Chemické výskumné metódy v rastlinách. Metódy štúdia rastlinných organizmov. Význam botanických poznatkov pre prípravu špecialistov v agrochémii a pôdoznalestve. Odber vzoriek rastlín

Keďže botanika študuje pomerne veľa rôznych aspektov organizácie a fungovania rastlinných organizmov, každý konkrétny prípad používa svoj vlastný súbor výskumných metód. V botanike sa používajú ako všeobecné metódy(pozorovanie, porovnávanie, analýza, experiment, zovšeobecňovanie) a mnohé ďalšie

špeciálne metódy (biochemická a cytochemická, svetelná (konvenčná, fázovo-kontrastná, interferenčná, polarizačná, fluorescenčná, ultrafialová) a elektrónová (transmisná, skenovacia) mikroskopia, metódy bunkovej kultúry, mikroskopická chirurgia, metódy molekulárnej biológie, genetické metódy, elektrofyziologické metódy, metódy zmrazovania a čipovania, biochronologické metódy, biometrické metódy, matematické modelovanie, štatistické metódy).
Špeciálne metódy berú do úvahy charakteristiky konkrétnej úrovne organizácie sveta rastlín. Na štúdium nižších úrovní organizácie sa teda používajú rôzne biochemické metódy, kvalitatívne a kvantitatívne metódy. chemická analýza. Na štúdium buniek sa používajú rôzne cytologické metódy, najmä metódy elektrónovej mikroskopie. Na štúdium tkanív a vnútornej štruktúry orgánov sa používajú metódy svetelnej mikroskopie, mikroskopická chirurgia a selektívne farbenie. Na štúdium flóry na populačno-druhovej a biocenotickej úrovni sa využívajú rôzne genetické, geobotanické a ekologické metódy výskumu. V rastlinnej taxonómii majú dôležité miesto také metódy ako porovnávacie morfologické, paleontologické, historické a cytogenetické.

Asimilácia materiálu z rôznych odborov botaniky je teoretickým základom pre prípravu budúcich odborníkov v oblasti poľnohospodárskej chémie a pôdoznalectva. Vzhľadom na neoddeliteľný vzťah medzi rastlinným organizmom a jeho prostredím sú morfologické vlastnosti a vnútorná štruktúra rastliny do značnej miery determinované vlastnosťami pôdy. Smer a intenzita fyziologických a biochemických procesov zároveň závisí aj od chemického zloženia pôdy a jej ďalších vlastností, čo v konečnom dôsledku podmieňuje rast rastlinnej biomasy a produktivitu rastlinnej výroby ako celku. Botanické poznatky preto umožňujú zdôvodniť potrebu a dávku pôdnej aplikácie. rôzne látky ovplyvňujú úrodu pestovaných rastlín. V skutočnosti je akýkoľvek vplyv na pôdu s cieľom zvýšiť produktivitu pestovaných a voľne rastúcich rastlín založený na údajoch získaných v rôznych sekciách botaniky. Metódy biologickej kontroly rastu a vývoja rastlín sú takmer úplne založené na botanickej morfológii a embryológii.

Vo svojom poradí zeleninový svet pôsobí ako dôležitý faktor pri tvorbe pôdy a určuje mnohé vlastnosti pôdy. Každý typ vegetácie sa vyznačuje určitými typmi pôd a tieto vzory sa úspešne používajú na mapovanie pôdy. Rastlinné druhy a ich jednotlivé systematické skupiny môžu pôsobiť ako spoľahlivé fytoindikátory potravných (pôdnych) podmienok. Indikátorová geobotanika poskytuje pôdoznalečkám a agrochemikom jednu z dôležitých metód hodnotenia kvality pôdy, jej fyzikálno-chemických a chemických vlastností,
Botanika je teoretickým základom agrochémie, ako aj takých aplikovaných oblastí ako pestovanie rastlín a lesníctvo. V súčasnosti bolo do pestovania zavedených asi 2 000 druhov rastlín, ale iba malá časť z nich je široko pestovaná. Mnohé druhy voľne žijúcich rastlín sa môžu v budúcnosti stať veľmi sľubnými plodinami. Botanika zdôvodňuje možnosť a uskutočniteľnosť poľnohospodárskeho rozvoja prírodných území, vykonávanie rekultivačných opatrení s cieľom zvýšiť produktivitu prirodzených skupín rastlín, najmä lúk a lesov, a podporuje rozvoj a racionálne využívanie rastlinných zdrojov na pôde, sladkovodných útvaroch a Svetový oceán.
Pre špecialistov v oblasti agrochémie a pôdoznalectva je botanika základným základom, ktorý im umožňuje hlbšie pochopiť podstatu pôdotvorných procesov, vidieť závislosť určitých vlastností pôdy od charakteristík vegetačného krytu a pochopiť potreby pestovaných rastlín pre špecifické živiny.

Chemický rozbor rastlín pre posledné roky získala uznanie a široké rozšírenie v mnohých krajinách sveta ako metóda na štúdium výživy rastlín v teréne a ako metóda na určenie potreby rastlín na hnojivá. Výhodou tejto metódy je dobre definovaný vzťah medzi ukazovateľmi analýzy rastlín a účinnosťou príslušných hnojív. Na analýzu sa neberie celá rastlina, ale konkrétna časť, zvyčajne list alebo listová stopka. Táto metóda sa nazýva diagnostika listov.[...]

Chemická analýza rastlín sa vykonáva s cieľom určiť množstvo živín, ktoré sa im dodávajú, pomocou ktorej možno posúdiť potrebu použitia hnojív (metódy Neubauer, Magnitsky atď.), Stanoviť ukazovatele nutričnej a kŕmnej kvality produktov (stanovenie škrob, cukor, bielkoviny, vitamíny a pod.) p) a riešiť rôzne otázky výživy a metabolizmu rastlín.[...]

V tomto experimente boli rastliny oplodnené značeným dusíkom 24 dní po vzídení. Ako vrchný obväz bol použitý síran amónny s trojnásobným obohatením izotopom N15 v dávke 0,24 g N na nádobu. Keďže značený síran amónny aplikovaný ako hnojivo bol v pôde zriedený obyčajným síranom amónnym, aplikovaným pred siatím a nie úplne využitý rastlinami, skutočné obohatenie síranom amónnym v substráte bolo o niečo nižšie, približne 2,5. Z tabuľky 1, ktorá obsahuje údaje o výnosoch a výsledky chemickej analýzy rastlín vyplýva, že keď boli rastliny vystavené značenému dusíku od 6 do 72 hodín, hmotnosť rastlín zostala prakticky na rovnakej úrovni a iba 120 hodín po aplikácii dusíkaté hnojenie bolo citeľne zvýšené.[...]

Chemická taxonómia doteraz nebola schopná rozdeliť rastliny do veľkých taxonomických skupín na základe akejkoľvek chemickej zlúčeniny alebo skupiny zlúčenín. Chemická taxonómia pochádza z chemickej analýzy rastlín. Hlavná pozornosť bola doteraz venovaná európskym rastlinám a rastlinám mierneho pásma, no systematický výskum tropických rastlín je nedostatočný. V poslednom desaťročí sa však všetko zmenilo vyššiu hodnotu hlavne biochemická systematika, a to z dvoch dôvodov. Jednou z nich je pohodlnosť použitia rýchlych, jednoduchých a vysoko reprodukovateľných chemických analytických metód na štúdium zloženia rastlín (medzi tieto metódy patrí napr. chromatografia a elektroforéza), druhou je jednoduchosť identifikácie organických zlúčenín v rastlinách; oba tieto faktory prispeli k riešeniu taxonomických problémov.[...]

Pri diskusii o výsledkoch chemickej analýzy rastlín sme poukázali na to, že z týchto údajov nebolo možné stanoviť žiadne zákonitosti zmeny obsahu zásobných bielkovín v rastlinách v rôznych časoch zberu. Výsledky izotopovej analýzy naopak poukazujú na silnú obnovu dusíka v týchto bielkovinách 48 a 96 hodín po oplodnení značeným dusíkom, čo nás núti pripustiť, že v skutočnosti zásobné bielkoviny, ako aj konštitučné, podliehali k neustálym zmenám v rastlinnom organizme.A ak sa v prvom období po zbere nezmenilo izotopové zloženie dusíka zásobných bielkovín, tak to nie je základom na vyvodzovanie záveru o ich známej stabilite počas týchto experimentálnych období.[... ]

Simultánne chemické analýzy rastlín ukázali, že celkové množstvo proteínového dusíka v tomto, ako aj iných podobných experimentoch počas tak krátkych časových období sa prakticky vôbec nezmenilo alebo sa zmenilo o relatívne zanedbateľné množstvo (v rozmedzí 5-10 %). To naznačuje, že v rastlinách sa popri tvorbe nového množstva bielkovín neustále obnovuje už v rastline obsiahnutá bielkovina. Proteínové molekuly v rastlinnom tele majú teda relatívne krátku životnosť. Neustále sa ničia a obnovujú v procese intenzívneho metabolizmu rastlín.[...]

Tieto metódy diagnostiky výživy pomocou chemickej analýzy rastlín sú založené na stanovení hrubého obsahu hlavných živín v listoch. Vybrané vzorky rastlín sa sušia a melú. Potom sa v laboratórnych podmienkach spopolní vzorka rastlinného materiálu a následne sa stanoví hrubý obsah N, P2O5, KgO > CaO, MgO a ďalších živín. Množstvo vlhkosti sa určuje v paralelnej vzorke. [...]

Tabuľka 10 ukazuje údaje o výnosoch a údaje chemickej analýzy rastlín pre obe série experimentov.[...]

Vo všetkých týchto experimentoch sa však analyzovali priemerné vzorky rastlín, ako sa to robí pri konvenčnom určovaní rozsahu, v akom rastliny absorbujú fosfor z hnojív. Jediný rozdiel bol v tom, že množstvo fosforu odoberaného rastlinami z hnojiva nebolo určené rozdielom medzi obsahom fosforu v kontrolnej a pokusnej rastline, ale priamym meraním množstva označeného fosforu, ktorý sa dostal do rastliny z hnojiva. . Simultánne chemické analýzy rastlín na obsah fosforu v týchto experimentoch umožnili určiť, aký podiel na celkovom obsahu fosforu v rastline tvorili fosfor hnojiva (označený) a fosfor odoberaný z pôdy (neoznačený).

História štúdia fyziológie rastlín. Hlavné odvetvia fyziológie rastlín

Fyziológia rastlín ako odvetvie botaniky.

Tému práce je potrebné dohodnúť s kurátorom výberového odboru A.N. Luferov.

Vlastnosti štruktúry rastlinnej bunky, chemické zloženie .

1. História štúdia fyziológie rastlín. Hlavné úseky a úlohy fyziológie rastlín

2. Základné metódy štúdia fyziológie rastlín

3. Stavba rastlinnej bunky

4. Chemické zloženie rastlinnej bunky

5. Biologické membrány

Fyziológia rastlín je veda, ktorá študuje životné procesy prebiehajúce v rastlinnom organizme.

Informácie o procesoch vyskytujúcich sa v živej rastline sa nahromadili s vývojom botaniky. Rozvoj fyziológie rastlín ako vedy bol determinovaný používaním nových, vyspelejších metód chémie, fyziky a potrebami poľnohospodárstva.

Fyziológia rastlín vznikla v 17.-18. storočí. Začiatok fyziológie rastlín ako vedy položili experimenty J. B. Van Helmonta o vodnej výžive rastlín (1634).

