1 — s o il s o lu t io n , 2 — p la s t ic b o t to m , 3 — m e t a li c tu b e , 4 — s o il, 5 — p la s t ic c u p , 6 — f i l t e r p a p e r , 7 — p la s t ic
s c r e e n , 8 — p la s t ic tu b e
Istotnym w arunkiem dla adaptacji tej metody było dobranie odpo wiedniego m ateriału w celu wykonania kuwet. Na ogół większość do stępnych w handlu naczyń z mas plastykowych nie nadawała się zarówno ze względu na ich małą wytrzymałość, jak i wymiar. W w yniku różnych
prób zastosowano kubki z masy plastykowej o odpowiednich wymiarach, wystarczająco odporne na działanie siły odśrodkowej. Na rysunku 1 przedstawiony jest schematyczny przekrój kuw et ustawionych w gilzie wirówki. W dnie kubka plastykowego znajduje się 5 otworów średnicy 1 mm, nawierconych centrycznie, natom iast w dodatkowym dnie znaj duje się okrągłe wycięcie obejmujące wszystkie otworki. W górnej k u wecie mieści się 250 g gleby, a odwirowany roztwór, zwykle o objętości ok. 50 ml (tabl. 1), zbiera się w dolnej kuwecie.
T a b e l a 1 I l o ś ć roztw oru odwirowanego z różn ych g le b
C e n tr ifu g a tio n o f s o lu t io n from d i f f e r e n t s o i l s
Gleba S o i l Pojemność wodna g le b y w % pow .s.m . Otrzymano z 250 g g le b y O btained from 25О g o f s o i l S o i l m oistu re c o n te n t in % o f a ir - d r y s o i l w ml i n ml w % w ilg o tn o ś c i glebow ej i n % o f s o i l m oistu re c o n ten t g l i n a c ię ż k a heavy loam 5 9 ,6 47 3 1 ,5 g l i n a c ię ż k a heavy loam 6 9 ,6 58 3 3 ,3 g l i n a śr e d n ia medium loam 4 9 ,0 77 6 2 ,9 g l i n a śre d n ia medium loam 4 0 ,2 65 6 4 ,6 g l i n a p y la s t a s i l t y loam 3 0 ,0 33 4 4 ,0
Ilość otrzymanego roztworu z gleby zależy nie tylko od pojemności wodnej i składu mechanicznego gleby, ale także od szybkości oraz od czasu wirowania. Ponieważ szybkość wirowania uw arunkow ana jest ce chami technicznymi aparatu, przeprowadzono próbę w zakresie wpływu czasu wirowania na wydzielanie roztworu glebowego (rys. 2). Jak wynika z układu krzyw ych na wykresie, wzrost ilości otrzymywanego roztw oru przy wirowaniu powyżej 20 min jest niewielki. W oparciu o przeprow a dzone próby ustalono czas wirow ania na 20 min przy 3000 obrotach na minutę. W opisanych w arunkach w irowania działała na masę glebową siła odśrodkowa wynosząca w przybliżeniu 600 kG/cm2. Odwirowany z gleby roztwór ma na ogół zabarwienie jasnożółte, pochodzące głównie od rozpuszczalnych w wodzie związków organicznych, które przed ana lizą chemiczną utleniano wodą utlenioną. Zawsze otrzymywano roztwór bez żadnej zawiesiny, nie zachodziła więc potrzeba powtórnego odwiro wania lub sączenia.
'о 20 40 60 Czas wirowonio w min Time o f centrifugation in min.