Výsledky množstva fyziologických experimentov dokazujúcich existenciu zostupných a vzostupných prúdov vody a živín, vzdušná výživa rastlín sú prezentované v klasických prácach talianskeho biológa a lekára M. Malpighiho „Anatómia rastlín“ (1675-1679) a anglický botanik a lekár S. Gales „Statics plants“ (1727). V roku 1771 anglický vedec D. Priestley objavil a opísal proces fotosyntézy – vzdušnú výživu rastlín. V roku 1800 vydal J. Senebier v piatich zväzkoch pojednanie „Physiologie vegetale“, v ktorom boli zozbierané, spracované a interpretované všetky vtedy známe údaje, navrhol sa pojem „fyziológia rastlín“, definovali sa úlohy, metódy štúdia rastlín fyziológie boli experimentálne dokázané, že zdrojom uhlíka pri fotosyntéze je oxid uhličitý, položili základy fotochómie.

V 19. - 20. storočí sa v oblasti fyziológie rastlín uskutočnilo množstvo objavov:

1806 - T.A. Knight opísal a experimentálne študoval fenomén geotropizmu;

1817 - P. J. Pelletier a J. Cavantou izolovali zelený pigment z listov a nazvali ho chlorofyl;

1826 – G. Dutrochet objavil fenomén osmózy;

1838-1839 – T. Schwann a M.Ya Schleiden zdôvodnili bunkovú teóriu štruktúry rastlín a živočíchov;

1840 – J. Liebig vypracoval teóriu minerálnej výživy rastlín;

1851 - V. Hoffmeister objavil striedanie generácií v r vyššie rastliny;

1859 – Charles Darwin položil základy evolučnej fyziológie rastlín, fyziológie kvetov, heterotrofnej výživy, pohybu a dráždivosti rastlín;

1862 – Yu.Sachs ukázal, že škrob je produktom fotosyntézy;

1865 – 1875 – K.A. Timiryazev študoval úlohu červeného svetla v procesoch fotosyntézy, vyvinul predstavu o kozmickej úlohe zelených rastlín;

1877 – W. Pfeffer objavil zákony osmózy;

1878-1880 – G. Gelriegel a J.B.Boussingault demonštrovali fixáciu atmosférického dusíka v strukovinách v symbióze s nodulovými baktériami;

1897 M. Nentsky a L. Markhlevsky objavili štruktúru chlorofylu;

1903 – G. Klebs vypracoval náuku o vplyve faktorov prostredia na rast a vývoj rastlín;

1912 - V.I. Palladin predložil myšlienku anaeróbnych a aeróbnych štádií dýchania;

1920 - W. W. Garner a G. A. Allard objavili fenomén fotoperiodizmu;

1937 - G. A. Krebs opísal cyklus kyseliny citrónovej;

1937 - M. Kh. Chailakhyan predložil hormonálnu teóriu vývoja rastlín;

1937 -1939 – G. Kalkar a V.A. Blitzer objavili oxidačnú fosforyláciu;

1946 – 1956 - M. Calvin a spolupracovníci rozlúštili hlavnú uhlíkovú dráhu pri fotosyntéze;

1943-1957 – R. Emerson experimentálne dokázal existenciu dvoch fotosystémov;

1954 – D. I. Arnon a kol. objavená fotofosforylácia;

1961-1966 – P. Mitchell vyvinul chemiosmotickú teóriu spájania oxidácie a fosforylácie.

Rovnako ako ďalšie objavy, ktoré predurčili vývoj fyziológie rastlín ako vedy.

Hlavné časti fyziológie rastlín sa diferencovali v 19. storočí - sú to:

1. fyziológia fotosyntézy

2. fyziológia vodného režimu rastlín

3. fyziológia minerálnej výživy

4. fyziológia rastu a vývoja

5. fyziológia rezistencie

6. fyziológia reprodukcie

7. fyziológia dýchania.

Ale akékoľvek javy v rastline nemožno pochopiť len v rámci jednej sekcie. Preto sa v druhej polovici 20. stor. Vo fyziológii rastlín existuje tendencia spájať biochémiu a molekulárnu biológiu, biofyziku a biologické modelovanie, cytológiu, anatómiu a genetiku rastlín do jedného celku.

Moderná fyziológia rastlín je základná veda, jej hlavnou úlohou je študovať vzorce života rastlín. Má však obrovský praktický význam, preto je jeho druhou úlohou vypracovať teoretické základy na získanie maximálnych výnosov poľnohospodárskych, priemyselných a liečivých plodín. Fyziológia rastlín je vedou budúcnosti, jej treťou, zatiaľ nevyriešenou úlohou je vývoj zariadení na uskutočňovanie procesov fotosyntézy v umelých podmienkach.

Moderná fyziológia rastlín využíva celý arzenál vedeckých metód, ktoré dnes existujú. Ide o mikroskopické, biochemické, imunologické, chromatografické, rádioizotopové atď.

Zoberme si inštrumentálne metódy výskumu, ktoré sa široko používajú pri štúdiu fyziologických procesov v rastlinách. Inštrumentálne metódy práce s biologickými objektmi sú rozdelené do skupín v závislosti od akéhokoľvek kritéria:

1. V závislosti od toho, kde sa nachádzajú citlivé prvky zariadenia (na zariadení alebo nie): kontaktné a vzdialené;

2. Podľa charakteru výslednej hodnoty: kvalitatívne, semikvantitatívne a kvantitatívne. Kvalitatívne – výskumník dostáva informácie len o prítomnosti alebo neprítomnosti látky alebo procesu. Semikvantitatívny - výskumník môže porovnávať schopnosti jedného objektu s inými z hľadiska intenzity akéhokoľvek procesu, podľa obsahu látok (ak je vyjadrený nie v číselnej forme, ale napr. mierka). Kvantitatívne - výskumník získa číselné ukazovatele charakterizujúce akýkoľvek proces alebo obsah látky.

3. Priame a nepriame. Pri použití priamych metód výskumník získava informácie o skúmanom procese. Nepriame metódy sú založené na meraní akýchkoľvek sprievodných veličín, tak či onak súvisiacich so skúmanou veličinou.

4. V závislosti od experimentálnych podmienok sa metódy delia na laboratórium a terén.

Pri výskume rastlinných objektov nasledujúce typy miery:

1. Morfometria (meranie rôznych morfologických ukazovateľov a ich dynamiky (napríklad povrchová plocha listov, pomer plôch nadzemných a podzemných orgánov a pod.)

2. Merania hmotnosti. Napríklad stanovenie dennej dynamiky akumulácie vegetatívnej hmoty

3. Meranie koncentrácie roztoku, chemického zloženia vzoriek a pod. pomocou konduktometrických, potenciometrických a iných metód.

4. Štúdium výmeny plynov (pri štúdiu intenzity fotosyntézy a výmeny plynov)

Morfometrické ukazovatele je možné určiť pomocou vizuálneho počítania, merania pomocou pravítka, milimetrového papiera atď. Na určenie niektorých ukazovateľov, napríklad celkového objemu koreňového systému, sa používajú špeciálne inštalácie - nádoba s odstupňovanou kapilárou. Objem koreňového systému je určený objemom vytlačenej vody.

Pri štúdiu akéhokoľvek procesu sa používajú rôzne metódy. Napríklad na určenie úrovne transpirácie použite:

1. Metódy hmotnosti (počiatočná hmotnosť plechu a jeho hmotnosť po určitom čase);

2. Teplota (použite špeciálne klimatické komory);

3. Pomocou porometrov sa zisťuje vlhkosť komory, kde je skúmaná rastlina umiestnená.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Úvod

1. Analýza pôdy

2. Analýza rastlín

3. Analýza hnojív

Záver

Bibliografia

Úvod

Agronomickej chémii sa venuje Ch. arr. problematika dusíkatej a minerálnej výživy v poľnohospodárstve. rastliny s cieľom zvýšiť výnos a zlepšiť produkty. Teda a. X. skúma zloženie poľnohospodárskych produktov. rastliny, pôda, hnojivá a procesy ich vzájomného ovplyvňovania. Venuje sa tiež štúdiu procesov prípravy hnojív a látok používaných na ničenie škodcov a vyvíja aj chemické metódy. analýza agronomických objektov: pôdy, rastlín a produktov z nich získaných atď. Významné sú najmä mikrobiologické procesy v pôde. V tejto oblasti a. X. prichádza do kontaktu s pôdoznalectvom a všeobecným poľnohospodárstvom. Na druhej strane a. X. spolieha sa na fyziológiu rastlín a je s ňou v kontakte, pretože a. X. študuje procesy prebiehajúce pri klíčení, výžive, dozrievaní semien atď. a využíva metódy vodných, pieskových a pôdnych kultúr. Agronómovia-chemici vo svojom výskume využívajú Ch. arr. chem. metódy, z ktorých sú v poslednom čase obzvlášť široko používané fyzikálno-chemické, zároveň musia ovládať metódy umelých kultúr a bakteriologické výskumné metódy. Vzhľadom na zložitosť a rôznorodosť úloh a. x., niektoré skupiny otázok, ktoré boli predtým zahrnuté v a. x., sa stali samostatnými disciplínami.

Týka sa to chémie, ktorá študuje chemické zloženie rastlín, hlavne poľnohospodárskych rastlín. a technickej, ako aj biologickej chémie a biologickej fyziky, ktoré študujú procesy v živej bunke.

1 . Analýzapôdy

Vlastnosti pôdy ako objektu chemického výskumu a indikátory chemickom stave pôdy

Pôda je komplexný predmet štúdia. Zložitosť štúdia chemického stavu pôd je spôsobená zvláštnosťami ich chemických vlastností a je spojená s potrebou získavania informácií, ktoré adekvátne odrážajú vlastnosti pôd a poskytujú najracionálnejšie riešenie tak teoretických otázok pôdoznalectva, ako aj problémov praktické využitie pôd. Na kvantitatívne opísanie chemického stavu pôd sa používa široká škála ukazovateľov. Zahŕňa ukazovatele určené pri analýze takmer akýchkoľvek objektov a vyvinuté špeciálne na výskum pôdy (metabolická a hydrolytická kyslosť, ukazovatele skupinového a frakčného zloženia humusu, stupeň nasýtenia pôdy zásadami atď.)

Vlastnosti pôdy ako napr chemický systém je heterogenita, polychemizmus, disperzia, heterogenita, zmena a dynamika vlastností, pufrovanie, ako aj potreba optimalizácie pôdnych vlastností.

Polychémia pôdy. V pôdach môže byť rovnaký chemický prvok súčasťou rôznych zlúčenín: ľahko rozpustné soli, komplexné hlinitokremičitany, organominerálne látky. Tieto zložky majú rôzne vlastnosti, od ktorých závisí najmä schopnosť chemického prvku prechádzať z pevných fáz pôdy do kvapalnej, migrovať v pôdnom profile a v krajine, byť spotrebovaný rastlinami a pod. Preto sa pri chemickom rozbore pôd neurčuje len celkový obsah chemické prvky, ale aj ukazovatele charakterizujúce zloženie a obsah jednotlivých chemických zlúčenín alebo skupín zlúčenín s podobnými vlastnosťami.

Heterogenita pôdy. Pôda pozostáva z pevnej, kvapalnej a plynnej fázy. Pri štúdiu chemického stavu pôdy a jej jednotlivých zložiek sa stanovujú ukazovatele, ktoré charakterizujú nielen pôdu ako celok, ale aj jej jednotlivé fázy. Vyvinuté matematické modely, čo umožňuje vyhodnotiť vzťah medzi hladinami parciálneho tlaku oxidu uhličitého v pôdnom vzduchu, pH, uhličitanovou alkalitou a koncentráciou vápnika v pôdnom roztoku.

Polydisperzita pôdy. Pevné fázy pôdy pozostávajú z častíc rôznych veľkostí od zŕn piesku až po koloidné častice s priemerom niekoľkých mikrometrov. Nie sú rovnaké v zložení a majú rôzne vlastnosti. Pri špeciálnych štúdiách genézy pôdy sa zisťuje chemické zloženie a ďalšie vlastnosti jednotlivých granulometrických frakcií. Rozptyl pôd je spojený s ich schopnosťou iónovej výmeny, ktorá je zasa charakterizovaná špecifickým súborom ukazovateľov – kapacita výmeny katiónov a aniónov, zloženie vymeniteľných katiónov atď. fyzikálne vlastnosti pôdy

Acidobázické a redoxné vlastnosti pôd. Zloženie pôdy zahŕňa zložky vykazujúce vlastnosti kyseliny a zásady, oxidačné činidlá a redukčné činidlá. O riešenie rôznych teoretických a aplikovaných problémov pôdoznalectvo, agrochémia, meliorácia určujú ukazovatele charakterizujúce kyslosť a zásaditosť pôd, ich redoxný stav.

Heterogenita, variabilita, dynamika, tlmenie chemických vlastností pôd. Vlastnosti pôdy nie sú rovnaké ani vo vnútri rovnaký genetický horizont. Pri skúmaní hodnotia sa procesy tvorby pôdneho profilu Chemické vlastnosti jednotlivé prvky organizácie pôdy omši. Vlastnosti pôdy sa menia v priestore, menia sa v času a zároveň pôdy majú schopnosť odolávať zmenám vo svojich vlastnostiach, t.j. vykazujú tlmenie. Boli vyvinuté ukazovatele a metódy na charakterizáciu variability, dynamika, nárazníkové vlastnosti pôd.

Zmeny vlastností pôdy. V pôde neustále prebiehajú rôzne procesy, ktoré vedú k zmenám chemických vlastností pôd. Praktické uplatnenie nachádzajú ukazovatele charakterizujúce smer, stupeň prejavu a rýchlosť procesov prebiehajúcich v pôdach; Študuje sa dynamika zmien pôdnych vlastností a ich režimov. Rozdiely v zložení pôdy. Odlišné typy a dokonca aj typy a odrody pôd môžu mať také odlišné vlastnosti, že na svoju chemickú charakterizáciu využívajú nielen rôzne analytické techniky, ale aj rôzne súbory ukazovateľov. V podzolových, sodno-podzolových, sivých lesných pôdach sa teda zisťuje pH vodných a soľných suspenzií, výmenná a hydrolytická kyslosť, výmenné zásady sa vytláčajú z pôd vodnými roztokmi solí. Pri analýze zasolených pôd sa zisťuje pH len vodných suspenzií a namiesto ukazovateľov kyslosti sa stanovuje celková, uhličitanová a iné typy zásaditosti. Uvedené pôdne vlastnosti do značnej miery určujú základné princípy metód štúdia chemického stavu pôd, nomenklatúry a klasifikácie ukazovateľov chemických vlastností pôd a chemických pôdnych procesov.

Systém ukazovateľov chemického stavu pôd

Skupina 1. Ukazovatele pôdnych vlastností a pôdnych zložiek

Podskupiny:

1. Ukazovatele zloženia pôdy a zložiek pôdy;

2. Ukazovatele mobility chemických prvkov v pôdach;

3. Ukazovatele acidobázických vlastností pôd;

4. Indikátory iónovej výmeny a koloidno-chemických vlastností pôd;

5. Indikátory redoxných vlastností pôd;

6. Ukazovatele katalytických vlastností pôd;

Skupina 2. Indikátory chemických pôdnych procesov

Podskupiny:

1. Indikátory smeru a stupňa prejavu procesu;

2. Indikátory rýchlosti procesu.

Zásady určovania a interpretácie úrovní ukazovateľov

Výsledky pôdnych rozborov obsahujú informácie o pôdnych vlastnostiach a pôdnych procesoch a na tomto základe umožňujú výskumníkovi riešiť problém, ktorému čelí. Techniky interpretácie úrovní indikátorov závisia od metód ich stanovenia. Tieto metódy možno rozdeliť do dvoch skupín. Metódy prvej skupiny umožňujú posúdiť jej vlastnosti bez zmeny chemického stavu pôdy. Druhou skupinou sú metódy založené na chemické ošetrenie analyzovaná vzorka pôdy. Účelom tohto ošetrenia je reprodukovať chemické rovnováhy vyskytujúce sa v skutočnej pôde alebo zámerne narúšať vzťahy, ktoré sa v pôdach vytvorili a extrahovať z pôdy zložku, ktorej množstvo umožňuje zhodnotiť chemické vlastnosti pôdy resp. proces v ňom prebiehajúci. Táto etapa analytického procesu – chemické ošetrenie vzorky pôdy – odráža hlavný znak výskumnej metódy a určuje metódy interpretácie úrovní väčšiny stanovených ukazovateľov.

Príprava vzoriek pôdy zo študovaných plôch

Vzorky pôdy by sa mali odoberať pomocou jadier s priemerom asi 10 mm do hĺbky 10-20 cm.Jadrá je lepšie vopred sterilizovať vo vriacej vode (100 0 C). Na vykonanie analýzy pôdy sa odoberajú zmiešané vzorky pôdy do hĺbky kultivovanej vrstvy. Spravidla stačí zostaviť jednu zmiešanú vzorku na plochu do 2 hektárov. Zmiešaná vzorka sa skladá z 15-20 jednotlivých vzoriek pôdy odobratých rovnomerne po celej ploche lokality. Vzorky na rozbor pôdy sa neodoberajú bezprostredne po aplikácii minerálnych a organických hnojív a vápna. Každá zmiešaná vzorka s hmotnosťou 500 g sa zabalí do látkového alebo plastového vrecka a označí sa etiketou.

Príprava pôdy na agrochemickú analýzu

Príprava analytickej vzorky je zodpovedná operácia, ktorá zabezpečuje spoľahlivosť získaných výsledkov. Nedbanlivosť a chyby pri príprave vzoriek a odbere priemernej vzorky nie sú kompenzované následnou kvalitnou analytickou prácou. Vzorky pôdy odobraté na poli alebo v pestovateľskom dome sa predsušia na vzduchu pri izbovej teplote. Skladovaním surových vzoriek dochádza k výrazným zmenám ich vlastností a zloženia, najmä v dôsledku enzymatických a mikrobiologických procesov. Naopak, teplotné prehriatie je sprevádzané zmenou pohyblivosti a rozpustnosti mnohých zlúčenín.

Ak je veľa vzoriek, sušenie sa vykonáva v skriniach s nútené vetranie. Stanovenie dusičnanov, dusitanov, absorbovaného amónia, vodorozpustných foriem draslíka, fosforu atď. uskutočnené v deň odberu vzoriek pri ich prirodzenej vlhkosti. Zostávajúce stanovenia sa uskutočnia vo vzorkách vysušených na vzduchu. Suché vzorky sa melú v pôdnom mlyne alebo sa melú v porcelánovej mažiari s tĺčikom s gumenou špičkou. Rozomletá a vysušená vzorka sa preoseje cez sito s priemerom otvoru 2-3 mm. Mletie a preosievanie sa vykonáva dovtedy, kým celá odobratá vzorka neprejde cez sito. Je povolené vyhadzovať iba úlomky kameňa, veľké korene a cudzie inklúzie. Vzorky sa skladujú v uzavretých remeselných vreckách v miestnosti, kde nie sú žiadne chemické činidlá. Vzorka pôdy na analýzu sa odoberá metódou „priemernej vzorky“. Na tento účel sa preosiata vzorka rozsype v tenkej vrstve (asi 0,5 cm) na list papiera vo forme štvorca a rozdelí sa špachtľou na malé štvorce so stranou 2 až 2,5 cm. vzorka sa odoberie z každého štvorca špachtľou.

Hlavnými agrochemickými ukazovateľmi pôdnych rozborov, bez ktorých sa obrábanie pôdy nezaobíde, sú obsah humusu, mobilné formy fosforu, dusíka a draslíka, kyslosť pôdy, obsah vápnika, horčíka, ako aj mikroprvkov vrátane ťažkých kovov. Moderné metódy analýza umožňuje určiť 15-20 prvkov v jednej vzorke. Fosfor je makroživina. Podľa dostupnosti mobilných fosfátov sa rozlišujú pôdy s veľmi nízkym obsahom – menej ako mg, nízkym – menej ako 8 mg, stredným – 8 – 15 mg. a vysoká - viac ako 15 mg. fosfátov na 100 g pôdy. Draslík. Pre tento prvok boli vyvinuté gradácie podľa obsahu mobilných foriem v pôde: veľmi nízka - do 4 mg, nízka - 4-8 mg, priemerná - 8-12 mg, vysoká - 12-17 mg, vysoká - viac ako 17 mg. vymeniteľný draslík na 100 g pôdy. Kyslosť pôdy – charakterizuje obsah protónov vodíka v pôde. Tento indikátor je vyjadrený hodnotou pH.

Kyslosť pôdy ovplyvňuje rastliny nielen priamym účinkom toxických vodíkových protónov a iónov hliníka na korene rastlín, ale aj charakterom prísunu živín. Katióny hliníka sa môžu viazať na kyselinu fosforečnú a premieňať fosfor na formu neprístupnú pre rastliny.

Negatívny vplyv nízkej kyslosti sa prejavuje v samotnej pôde. Keď vodíkové protóny vytlačia z pôdneho absorpčného komplexu (SAC) katióny vápnika a horčíka, ktoré stabilizujú štruktúru pôdy, pôdne granule sa zničia a ich štruktúra sa stratí.

Rozlišuje sa skutočná a potenciálna kyslosť pôdy. Skutočná kyslosť pôdy je spôsobená nadmernou koncentráciou protónov vodíka nad hydroxylovými iónmi v pôdnom roztoku. Potenciálna kyslosť pôdy zahŕňa vodíkové protóny viazané na PPC. Na posúdenie potenciálnej kyslosti pôdy sa stanoví pH soľného extraktu (pH KCl). V závislosti od hodnoty pH KCl sa rozlišuje kyslosť pôdy: do 4 - veľmi silne kyslá, 4,1-4,5 - silne kyslá, 4,6-5,0 - stredne kyslá, 5,1-5,5 - slabo kyslá, 5,6- 6,0 - blízka neutrálnej a 6,0 - neutrálne.

Analýza pôdy na zistenie ťažkých kovov a analýza žiarenia sú klasifikované ako zriedkavé analýzy.

Potvrdenie vodný roztok pôdy

Roztoky látok obsiahnutých v pôde sa získavajú mnohými spôsobmi, ktoré možno v zásade rozdeliť do dvoch skupín: - získanie pôdneho roztoku, - získanie vodného extraktu z pôdy. V prvom prípade sa získa neviazaná alebo slabo viazaná pôdna vlhkosť - tá, ktorá je obsiahnutá medzi časticami pôdy a v pôdnych kapilárach. Je to mierne nasýtený roztok, ale jeho chemické zloženie je pre rastlinu relevantné, pretože práve táto vlhkosť obmýva korene rastlín a v nej dochádza k výmene chemikálií. V druhom prípade sa z pôdy vymyjú rozpustné chemické zlúčeniny spojené s jeho časticami. Výťažnosť soli vo vodnom extrakte závisí od pomeru pôdy a roztoku a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa teplotou extrakčného roztoku (až do určitých limitov, pretože príliš vysoká teplota môže zničiť akékoľvek látky alebo ich transformovať do iného stavu) objem roztoku a stupeň rozomletia pôdy (až do určitých limitov, pretože príliš malé prachové častice môžu sťažiť alebo znemožniť extrakciu a filtráciu roztoku).

Pôdny roztok sa získava pomocou množstva nástrojov: tlakové testovanie, centrifugácia, vytesnenie nemiešateľným kvapalným roztokom, metóda vákuovej filtrácie a lyzimetrická metóda.

Tlaková skúška sa vykonáva so vzorkou pôdy odobratou z poľa do laboratórnych podmienok. Čím väčšie je potrebné množstvo roztoku, tým väčšia musí byť vzorka alebo tým vyšší je aplikovaný tlak, prípadne oboje.