mi %
Rys. 2. Wpływ czasu w irow ania przy szyb kości 3000 obr./min na otrzymanie roztworu Influence of a centrifugation time at 3000 r.p.m. on the obtaining of solution from 250 g
z 250 g gleby
of soil
Przed wirowaniem nawilżano gleby do pojemności wodnej obliczonej w oparciu o ilość zatrzym anej wody przez glebę umieszczoną w cylin- derku po 20 godzinach swobodnego odsiąkania. Próbkę glebową o wadze 250 g umieszczano w kubku plastykowym z gęstą siatką i sączkiem bibu łowym na dnie (rys. 1), zalewano obliczoną ilością wody redestylowanej i przegotowanej, a następnie po szczelnym owinięciu folią plastykową wystawiano na 3 dni do term ostatu o tem peraturze 25°C, w celu uzyska nia równowagi pomiędzy wymianą jonową obu faz glebowych (płynnej i stałej). Na podstawie stałej kontroli wagi pojemników z nawilżoną glebą nie stwierdzono w tym okresie ubytku wody. Do wirowania brano gleby bezpośrednio z term ostatu. W tabeli 1 zamieszczono parę orienta cyjnych wyników o ilościach otrzymywanego roztworu z różnych gleb. Podane wartości są zbliżone do tych, jakie uzyskano przy zastosowaniu innych metod wydzielania roztworów ( K o m a r o w a [4]).
Oznaczone zawartości niektórych kationów w uzyskanych roztworach glebowych odpowiadają następującym stężeniom:
Analiza chemicznego składu roztworu glebowego stw arza nowe moż liwości badawcze w zakresie dynam iki chemicznych właściwości gleb. Wydzielanie roztw oru glebowego opisaną metodą wirowania jest stosun kowo łatw e do zaadoptowania w gleboznawczym laboratorium .
Na — 0,009 g/l К — 0,008 g/l Mg — 0,004 g/l Mn — 760 ug/1 Zn — 240 i-ig/l Fe — 150 ng/1 Cu — 135 i-ig/1 Co — 5,4 ixg/l LITERATURA
[1] B o l t G. H.: The pressure filtrate of colloidal suspensions. Sonderdruk Kolloid- -Zeitsch., 175, 1961, 144- 150.
[2] D a v i e s В. E., D a v i e s R. I.: A sim ple centrifugation method for obtaining sm all sam ples of soil solution. Nature, 198, 1963, s. 216-217.
[3] G e e r i n g H. R., H о d g s o n J. F., S d a n о C.: Micronutrient cation com ple xes in soil solution. Soil Sei. Soc. Am. Proc., 33, 1969, s. 81 - 85.
[4] K o m a r o w a N. A.: Mietody w ydielenija poczwiennych rastworow. Fizyko--chimj czeski je m ietody issledow anija poczw. Moskwa 1968, s. 7- 31.
[5] L e R o u x J., S u m m e r M. E.: Studies on the soil solution of various Natal soils. Geoderma, 1, s. 125 - 130, 1967.
[6] S c h u f f e l e n A. C., K o e n i g F. F. R., B o l t G. H.: The isolation of the soil solution w ith the aid of filter paper tablets. 8 Intern. Congress Soil Sei., Bukareszt, 1964, 3, s. 519 - 528. А . К А Б А Т А -П Е Н Д И А С , П. Т А Р Л О В С К И МЕТОД ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ РАСТВОРОВ О т д е л е н и е П о ч в о в е д е н и я И н с т и т у т а А г р о т е х н и ч и , У д о б р е н и я и П о ч в о в е д е н и я Р е з ю м е Описано метод центрифугирования растворов из почвы. Раствор полученный при использовании этого метода становит от 30 до 65% почвенной влаги. В выделенном почвенном растворе можно определять химическое состояние разными спектрометрическими методами. Перед анализом нужно провести окис ление растворимого органического вещества в почвенном растворе. А . К A B A T A -P E N D I A S , Р . T A R Ł O W S K I
A CENTRIFUGATION METHOD FOR OBTAINING SAMPLES OF SOIL SOLUTION
D e p a r tm e n t o f S o il S c ie n c e , I n s t it u t e o f S o il S c ie n c e a n d P l a n t C u lt iv a tio n , P u ła w y
S u m m a r y
A method of centrifugation for obtaining samples of soil solution is described. A yield of a soil solution obtained by this method ranges from 30 to 65 per cent of the soil moisture content. Cation content of the soil solution can be analyzed directly by different suitable methods after an oxidation of soluble organic matter.
Wpłynęło do PTG w listopadzie 1969 r. Adres
doc. dr habil. Alina K abata-Pendias Zakład Gleboznaw stw a IJJNG P uław y — Osada Pałacowa