Centrifugácia sa vykonáva pri 60 otáčkach za minútu po dlhú dobu. Metóda je neúčinná a je vhodná pre vzorky pôdy s vlhkosťou blízkou plnému možnému obsahu vlhkosti v pôde. Táto metóda nie je použiteľná pre suchú pôdu.

Vytesnenie pôdnej vlhkosti látkou, ktorá sa nezmieša s pôdnym roztokom, umožňuje získať prakticky všetku pôdnu vlhkosť, vrátane kapilárnej, bez použitia zložitých zariadení. Ako vytesňovacia tekutina sa používa alkohol alebo glycerín. Nevýhodou je, že tieto látky majú okrem vysokej hustoty oproti niektorým zlúčeninám aj dobrú extrakčnú schopnosť (napr. alkohol ľahko extrahuje pôdnu organickú hmotu), takže je možné získať nadsadené hodnoty obsahu množstvo látok v porovnaní s ich skutočným obsahom v pôdnom roztoku. Metóda nie je vhodná pre všetky typy pôdy.

Pri metóde vákuovej filtrácie sa nad vzorkou vytvorí vákuum, ktoré presahuje úroveň napätia pôdnej vlhkosti. V tomto prípade sa kapilárna vlhkosť neodsáva, pretože ťahové sily v kapiláre sú vyššie ako ťahové sily na povrchu voľnej kvapaliny.

Používa sa lyzimetrická metóda terénne podmienky. Lyzimetrická metóda umožňuje nielen vyhodnotiť gravitačnú vlhkosť (teda vlhkosť schopnú pohybu cez vrstvy pôdy vplyvom gravitačnej sily - s výnimkou kapilárnej vlhkosti), ale porovnávať obsah a migráciu chemických prvkov pôdneho roztoku. . Voľná ​​pôdna vlhkosť sa filtruje cez hrúbku pôdneho horizontu gravitačnými silami do vzorkovača umiestneného na povrchu pôdy.

Aby ste získali úplnejší obraz o chemickom zložení pôdy, pripravte pôdny extrakt. Na jej získanie sa vzorka pôdy rozdrví, preoseje cez sito s bunkami s priemerom 1 mm, pridá sa voda v hmotnostnom pomere 1 diel pôdy k 5 dielom dvakrát destilovanej (vyčistenej od akýchkoľvek nečistôt, odplynenej a deionizovanej) vody, pH 6,6 - 6,8, teplota 20 0 C. Odplynenie sa vykonáva za účelom zbavenia vody rozpustených plynných nečistôt oxid uhličitý, ktorý v kombinácii s určitými látkami poskytuje nerozpustnú zrazeninu, čo znižuje presnosť experimentu. Nečistoty iných plynov môžu mať tiež negatívny vplyv na výsledky experimentu.

Pre presnejšie váženie vzorky treba brať do úvahy jej prirodzenú vlhkosť, poľnú (v prípade čerstvo odobranej vzorky) alebo hygroskopickú (pre vysušenú a uskladnenú vzorku). Jej obsah vlhkosti, stanovený ako percento hmotnosti vzorky, sa prevedie na hmotnosť a sčíta sa s požadovanou hmotnosťou. Vzorka sa umiestni do suchej banky s objemom 500-750 ml, pridá sa voda. Banka so vzorkou pôdy a vodou sa pevne uzavrie a pretrepáva sa dve až tri minúty. Potom sa výsledný roztok prefiltruje cez bezpopolový skladaný papierový filter. Je dôležité, aby sa v miestnosti nenachádzali výpary prchavých kyselín (je vhodnejšie vykonávať práce pod prievanom, kde sa roztoky kyselín neskladujú). Pred filtráciou sa roztok so zeminou dobre pretrepe, aby drobné čiastočky zeminy uzavreli najväčšie póry filtra a filtrát bol priehľadnejší. Približne 10 ml počiatočného filtrátu sa vyhodí, pretože obsahuje nečistoty z filtra. Filtrácia zvyšnej časti primárneho filtrátu sa niekoľkokrát opakuje.Práce na stanovení obsahu chemických látok vo vodnom extrakte sa začínajú ihneď po jeho prijatí, keďže časom dochádza k chemickým procesom, ktoré menia zásaditosť roztoku, jeho oxidovateľnosť, atď. Už rýchlosť filtrácie môže ukázať relatívny celkový obsah solí v roztoku. Ak je vodný extrakt bohatý na soli, filtrácia prebehne rýchlo a roztok bude transparentný, pretože soli zabraňujú peptizácii pôdnych koloidov. Ak je roztok chudobný na soli, filtrácia bude pomalá a nie veľmi kvalitná. V tomto prípade má zmysel niekoľkokrát filtrovať roztok, napriek nízkej rýchlosti, pretože pri dodatočnej filtrácii sa kvalita vodného extraktu zvyšuje v dôsledku poklesu obsahu pôdnych častíc v ňom.

Metódy kvantitatívnej analýzy extraktov alebo akýchkoľvek iných roztokov získaných počas analýzy pôdy.

Vo väčšine prípadov interpretácia výsledkov pôdnych analýz nezávisí od metódy merania. Pri chemickej analýze pôd možno použiť takmer akúkoľvek z metód, ktoré majú analytici k dispozícii. V tomto prípade sa meria buď priamo hľadaná hodnota ukazovateľa, alebo hodnota s ňou funkčne spojená. Hlavné časti chémie. pôdny rozbor: hrubý, resp. elementárny rozbor - umožňuje zistiť celkový obsah C, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, P, S, K, Na, Mn, Ti a ďalších prvkov v pôde ; analýza vodného extraktu (základ pre štúdium soľných pôd) - poskytuje predstavu o obsahu vo vode rozpustných látok v pôde (sírany, chloridy a uhličitany vápnika, horčíka, sodíka atď.); stanovenie absorpčnej kapacity pôdy; zisťovanie prísunu pôdnych živín - stanovenie množstva ľahko rozpustných (mobilných) zlúčenín dusíka, fosforu, draslíka atď., asimilovaných rastlinami Veľká pozornosť sa venuje štúdiu frakčného zloženia organickej hmoty pôdy, formám zlúčeniny hlavných zložiek pôdy vrátane mikroelementov.

V laboratórnej praxi rozboru pôdy sa používajú klasické chemické a inštrumentálne metódy. Použitie klasického chemické metódy môžete získať najpresnejšie výsledky. Relatívna chyba stanovenia je 0,1-0,2 %. Chyba väčšiny inštrumentálnych metód je oveľa vyššia - 2-5%

Z inštrumentálnych metód v pôdnej analýze sa najviac používajú elektrochemické a spektroskopické metódy. Z elektrochemických metód sa používajú potenciometrické, konduktometrické, coulometrické a voltametrické, vrátane všetkých moderných typov polarografie.

Na posúdenie pôdy sa výsledky rozborov porovnávajú s optimálnymi hladinami obsahu prvkov, stanovenými experimentálne pre daný typ pôdy a testovanými v produkčných podmienkach, alebo s údajmi dostupnými v literatúre o zabezpečení pôd makro- a mikroprvkov, alebo s maximálnymi prípustnými koncentráciami skúmaných prvkov v pôde. Potom sa urobí záver o stave pôdy, uvedú sa odporúčania na jej použitie a vypočítajú sa dávky meliorantov, minerálnych a organických hnojív pre plánovanú úrodu.

Pri výbere metódy merania sa zohľadňuje charakteristika chemických vlastností analyzovanej pôdy, charakter indikátora, požadovaná presnosť pri stanovení jeho úrovne, možnosti metód merania a realizovateľnosť požadovaných meraní v experimentálnych podmienkach. . Presnosť meraní je zase určená účelom štúdie a prirodzenou variabilitou skúmanej vlastnosti. Presnosť je súhrnná charakteristika metódy, ktorá hodnotí presnosť a reprodukovateľnosť získaných výsledkov analýzy.

Pomer hladín určitých chemických prvkov v pôde.

Rôzne úrovne obsahu a rôzne chemické vlastnosti prvkov nie sú vždy vhodné vhodné použitie rovnakú metódu merania na kvantifikáciu celého požadovaného súboru prvkov.

Pri elementárnej (hrubej) analýze pôd sa používajú metódy s rôznymi detekčnými limitmi. Na stanovenie chemických prvkov, ktorých obsah presahuje desatiny percenta, je možné použiť klasické metódy chemického rozboru - gravimetrické a titrimetrické.

Rôzne vlastnosti chemických prvkov, rôzne úrovne ich obsah, potreba stanovenia rôznych ukazovateľov chemického stavu prvku v pôde vyvoláva potrebu používať metódy merania s rôznymi detekčnými limitmi.

Kyslosť pôdy

Stanovenie pôdnej reakcie je jednou z najbežnejších analýz v teoretickom aj aplikovanom výskume. Najucelenejší obraz o kyslých a zásaditých vlastnostiach pôd tvorí súčasné meranie viacerých ukazovateľov, medzi ktoré patrí titrovateľná kyslosť alebo zásaditosť – kapacitný faktor a hodnota pH – faktor intenzity. Kapacitný faktor charakterizuje celkový obsah kyselín alebo zásad v pôdach, pufrovaciu kapacitu pôd, stabilitu reakcie v čase a vo vzťahu k vonkajšie vplyvy. Faktor intenzity charakterizuje silu okamžitého pôsobenia kyselín alebo zásad na pôdu a rastliny; závisí od toho zásobovanie rastlín minerálmi v danom časovom období. To nám umožňuje presnejšie posúdiť kyslosť pôdy, keďže v tomto prípade sa berie do úvahy celkové množstvo vodíkových a hliníkových iónov prítomných v pôde vo voľnom a absorbovanom stave, aktuálna kyslosť (pH) sa určuje potenciometricky. Potenciálna kyslosť sa určuje prenosom vodíkových a hliníkových iónov do roztoku pri ošetrení pôdy nadbytkom neutrálnych solí (KCl):

Vymeniteľná kyslosť pôdy je určená množstvom vytvorenej voľnej kyseliny chlorovodíkovej. Časť iónov H + zostáva v absorbovanom stave (silný HCl vzniknutý v dôsledku reakcie úplne disociuje a nadbytok voľného H + v roztoku bráni ich úplnému vytesneniu z PPC). Menej pohyblivú časť iónov H + je možné preniesť do roztoku až ďalšou úpravou pôdy roztokmi hydrolyticky alkalických solí (CH 3 COONa).

Hydrolytická kyslosť pôdy je určená množstvom vytvorenej voľnej kyseliny octovej. V tomto prípade vodíkové ióny úplne prechádzajú do roztoku (sú vytesnené z PPC), pretože výsledná kyselina octová silne viaže vodíkové ióny a reakcia sa posúva doprava, kým vodíkové ióny nie sú úplne vytlačené z PPC. Hodnota hydrolytickej kyslosti sa rovná rozdielu medzi výsledkami získanými pri ošetrení pôdy CH 3 COONa a KCl. V praxi sa hodnota hydrolytickej kyslosti berie ako výsledok získaný ošetrením pôdy CH 3 COONa.

Kyslosť pôdy je určená nielen iónmi vodíka, ale aj hliníkom:

Vyzráža sa hydroxid hlinitý a systém sa prakticky nelíši od systému, ktorý obsahuje iba absorbované vodíkové ióny. Ale aj keď AlCl% zostane v roztoku, potom počas titrácie

AlCl3 + 3 NaOH = A(OH)3 + 3 NaCl

čo je ekvivalentné reakcii

3 HCl + 3 NaOH = 3 NaCl + 3 H 2 O. Absorbované hlinité ióny sa vytláčajú aj pri ošetrení pôdy roztokom CH 3 COONa. V tomto prípade sa všetok vytesnený hliník vyzráža vo forme hydroxidu.

Podľa stupňa kyslosti, stanoveného v soľnom extrakte 0,1 N. KKCl potenciometricky sa pôdy delia na:

Stanovenie pH, výmennej kyslosti a mobilhliník podľa Sokolova

Stanovenie vymeniteľnej kyslosti je založené na vytesnení 1,0 N vodíkových a hliníkových iónov z PPC. Roztok KKCl:

Výsledná kyselina sa titruje alkáliou a vypočíta sa hodnota vymeniteľnej kyslosti určená súčtom vodíkových a hliníkových iónov. Al sa vyzráža 3,5 % roztokom NaF.

Opakovaná titrácia roztoku umožňuje určiť kyslosť iba vďaka vodíkovým iónom.

Na základe rozdielu medzi údajmi prvej a druhej titrácie sa vypočíta obsah hliníka v pôde.

Priebeh analýzy

1. V technickom meradle odoberte 40 g na vzduchu vysušenej pôdy metódou priemernej vzorky.

2. Preneste vzorku do kužeľovej banky s objemom 150 – 300 ml.

3. Z byrety nalejte 100 ml 1,0 N. KCI (pH 5,6-6,0).

4. Pretrepávajte na rotátore 1 hodinu alebo pretrepávajte 15 minút. a nechajte cez noc.

5. Prefiltrujte cez lievik so suchým skladaným papierovým filtrom, pričom prvú časť filtrátu zlikvidujte.

6. Potenciometricky stanovte hodnotu pH filtrátu.

7. Na stanovenie vymeniteľnej kyslosti napipetujte 25 ml filtrátu do 100 ml Erlenmeyerovej banky.

8. Filtrát povaríme na horáku alebo elektrickom sporáku 5 minút. na presýpacích hodinách na odstránenie oxidu uhličitého.

9. Do filtrátu pridajte 2 kvapky fenolftaleínu a horúci roztok titrujte 0,01 alebo 0,02 N. alkalického roztoku (KOH alebo NaOH) do stabilného ružového sfarbenia - 1. titrácia.

10. Pipetujte 25 ml filtrátu do inej Erlenmeyerovej banky, varte 5 minút, ochlaďte vo vodnom kúpeli na izbovú teplotu.

11.Do vychladnutého filtrátu napipetujte 1,5 ml 3,5% roztoku fluoridu sodného a premiešajte.

12. Pridajte 2 kvapky fenolftaleínu a titrujte na 0,01 alebo 0,02 N. alkalický roztok do mierne ružovej farby - 2. titrácia.

Kalkulácia

1. Výmenná kyslosť spôsobená iónmi vodíka a hliníka (na základe výsledkov 1. titrácie) v mEq na 100 g suchej pôdy:

kde: P - riedenie 100/25=4; H - hmotnosť pôdy v gramoch; K - koeficient pôdnej vlhkosti; ml KOH - množstvo alkálie použité na titráciu; n. KOH - normalita alkálií.

2 Výpočet kyslosti v dôsledku vodíkových iónov je rovnaký, ale na základe výsledkov druhej titrácie, po vyzrážaní hliníka.

* Pri určovaní týchto ukazovateľov vo vlhkej pôde sa súčasne určuje percento vlhkosti.

Činidlá

1. Riešenie 1 N. KCl, 74,6 g chemickej čistoty. KCl sa rozpustí v 400-500 ml destilovanej vody, prenesie sa do 1-litrovej odmernej banky a privedie sa po značku. pH činidla by malo byť 5,6-6,0 (pred začatím analýzy skontrolujte - v prípade potreby nastavte požadovanú hodnotu pH pridaním 10% roztoku KOH)

2. 0,01 alebo 0,02 n. z odváženej časti činidla alebo fixanalu sa pripraví roztok KOH alebo NaOH.

3. 3,5% roztok fluoridu sodného pripravený v destilovanej vode bez CO 2 (destilovanú vodu prevaríme, odparíme na 1/3 pôvodného objemu).

Metódy identifikácie prioritných znečisťujúcich látok v pôde

Samostatne, vzhľadom na relevantnosť a dôležitosť úlohy, treba spomenúť potrebu analýzy ťažkých kovov v pôde. Zisťovanie kontaminácie pôdy ťažkými kovmi sa vykonáva priamymi metódami odberu vzoriek pôdy v skúmaných oblastiach a ich chemickým rozborom. Využíva sa aj množstvo nepriamych metód: vizuálne hodnotenie stavu fytogenézy, analýza distribúcie a správania indikačných druhov medzi rastlinami, bezstavovcami a mikroorganizmami. Odporúča sa odobrať vzorky pôdy a vegetácie v okruhu od zdroja znečistenia, berúc do úvahy prevládajúce vetry na trase 25-30 km. Vzdialenosť od zdroja znečistenia na zistenie halo znečistenia sa môže meniť od stoviek metrov až po desiatky kilometrov. Stanovenie úrovne toxicity ťažkých kovov nie je jednoduché. Pre pôdy s rôznym mechanickým zložením a obsahom organickej hmoty bude táto úroveň iná. MPC boli navrhnuté pre ortuť - 25 mg/kg, arzén - 12-15, kadmium - 20 mg/kg. Boli stanovené niektoré škodlivé koncentrácie radu ťažkých kovov v rastlinách (g/mil.): olovo - 10, ortuť - 0,04, chróm - 2, kadmium - 3, zinok a mangán - 300, meď - 150, kobalt - 5, molybdén a nikel - 3, vanád - 2. kadmium. V roztokoch kyslých pôd je prítomný vo formách Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, v alkalických pôdach - Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3. Ióny kadmia (Cd 2+) tvoria 80-90% z celkového množstva v roztoku, s výnimkou tých pôd, ktoré sú kontaminované chloridmi a síranmi. V tomto prípade je 50 % z celkového množstva kadmia CdCl+ a CdSO4. Kadmium je náchylné na aktívnu biokoncentráciu, ktorá vedie v krátkom čase k jeho prebytku v biologicky dostupných koncentráciách. Kadmium je teda v porovnaní s inými ťažkými kovmi najsilnejšou pôdnou toxicitou. Kadmium netvorí vlastné minerály, ale je prítomné ako nečistoty, najviac ho v pôdach predstavujú vymeniteľné formy (56-84%). Kadmium sa prakticky neviaže na humínové látky. Viesť. Pôdy sa vyznačujú menej rozpustnými a menej pohyblivými formami olova v porovnaní s kadmiom. Obsah tohto prvku vo vode rozpustnej forme je 1,4%, vo vymeniteľnej forme - 10% z celkového množstva; viac ako 8 % olova je spojených s organickou hmotou, väčšina z tohto množstva sú fulváty. 79 % olova sa spája s minerálnou zložkou pôdy. Koncentrácie olova v pôdach pozaďových oblastí sveta sú 1-80 mg/kg. Výsledky dlhoročného svetového výskumu ukázali priemerný obsah olova v pôdach 16 mg/kg. Merkúr. Ortuť je najtoxickejší prvok v prírodných ekosystémoch. Ión Hg 2+ môže byť prítomný vo forme jednotlivých organických zlúčenín ortuti (metyl-, fenyl-, etylortuť atď.). Ióny Hg 2+ a Hg + môžu byť spojené s minerálmi ako súčasť ich kryštálovej mriežky. Pri nízkych hodnotách pH pôdnej suspenzie je väčšina ortuti sorbovaná organickou hmotou a so zvyšujúcim sa pH sa zvyšuje množstvo ortuti viazanej na pôdne minerály.

Olovo a kadmium

Na stanovenie obsahu olova a kadmia v objektoch životného prostredia na úrovniach pozadia sa najčastejšie používa metóda atómovej absorpčnej spektrofotometrie (AAS). Metóda AAS je založená na atomizácii prvku analytu prevedeného do roztoku v grafitovej kyvete v atmosfére inertného plynu a absorpcii rezonančnej čiary emisného spektra dutej katódovej výbojky príslušného kovu. Absorpcia olova sa meria pri vlnovej dĺžke 283,3 nm, kadmium pri vlnovej dĺžke 228,8 nm. Analyzovaný roztok prechádza fázami sušenia, spopolňovania a atomizácie v grafitovej kyvete pomocou vysokoteplotného ohrevu elektrický šok v prúde inertného plynu. Absorpcia rezonančnej čiary emisného spektra výbojky s dutou katódou zodpovedajúceho prvku je úmerná obsahu tohto prvku vo vzorke. Pri elektrotermálnej atomizácii v grafitovom článku je detekčný limit pre olovo 0,25 ng/ml, kadmium je 0,02 ng/ml.

Pevné vzorky pôdy sa prenesú do roztoku takto: 5 g na vzduchu vysušenej pôdy sa vloží do kremenného pohára, naleje sa 50 ml koncentrovanej kyseliny dusičnej, opatrne sa odparí na objem približne 10 ml, pridajú sa 2 ml 1 N. roztok kyseliny dusičnej. Vzorka sa ochladí a prefiltruje. Filtrát sa v odmernej banke zriedi dvakrát destilovanou vodou na objem 50 ml. Alikvotná časť vzorky s objemom 20 μl sa zavedie do grafitovej kyvety pomocou mikropipety a meria sa koncentrácia prvku.

Merkúr

Najselektívnejšou a vysoko citlivou metódou na stanovenie obsahu ortuti v rôznych prírodných objektoch je metóda atómovej absorpcie studenej pary. Vzorky pôdy sa mineralizujú a rozpúšťajú zmesou kyseliny sírovej a dusičnej. Výsledné roztoky sa analyzujú metódou atómovej absorpcie. Ortuť v roztoku sa redukuje na kovovú ortuť a pomocou prevzdušňovača sa výpary ortuti privádzajú priamo do kyvety atómového absorpčného spektrofotometra. Detekčný limit je 4 µg/kg.

Merania sa vykonávajú nasledovne: zariadenie sa uvedie do prevádzkového režimu, zapne sa mikroprocesor, do vzorky sa naleje rozpustená vzorka 100 ml, potom sa pridá 5 ml 10% roztoku chloridu cínatého a prevzdušňovač s zátka sa okamžite vloží do kĺbu. Zaznamená sa maximálny údaj spektrofotometra, z ktorého sa vypočíta koncentrácia.

2. Analýza rastlín

Analýza rastlín vám umožňuje vyriešiť nasledujúce problémy.

1. Skúmajte premenu makro- a mikroprvkov v systéme pôda-rastlina- hnojivá pre rôzne spôsoby pestovania rastlín.

2. Stanoviť obsah hlavných biozložiek v rastlinných predmetoch a krmivách: bielkovín, tukov, sacharidov, vitamínov, alkaloidov a súlad ich obsahu s prijatými normami a štandardmi.

3. Posúdiť mieru vhodnosti rastliny pre spotrebiteľa (dusičnany, ťažké kovy, alkaloidy, toxické látky).

Výber vzorka rastliny

Odber vzorky rastliny je kritickou fázou práce a vyžaduje si určité zručnosti a skúsenosti. Chyby pri výbere vzorky a príprave na analýzu nie sú kompenzované kvalitným analytickým spracovaním zozbieraný materiál. Základom pre odber vzoriek rastlín v agro- a biocenózach je metóda priemerného odberu vzoriek. Aby priemerná vzorka odrážala stav celého súboru rastlín, berie sa do úvahy makro- a mikroreliéf, hydrotermálne pomery, rovnomernosť a hustota státia rastlín a ich biologické vlastnosti.

Vzorky rastlín sa odoberajú za suchého počasia, ráno, po zaschnutí rosy. Pri štúdiu dynamiky metabolických procesov v rastlinách sa tieto hodiny pozorujú počas celého vegetačného obdobia.

Sú tu kontinuálne výsevné plodiny: pšenica, ovos, jačmeň, obilnín, bylinky atď. a riadkové plodiny: zemiaky, kukurica, repa atď.

Pre súvislý výsev plodín je na pokusnom pozemku rovnomerne vyčlenených 5-6 parciel o veľkosti 0,25-1,00 m 2, rastliny z pozemku sa kosia na výšku 3-5 cm Celkový objem odobratého materiálu je kombinovaná vzorka. Po starostlivom spriemerovaní tejto vzorky sa vyberie priemerná vzorka s hmotnosťou 1 kg. Priemerná vzorka sa odváži a potom sa analyzuje podľa botanického zloženia, berie sa do úvahy burina a choré rastliny, ktoré sú zo vzorky vylúčené.

Rastliny sú rozdelené do orgánov, pričom sa berie do úvahy hmotnosť listov, stoniek, klasov, kvetov a klasov vo vzorke. Mladé rastliny sa nerozlišujú podľa orgánov a sú úplne fixované. Pre riadkové plodiny, najmä vysoké, ako je kukurica, slnečnica atď. kombinovaná vzorka pozostáva z 10-20 rastlín strednej veľkosti, odobratých diagonálne cez pozemok alebo striedavo v nesusediacich radoch.

Pri výbere okopanín sa 10-20 stredne veľkých rastlín vykope, očistí od pôdy, vysuší, zváži, oddelí nadzemné orgány a zváži sa koreňové plodiny.

Priemerná vzorka sa robí s prihliadnutím na veľkosť hľúz, klasov, košov atď. K tomu sa materiál vizuálne triedi na veľký, stredný, malý a podľa zlomkovej účasti sa tvorí priemerná vzorka. Pri vysokých plodinách je možné vzorku spriemerovať vďaka pozdĺžnej disekcii celej rastliny od vrchu po základňu.

Kritériom na posúdenie správneho výberu vzorky je konvergencia výsledkov chemickej analýzy počas paralelných stanovení. Rýchlosť chemické reakcie vo vzorkách rastlín odobratých počas aktívneho vegetačného obdobia je oveľa vyššia ako v mnohých analyzovaných objektoch. Vďaka práci enzýmov pokračujú biochemické procesy, ktorých výsledkom je rozklad látok ako škrob, bielkoviny, organické kyseliny a najmä vitamíny. Úlohou výskumníka je skrátiť na minimum čas od odberu vzorky po analýzu alebo fixáciu rastlinného materiálu. Zníženie rýchlosti reakcie je možné dosiahnuť prácou s čerstvými rastlinami v chlade v klimatickej komore (+4°C), ako aj krátkym skladovaním v chladnička pre domácnosť. V čerstvom rastlinnom materiáli pri prirodzenej vlhkosti sa stanovujú vo vode rozpustné formy bielkovín, sacharidov, enzýmov, draslíka, fosforu a stanovuje sa obsah dusičnanov a dusitanov. S malou chybou je možné tieto stanovenia vykonať vo vzorkách rastlín po lyofilizácii.

Všetky makroprvky sa stanovujú vo fixovaných vzorkách suchých na vzduchu, t.j. popolové zloženie rastlín, celkový obsah bielkovín, sacharidov, tukov, vlákniny, pektínových látok. Sušenie vzoriek rastlín na absolútne suchú hmotnosť na analýzu je neprijateľné, pretože rozpustnosť a fyzikálno-chemické vlastnosti mnohých organických zlúčenín sú narušené a dochádza k ireverzibilnej denaturácii proteínov. Pri analýze technologických vlastností akýchkoľvek predmetov je povolené sušenie pri teplote nie vyššej ako 30 ° C. Zvýšené teploty menia vlastnosti proteínovo-sacharidových komplexov v rastlinách a skresľujú výsledky stanovenia.

Fixácia rastlinného materiálu

Zachovanie organických a popolových látok vo vzorkách rastlín v množstvách blízkych ich prirodzenému stavu sa dosiahne fixáciou. Používa sa fixácia teploty a sušenie mrazom. V prvom prípade sa stabilizácia rastlinného zloženia uskutočňuje v dôsledku inaktivácie enzýmov, v druhom - v dôsledku sublimácie, zatiaľ čo rastlinné enzýmy zostávajú aktívne a proteíny nedenaturujú. Teplotná fixácia rastlinného materiálu sa vykonáva v sušiarni. Rastlinný materiál sa vloží do vriec vyrobených z hrubého kraftového papiera a vloží sa do sušiacej skrine, predhriatej na 105-110 °C. Po naložení udržujte teplotu 90-95°C 10-20 minút v závislosti od vlastností rastlinného materiálu. Pri tejto tepelnej úprave sa vplyvom vodnej pary inaktivujú rastlinné enzýmy. Na konci fixácie by mal byť rastlinný materiál vlhký a ochabnutý, pričom by si mal zachovať farbu. Ďalšie sušenie vzorky sa vykonáva za prístupu vzduchu v otvorených vreciach pri teplote 50-60°C po dobu 3-4 hodín.Uvedená teplota a časové intervaly by sa nemali prekračovať. Dlhodobé zahrievanie pri vysokých teplotách vedie k tepelnému rozkladu mnohých látok obsahujúcich dusík a karamelizácii sacharidov v rastlinnej hmote. Vzorky rastlín s vysokým obsahom vody - koreňová zelenina, ovocie, bobule atď. rozdelené na segmenty tak, aby boli do analýzy zahrnuté periférne a centrálne časti plodu. Súbor segmentov pre vzorku tvoria segmenty veľkých, stredných a malých plodov alebo hľúz v primeranom zastúpení v zbere. Segmenty priemernej vzorky sa rozdrvia a fixujú v smaltovaných kyvetách. Ak sú vzorky objemné, potom sa nadzemná časť rastlín tesne pred fixáciou rozdrví a rýchlo uzavrie do vriec. Ak sú vzorky určené len na stanovenie súboru chemických prvkov, nemožno ich fixovať, ale sušiť pri izbovej teplote. Rastlinný materiál je lepšie sušiť v termostate pri teplote 40-60 0 C, pretože pri izbovej teplote môže hmota hniť a byť znečistená prachovými časticami z atmosféry. Vzorky obilia a semien sa nepodrobujú teplotnej fixácii, ale sušia sa pri teplote neprevyšujúcej 30°C. Lyofilizácia rastlinného materiálu (sušenie sublimáciou) je založená na odparovaní ľadu obchádzajúcom kvapalnú fázu. Sušenie materiálu počas lyofilizácie sa uskutočňuje nasledovne: vybraný rastlinný materiál sa zmrazí do pevného stavu naplnením vzorky tekutým dusíkom. Vzorka sa potom umiestni do lyofilizátora, kde sa suší pri nízkej teplote a vo vákuu. V tomto prípade je vlhkosť absorbovaná špeciálnym desikantom (reagentom), ktorý používa silikagél, chlorid vápenatý atď. Lyofilizácia potláča enzymatické procesy, ale samotné enzýmy sú zachované.

Mletie vzoriek rastlín a ich skladovanie.

Mletie rastlín sa vykonáva v suchom stave. Rýchlosť mletia sa zvyšuje, ak sú vzorky predsušené v termostate. Neprítomnosť hygroskopickej vlhkosti v nich sa určuje vizuálne: krehké, ľahko lámavé stonky a listy v rukách sú najvhodnejším materiálom na brúsenie

Na mletie objemových vzoriek s hmotnosťou nad 30 g sa používajú laboratórne mlynčeky, na mletie malých vzoriek sa používajú mlynčeky na kávu pre domácnosť. Pre veľmi malé množstvá sa vzorky rastlín rozdrvia v porcelánovej mažiari a potom sa preosejú cez sito. Rozdrvený materiál sa preoseje cez sito. Priemer otvorov závisí od špecifík analýzy: od 1 mm do 0,25 mm. Časť materiálu, ktorá neprejde cez sito, sa opäť rozomelie v mlyne alebo v mažiari. "Vyhadzovanie" rastlinného materiálu nie je povolené, pretože sa tým mení zloženie priemernej vzorky. Pri veľkom objeme pomletých vzoriek môžete objem zmenšiť prechodom z priemernej laboratórnej vzorky na priemernú analytickú vzorku, ktorej hmotnosť je 10 – 50 g a na zrno najmenej 100 g. Výber sa vykonáva metóda kvartovania. Laboratórna vzorka je rovnomerne rozložená na papieri alebo skle vo forme kruhu alebo štvorca. Pomocou špachtle ho rozdeľte na malé štvorce (1-3 cm) alebo segmenty. Pre analytickú vzorku sa vyberie materiál z nesusediacich štvorcov.

Stanovenie rôznych látok v rastlinnom materiáli

Stanovenie vo vode rozpustných foriem sacharidov

Obsah uhľohydrátov a ich rozmanitosť sú určené typom rastliny, vývojovou fázou a abiotickými faktormi prostredia a značne sa líšia. Na stanovenie monosacharidov existujú kvantitatívne metódy: chemické, polarimetrické. Stanovenie polysacharidov v rastlinách sa vykonáva pomocou rovnakých metód, ale najskôr sa v procese zničí kyslíková väzba (-O-) týchto zlúčenín. kyslá hydrolýza. Jedna z hlavných metód stanovenia, Bertrandova metóda, je založená na extrakcii rozpustných sacharidov z rastlinného materiálu horúcou destilovanou vodou. V jednej časti filtrátu sa stanovujú monosacharidy, v druhej - po hydrolýze kyselinou chlorovodíkovou - di- a trisacharidy, ktoré sa rozkladajú na glukózu

Stanovenie draslíka, fosforu, dusíka je založený na reakcie hydrolýzy a oxidácie organických rastlinných látok silnými oxidačnými činidlami (zmes kyseliny sírovej a chlórnej). Hlavným oxidačným činidlom je kyselina chloristá (HClO 4). Organické látky bez dusíka sa oxidujú na vodu a oxid uhličitý, pričom sa uvoľňujú prvky popola vo forme oxidov. Organické zlúčeniny obsahujúce dusík sa hydrolyzujú a oxidujú na vodu a oxid uhličitý, pričom sa uvoľňuje dusík vo forme amoniaku, ktorý je bezprostredne viazaný kyselinou sírovou. Roztok teda obsahuje prvky popola vo forme oxidov a dusík vo forme síranu amónneho a amónnej soli kyseliny chloristej. Metóda eliminuje straty dusíka, fosforu a draslíka vo forme ich oxidov, keďže rastlinná hmota je vystavená teplote 332°C. Toto je bod varu kyseliny sírovej, kyselina chloristá má oveľa nižšiu teplotu varu - 121°C.

Definíciaobsah dusičnanov a dusitanov. Rastliny akumulujú dusičnany a dusitany vo veľkých množstvách. Tieto zlúčeniny sú toxické pre ľudí a zvieratá, nebezpečné sú najmä dusitany, ktorých toxicita je 10-krát vyššia ako dusičnany. Dusitany v ľudskom a zvieracom tele premieňajú dvojmocné železo v hemoglobíne na trojmocné železo. Výsledný metahemoglobín nie je schopný prenášať kyslík. Je potrebná prísna kontrola obsahu dusičnanov a dusitanov v rastlinných produktoch. Na stanovenie obsahu dusičnanov v rastlinách bolo vyvinutých množstvo metód. Najrozšírenejšia je ionometrická expresná metóda. Dusičnany sa extrahujú roztokom kamenca draselného, ​​po čom nasleduje meranie koncentrácie dusičnanov v roztoku pomocou iónovo selektívnej elektródy. Citlivosť metódy je 6 mg/dm3. Limit pre stanovenie dusičnanov v suchej vzorke je 300 ml-1, vo vlhkej vzorke - 24-30 ml-1. Zastavme sa trochu podrobnejšie pri analýze celkového dusíka v rastlinách.

Stanovenie celkového dusíka pomocou Kbeldahl

Vyšší obsah dusíka sa pozoruje v generatívnych orgánoch, najmä v zrne, a jeho koncentrácia je nižšia v listoch, stonkách, koreňoch, okopaninách a veľmi málo v slame. Celkový dusík v rastline je zastúpený v dvoch formách: bielkovinový dusík a nebielkovinový dusík. Ten zahŕňa dusík, ktorý je súčasťou amidov, voľných aminokyselín, dusičnanov a amoniaku.

Obsah bielkovín v rastlinách je určený množstvom bielkovinového dusíka, obsah bielkovinového dusíka (v percentách) sa násobí faktorom 6,25 pri analýze vegetatívnych orgánov a okopanín a 5,7 pri analýze zrna. Podiel nebielkovinových foriem dusíka vo vegetatívnych orgánoch predstavuje 10 – 30 % celkového dusíka a v zrne nie viac ako 10 %. Obsah nebielkovinového dusíka ku koncu vegetačného obdobia klesá, preto je jeho podiel v produkčných podmienkach zanedbaný. V tomto prípade sa stanoví celkový dusík (v percentách) a jeho obsah sa prevedie na bielkoviny. Tento indikátor sa nazýva „surový proteín“ alebo proteín. Princíp metódy. Vzorka rastlinného materiálu sa spopolní v Kjeldahlovej banke s koncentrovanou kyselinou sírovou v prítomnosti jedného z katalyzátorov (kovový selén, peroxid vodíka, kyselina chloristá atď.). Teplota spopolňovania je 332 °C. Počas procesu hydrolýzy a oxidácie organickej hmoty sa dusík v banke zadržiava v roztoku vo forme síranu amónneho.

Amoniak sa oddestiluje v Kjeldahlovom prístroji zahrievaním a varením roztoku.

IN kyslé prostredie nedochádza k hydrolytickej disociácii síranu amónneho, parciálny tlak amoniaku je nulový. V alkalickom prostredí sa rovnováha posúva, v roztoku vzniká amoniak, ktorý sa pri zahriatí ľahko odparuje.

2NH40H = 2NH3*2H20.

Amoniak sa nestráca, ale najprv prechádza cez chladničku vo forme plynu a potom kondenzuje do prijímača s titrovanou kyselinou sírovou a viaže sa s ňou, pričom opäť vytvára síran amónny:

2NH3 + H2S04 = (NH4)2S04.

Prebytočná kyselina, ktorá nie je spojená s amoniakom, sa titruje zásadou presne stanovenej normálnosti pomocou kombinovaného indikátora alebo metylrotu.

Priebeh analýzy

1. Na analytických váhach odoberte pomocou skúmavky vzorku rastlinného materiálu? 0,3 – 0,5 ± 0 0001 g (na základe rozdielu medzi hmotnosťou skúmavky so vzorkou a hmotnosťou skúmavky so zvyškami materiálu) a umiestnením 12-dlhej gumenej trubice na koniec skúmavky 15 cm, opatrne spustite vzorku na dno Kjeldahlovej banky. Do banky s malým valcom nalejte 10-12 ml koncentrovanej kyseliny sírovej (d=1,84). Rovnomerné spopolnenie rastlinného materiálu začína už pri izbovej teplote, preto je lepšie nechať vzorky naplnené kyselinou cez noc.

2. Postavte banky na elektrický varič a vykonávajte postupné spaľovanie, najskôr na miernom ohni (vložte azbest), potom na silnom ohni, občas jemne potraste. Keď sa roztok stane homogénnym, pridajte katalyzátor (niekoľko kryštálov selénu alebo niekoľko kvapiek peroxidu vodíka) a pokračujte v spaľovaní, kým sa roztok úplne nesfarbí.

Katalyzátory. Použitie katalyzátorov prispieva k zvýšeniu teploty varu kyseliny sírovej a urýchleniu spopolňovania. V rôznych modifikáciách Kjeldahlovej metódy sa používajú kovy ortuť a selén, síran draselný, síran meďnatý a peroxid vodíka. Neodporúča sa používať kyselinu chloristú samotnú alebo v zmesi s kyselinou sírovou ako katalyzátor spaľovania. Rýchlosť oxidácie materiálu je v tomto prípade zabezpečená nie v dôsledku zvýšenia teploty, ale v dôsledku rýchleho uvoľňovania kyslíka, ktoré je sprevádzané stratami dusíka počas spopolňovania.

3. Destilácia amoniaku. Po ukončení spaľovania sa Kjeldahlova banka ochladí a po stenách sa do nej opatrne naleje destilovaná voda, obsah sa premieša a hrdlo banky sa opláchne. Prvá časť vody sa naleje do hrdla a kvantitatívne sa prenesie do jednolitrovej banky s guľatým dnom. Kjeldahlova banka sa premyje ešte 5-6 krát malými dávkami horúcej destilovanej vody, pričom sa premývacia voda vždy naleje do destilačnej banky. Naplňte destilačnú banku premývacou vodou do 2/3 objemu a pridajte 2-3 kvapky fenolftaleínu. Malé množstvo vody bráni tvorbe pary počas destilácie a veľké množstvo môže spôsobiť prestup vriacej vody do chladničky.

4. 25-30 ml 0,1 N sa naleje z byrety do kužeľovej banky alebo kadičky s objemom 300-400 ml (zásobník). H 2 SO 4 (s presne stanoveným titrom), pridajte 2-3 kvapky metylroth indikátora alebo Groakovho činidla (fialová farba). Špička trubice chladničky je ponorená do kyseliny. Destilačná banka sa umiestni na ohrievač a pripojí sa k chladničke, pričom sa kontroluje tesnosť spojenia. Na zničenie síranu amónneho a oddestilovanie amoniaku použite 40 % alkalický roztok odobratý v objeme, ktorý je štvornásobkom objemu koncentrovanej kyseliny sírovej odobratej počas spaľovania vzorky.

Podobné dokumenty

Podstata agronomickej chémie. Charakteristika pôdy, sústava ukazovateľov chemického zloženia, zásady stanovenia a interpretácie. Metódy identifikácie prioritných znečisťujúcich látok. Analýza rastlín. Definícia typov a foriem minerálne hnojivá.

kurzová práca, pridané 25.03.2009


Metódy klasifikácie hnojív. Vlastnosti skladovania a manipulácie s minerálnymi hnojivami, požiadavky na ich kvalitu. Povinné označovanie minerálnych hnojív. Výpočet dávok minerálnych hnojív na základe účinnej látky. Technika aplikácie hnojív.

návod, pridaný 15.06.2010


Monitoring, klasifikácia pôdy. Metodika stanovenia hygroskopickej pôdnej vlhkosti a výmennej kyslosti. Stanovenie celkovej alkality a alkality v dôsledku uhličitanových iónov. Komplexometrické stanovenie hrubého obsahu železa v pôdach.

úloha, pridané 11.09.2010


Metódy stanovenia železa v pôdach: atómová absorpcia a komplexometrické. Pomer skupín zlúčenín železa v rôznych pôdach. Metódy stanovenia mobilných foriem železa pomocou tiokyanátu amónneho. Štandardné riešenia pre analýzu.

test, pridané 12.8.2010


Látky, najmä soli, ktoré obsahujú živiny potrebné pre rastliny. Dusíkaté, fosforečné a draselné hnojivá. Význam a využitie všetkých faktorov, ktoré podmieňujú vysoký účinok hnojív s prihliadnutím na agrometeorologické podmienky.

abstrakt, pridaný 24.12.2013


Zloženie a vlastnosti základných dusíkatých hnojív. Potašové hnojivá, ich vlastnosti. Vrchovinná, nížinná a prechodná rašelina. Význam výroby minerálnych hnojív v ekonomike krajiny. Technologický proces výroby. Ochrana životného prostredia.

kurzová práca, pridané 16.12.2015


Prehľad vývoja metód na stanovenie dusíka v oceli. Charakteristika multilaboratórneho nitrisového systému pre analyzátor dusíka v tekutom kove. Vlastnosti hrotu sondy Nitris ponoreného do tekutej ocele. Analýza fáz cyklu merania obsahu dusíka.

test, pridané 03.05.2015


abstrakt, pridaný 23.01.2010


všeobecné charakteristiky minerálne hnojivá. Technologický systém výroba dusičnanu amónneho v JSC Acron. Zostavenie materiálovej a tepelnej bilancie. Stanovenie teploty procesu, konečnej koncentrácie dusičnanov; vlastnosti produktu.

správa z praxe, doplnená 30.08.2015


Vlastnosti merania zloženia látok a materiálov. Podrobný popis metód na stanovenie neznámych koncentrácií v inštrumentálnych metódach analýzy. Zovšeobecnená interpretácia fyzikálnej a chemickej analýzy ako samostatnej vednej disciplíny.

Ešte na začiatku 16. storočia. zistila sa dôležitá pravda: liečivé vlastnosti každá rastlina je určená svojim chemickým zložením, teda prítomnosť v ňom určitých látok, ktoré majú určitý vplyv na ľudský organizmus. Na základe analýzy mnohých skutočností bolo možné identifikovať určité farmakologické vlastnosti a spektrum terapeutického pôsobenia mnohých skupín chemických zlúčenín tzv. aktívne zložky. Najvýznamnejšie z nich sú alkaloidy, srdcové glykozidy, triterpénové glykozidy (saponíny), flavonoidy (a iné fenolové zlúčeniny), kumaríny, chinóny, xangóny, seskviterpénové laktóny, lignany, aminokyseliny, polysacharidy a niektoré ďalšie zlúčeniny. Zo 70 skupín v súčasnosti známych prírodných zlúčenín nás často zaujíma len niekoľko skupín, ktoré majú biologickú aktivitu. To obmedzuje náš výber a tým urýchľuje naše hľadanie prírodných chemikálií, ktoré potrebujeme. Napríklad, antivírusová aktivita majú len niektoré skupiny flavonoidov, xantónov, alkaloidov, terpenoidov a alkoholov; protinádorové- niektoré alkaloidy, kyanidy, triterpénové ketóny, diterpenoidy, polysacharidy, fenolové zlúčeniny atď. Polyfenolové zlúčeniny sa vyznačujú hypotenzívnym, spazmolytickým, protivredovým, choleretickým a baktericídnym účinkom. Mnoho tried chemických zlúčenín a jednotlivých chemických látok majú prísne definované a skôr obmedzené spektrum medicínskych a biologických aktivít. Iní, zvyčajne veľmi široké triedy, napr alkaloidy, majú veľmi široké, pestré spektrum účinku. Takéto zlúčeniny si zaslúžia komplexné lekárske a biologické štúdium a predovšetkým v oblastiach, ktoré nás zaujímajú, odporúčané. Pokroky v analytickej chémii umožnili vyvinúť jednoduché a rýchle metódy (expresné metódy) na identifikáciu tried (skupín) chemických zlúčenín a jednotlivých chemikálií, ktoré potrebujeme. V dôsledku toho vznikla metóda hromadných chemických rozborov, inak nazývaná chemický skríning (z anglického slova screening - preosievanie, triedenie cez sito), ktorá sa široko zaviedla do praxe prospektorských prác. Často sa praktizuje hľadanie požadovaných chemických zlúčenín analýzou všetkých rastlín v skúmanej oblasti.

Metóda chemického skríningu

Metóda chemického skríningu v kombinácii s údajmi o použití rastliny v empirickej medicíne a zohľadňujúca jej systematické postavenie poskytuje najefektívnejšie výsledky. Skúsenosti naznačujú, že takmer všetky rastliny používané v empirickej medicíne obsahujú triedy nám známych biologicky aktívnych zlúčenín. Preto hľadanie látok, ktoré potrebujeme, by sa malo v prvom rade cielene vykonávať medzi rastlinami, ktoré nejakým spôsobom preukázali svoju farmakologickú alebo chemoterapeutickú aktivitu. Expresná metóda možno kombinovať s predbežným výberom perspektívnych druhov, odrôd a populácií v dôsledku ich organoleptického hodnotenia a analýzy etnobotanických údajov, čo nepriamo naznačuje prítomnosť pre nás zaujímavých látok v rastline. Podobnú metódu výberu široko používal akademik N. I. Vavilov pri hodnotení kvality východiskového materiálu rôznych úžitkové rastliny, ktorý sa podieľa na výbere a genetickom výskume. Počas prvých päťročných plánov sa takto vo flóre ZSSR uskutočňovali vyhľadávania nových gumonosných rastlín.
Prvýkrát vo veľkom meradle chemická metóda skríningu pri hľadaní nových liečivé rastliny Začal ho používať šéf stredoázijských expedícií Celoúniového vedeckého výskumného chemického a farmaceutického inštitútu (VNIHFI) P. S. Massagetov. Prieskum viac ako 1400 rastlinných druhov umožnil akademikovi A.P. Orekhovovi a jeho študentom opísať okolo 100 nových alkaloidov do roku 19G0 a zorganizovať v ZSSR výrobu tých, ktoré sú potrebné na lekárske účely a kontrolu poľnohospodárskych škodcov. Ústav chémie rastlinných látok Akadémie vied Uzbek SSR preskúmal asi 4000 rastlinných druhov, identifikoval 415 alkaloidov a prvýkrát stanovil štruktúru 206 z nich. Expedície VILR preskúmali 1 498 druhov rastlín na Kaukaze, 1 026 druhov Ďalekého východu a mnoho rastlín Stredná Ázia, Sibír, európska časť ZSSR. Len na Ďalekom východe bolo objavených 417 rastlín nesúcich alkaloidy, vrátane podrastu Securinega, obsahujúceho nový alkaloid sekurinín, látku podobnú strychnínu. Do konca roku 1967 bolo na celom svete opísaných a štruktúrovaných 4 349 alkaloidov. Ďalšou fázou hľadania je hĺbkové, komplexné posúdenie farmakologickej, chemoterapeutickej a protinádorovej aktivity izolované jednotlivé látky alebo celkové prípravky, ktoré ich obsahujú. Treba poznamenať, že v krajine ako celku a globálne chemický výskum výrazne predbiehajú možnosti hĺbkového lekárskeho a biologického testovania nových chemických zlúčenín identifikovaných v rastlinách. V súčasnosti je stanovená štruktúra 12 000 jednotlivých zlúčenín izolovaných z rastlín, žiaľ, mnohé z nich ešte neboli podrobené biomedicínskej štúdii. Zo všetkých tried chemických zlúčenín majú samozrejme najväčší význam alkaloidy; 100 z nich sa odporúča ako dôležité liečivé látky, napríklad atropín, berberín, kodeín, kokaín, kofeín, morfín, papaverín, pilokarpín, platyfylín, rezerpín, salsolín, securenín, strychnín, chinín, cytizín, efedrín atď. drogy sa získavajú v dôsledku vyhľadávania na základe chemického skríningu. Alarmujúci je však jednostranný rozvoj tejto metódy, v mnohých ústavoch a laboratóriách sa zredukovala len na hľadanie alkaloidných rastlín.Netreba zabúdať, že okrem alkaloidov sa objavujú aj nové biologicky aktívne rastlinné látky patriace medzi tzv. každý rok sa objavujú ďalšie triedy chemických zlúčenín. Ak pred rokom 1956 bola známa štruktúra iba 2 669 prírodných zlúčenín z rastlín, ktoré nesúviseli s alkaloidmi, potom sa v nasledujúcich 5 rokoch (1957-1961) našlo v rastlinách ďalších 1 754 jednotlivých zlúčenín. organickej hmoty. Teraz počet chemických látok s ustálenou štruktúrou dosahuje 7 000, čo spolu s alkaloidmi predstavuje vyše 12 000 rastlinných látok. Chemický skríning pomaly opúšťa „alkaloidné obdobie“. Zo 70 v súčasnosti známych skupín a tried rastlinných látok (Karrer et. al., 1977) sa vykonáva iba v 10 triedach zlúčenín, pretože neexistujú spoľahlivé a rýchle expresné metódy na stanovenie prítomnosti iných zlúčenín v rastlinách. materiálov. Zapojenie do chemického skríningu nových tried biologicky aktívnych zlúčenín je dôležitou rezervou na zvýšenie tempa a účinnosti hľadania nových liečiv z rastlín. Je veľmi dôležité vyvinúť metódy na rýchle vyhľadávanie jednotlivých chemických látok, napríklad berberínu, rutínu, kyseliny askorbovej, morfínu, cytizínu atď. terapeutické lieky. Mnohé z nich majú široké spektrum biologických aktivít. Napríklad alkaloidy sú schválené na použitie v lekárskej praxi ako analeptiká, analgetiká, sedatíva, hypotenzíva, expektoranciá, choleretiká, spazmolytiká, toniká na maternicu, centrálny nervový systém a lieky podobné adrenalínu. Flavonoidy sú schopné spevniť steny kapilár, znížiť tonus hladkého svalstva čriev, stimulovať sekréciu žlče, zvýšiť neutralizačnú funkciu pečene, niektoré majú spazmolytické, kardiotonické a protinádorové účinky. Mnohé polyfenolové zlúčeniny sa používajú ako hypotenzívne, antispazmodické, protivredové, choleretické a antibakteriálne činidlá. Protinádorová aktivita bola pozorovaná u kyanidov (obsiahnutých napríklad v semenách broskýň atď.), triterpénketónov, diterpenoidov, polysacharidov, alkaloidov, fenolov a iných zlúčenín. Stále viac liekov sa vyrába zo srdcových glykozidov, aminokyselín, alkoholov a kumarínov. polysacharidy, aldehydy, seskviterpénové laktóny, steroidné zlúčeniny. Často sa na medicínske použitie nachádzajú chemické látky, ktoré sú už dlho známe, no len nedávno sa im podarilo objaviť tú či onú biomedicínsku aktivitu a vyvinúť racionálny spôsob prípravy liečiv. Chemický skríning umožňuje nielen identifikovať nové sľubné objekty na štúdium, ale aj:

• identifikovať korelácie medzi systematickou polohou rastliny, jej chemickým zložením a medicínskou a biologickou aktivitou;
• zistiť geografické a environmentálne faktory, ktoré podporujú alebo bránia hromadeniu určitých účinných látok v rastlinách;
• určiť význam biologicky aktívnych látok pre rastliny, ktoré ich produkujú;
• identifikovať chemické rasy v rastlinách, ktoré sa od seba dedične líšia prítomnosťou určitých účinných látok.

To všetko možno použiť pri výbere spôsobov riadenia procesov vyskytujúcich sa v závode. Dostupnosť rýchlych, lacných a zároveň pomerne presných expresných metód zvádza k urýchlenému vykonaniu práce na celkovom hodnotení všetkých rastlín flóry ZSSR a celého sveta na prítomnosť alkaloidov, triterpénov a steroidných saponínov. , chinóny, flavonoidy, srdcové glykozidy, taníny a ďalšie základné triedy účinných látok. To by umožnilo rýchlo vyradiť neperspektívne druhy, ktoré neobsahujú biologicky aktívne látky alebo ich obsahujú v malom množstve.

Výskum rastlinných orgánov

Rôzne rastlinné orgány sa často líšia nielen kvantitatívnym obsahom účinných látok, ale aj ich vysoko kvalitné zloženie. Napríklad alkaloid sinomenín sa nachádza iba v tráve mesačníka dahurského a cytizín sa nachádza iba v plodoch Thermopsis lanceolata, pričom v jeho nadzemných častiach chýba až do konca kvitnutia rastlín, zatiaľ čo v Thermopsis je prítomný striedavo kvetovaný cytizín veľké množstvá Obsahuje v nadzemných častiach počas všetkých fáz vývoja rastlín. Preto, aby sme získali úplný obraz o chemickom zložení každej rastliny, je potrebné analyzovať aspoň štyri jej orgány: podzemok (korene, rizómy, cibule, hľuzy), listy a stonky (v bylinkách listy sú vždy bohatšie na účinné látky ako stonky, kvety (alebo súkvetia) ), plody a semená. V stromových a kríkových rastlinách sa účinné látky často hromadia v kôre stoniek (a koreňov), niekedy len v výhonkoch, niektorých častiach kvetu, plodov a semien.
Chemické zloženie každého rastlinného orgánu sa tiež výrazne líši v rôznych fázach jeho vývoja. Maximálny obsah niektorých látok sa pozoruje v fáza pučania, iní - v fáza plného kvitnutia, tretí - počas plodenie atď. Napríklad alkaloid triakantín je vo významnom množstve obsiahnutý len v rozkvitnutých listoch akátu medonosného, ​​zatiaľ čo v iných fázach vývoja prakticky chýba vo všetkých orgánoch tejto rastliny. Dá sa teda ľahko vypočítať, že na identifikáciu napríklad iba úplného zoznamu rastlín s alkaloidmi z flóry ZSSR, ktorý má okolo 20 000 druhov, je potrebné vykonať najmenej 160 000 analýz (20 000 druhov X 4 orgány X 2 fázy vývoja), čo si vyžiada približne 8 000 dní práce 1 laboratórneho analytika. Ak sa vykonávajú analýzy, na určenie prítomnosti alebo neprítomnosti flavonoidov, kumarínov, srdcových glykozidov, tanínov, polysacharidov, triterpénových glykozidov a každej ďalšej triedy chemických zlúčenín vo všetkých rastlinách flóry ZSSR je potrebné stráviť približne rovnaký čas. bez predbežného vyradenia rastlín z jedného alebo druhého dôvodu. Okrem toho identické orgány v rovnakej fáze vývoja rastlín v jednom regióne môžu mať potrebné účinné látky, ale v inom regióne ich mať nemusia. Okrem geografických a environmentálnych faktorov (vplyv teploty, vlhkosti, slnečného žiarenia atď.) to môže ovplyvniť prítomnosť špeciálnych chemických rás v danej rastline, úplne nerozlíšiteľných morfologickými charakteristikami. To všetko značne komplikuje úlohu a zdá sa, že vyhliadky na dokončenie predbežného chemického hodnotenia flóry ZSSR a najmä celej zemegule sú veľmi vzdialené. Znalosť určitých vzorov však môže túto prácu výrazne zjednodušiť. Po prvé, nie je vôbec potrebné vyšetrovať všetky orgány vo všetkých fázach vývoja. Každý orgán stačí analyzovať v optimálnej fáze, keď obsahuje najväčšie množstvo testovanej látky. Napríklad predchádzajúce štúdie preukázali, že listy a stonky sú najbohatšie na alkaloidy počas fázy pučania, kôru - počas jarného toku miazgy a kvety - počas fázy úplného kvitnutia. Plody a semená však môžu obsahovať rôzne alkaloidy a v rôznom množstve v zrelom a nezrelom stave, a preto, ak je to možné, mali by byť vyšetrené dvakrát. Znalosť týchto zákonitostí značne zjednodušuje prácu na predbežnom chemickom hodnotení rastlín. Kompletné vyšetrenie všetkých typov- účinná metóda, ale stále funguje naslepo! Je možné bez vykonania najjednoduchšej chemickej analýzy rozlíšiť skupiny rastlín, ktoré pravdepodobne obsahujú jednu alebo druhú triedu chemických zlúčenín, od tých, ktoré tieto látky zjavne neobsahujú? Inými slovami, je možné určiť chemické zloženie rastlín okom? Ako bude uvedené v ďalšej časti našej brožúry, v všeobecný prehľad Na túto otázku môžeme odpovedať kladne.