Способ фотометрического определения общего азота в торфяных почвах различной стадии эволюции

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО АЗОТА В ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ РАЗЛИЧНОЙ СТАДИИ ЭВОЛЮЦИИ(71) Заявители Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации(72) Авторы Семененко Николай Николаевич Шкуринов Петр Иванович Жмачинская Станислава Ильинична Жабровская Наталья Юрьевна(73) Патентообладатели Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт почвоведения и агрохимии Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации(56) Агрохимические методы исследования почв. - М. Наука, 1975. - С. 65-71. ГОСТ 26107-84. Почвы. Методы определения общего азота. Методы определения содержания доступных растениям соединений азота, фосфора и калия в деградированных торфяных почвах. - Минск, 2005. - С. 6, 12-17.292099, 1971. ГОСТ 27753.7-88. Грунты тепличные. Методы определения нитратного азота.705336, 1979.1043565 , 1983.(57) Способ фотометрического определения общего азота в торфяной почве любой стадии эволюции, включающий мокрое озоление органического вещества почвы при нагревании в присутствии катализатора, разбавление полученного минерализата дистиллированной водой, прибавление к полученному раствору минерализата окрашивающего раствора и раствора гипохлорита натрия, фотометрическое определение азота в полученном растворе и определение массовой доли общего азота по градуировочному графику, отличающийся тем, что мокрое озоление ведут серной кислотой с удельным весом 1,84 при температуре до 388 , в качестве катализатора используют хлорную кислоту, а фотометрическое определение азота проводят не ранее чем через час и не позже чем через 2,5 ч после прибавления раствора гипохлорита натрия при длине волны 670 нм. Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при определении содержания азотных соединений в почве. Азот входит в состав гумусовых веществ почвы. Накопление его, как и накопление углерода, - характерная черта почвообразовательного процесса, обусловленная биологическим круговоротом веществ в системе почва-растение. В то же время азот - важнейший элемент питания растений. Поэтому общий его запас в почве считают показателем ее потенциального плодородия. 17671 1 2013.10.30 Содержание общего азота в почвах Беларуси колеблется в широких пределах от 0,04 до 0,22 в дерново-подзолистых до 0,5-4,0 в зависимости от содержания органического вещества в торфяных и антропогенно-преобразованных торфяных почвах. Общий азот почвы определяют методами Кьельдаля, Тюрина, Голубева, Дюма и микродиффузионным методом Конвея 1, 2, 3. Наиболее широкое распространение в практике нашло применение метода Кьельдаля. Однако метод Кьельдаля имеет ряд существенных недостатков при проведении определения азота в почве. Метод включает проведение мокрого озоления органического вещества почвы концентрированной серной кислотой (уд. вес 1,84) при кипячении (388 С) в присутствии катализаторов. Выделяющийся при разложении органического вещества аммиак связывается серной кислотой, образуя сернокислый аммоний. Разложение сернокислого аммония происходит при сильнощелочной реакции раствора, осуществляемой прибавлением едкого натрия. Образующийся при этом аммиак отгоняют в раствор кислоты и определяют его количество объемным методом. Это крайне непродуктивная и вредная для здоровья аналитика процедура. Для данного метода характерна низкая производительность и вредные условия труда аналитика, невысокая точность проводимых определений из-за субъективной оценки исполнителем окончания отгона азота, которая в последствии сказывается на результатах анализа. Задачей нашего технического решения является упрощение проведения анализа, повышение его точности, производительности и улучшения условий труда. Поставленная задача решается тем, что предложен способ фотометрического определения общего азота в торфяных почвах различной стадии эволюции, включающий получение минерализата путем мокрого озоления органического вещества почвы серной кислотой(уд. вес 1.84) при температуре до 388 С в присутствии катализатора, отличающийся тем,что получение минерализата осуществляют в присутствии хлорной кислоты в качестве катализатора, а количество общего азота определяют фотометрически, при котором ионы аммония окисляются хлором до хлорамина, образуя в щелочной среде при взаимодействии с гипохлоритом и салицилатом натрия окрашенное индофенольное соединение зеленого цвета, с максимумом светопоглощения при длине волны светофильтра 670 нм. 1. Получение минерализата. Навеску торфяной почвы около 1 г, просеянной через сито с диаметром ячеек 1 мм,отвешивают на аналитических весах, помещают в термостойкую мерную колбу емкостью 250 см 3. Затем в колбу приливают 18 см 3 концентрированной серной кислоты (уд. вес 1,84) и 2-3 капли примерно 50 -ой 4 и оставляют на ночь. После этого содержимое колб тщательно перемешивают, смачивая частички почвы на стенках колбы, закрывают обратным холодильником или стеклянной воронкой и ставят их на электрические плитки, покрытые асбестом, для сжигания. Температуру постепенно повышают до 388 С, доводят до кипения содержимое колб, периодически перемешивая. Сжигание ведут под тягой. Его заканчивают, когда охлажденный раствор над осадком будет белесым, сероватым или желтоватым. Если органическое вещество долго не минерализуется, то после охлаждения в колбы осторожно добавляют 2-3 капли хлорной кислоты и продолжают озоление почвы. После сжигания смесь охлаждают и доводят до метки дистиллированной водой. 2. Определение концентрации азота в почве. 2.1. Аппаратура, материалы и реактивы. Фотоэлектроколориметр, банки бытовые по ГОСТ 5717-70 или другие емкости из материала, устойчивого к действию применяемых реактивов кассеты десятипозиционные под технологические емкости дозаторы на 2,5 см 3. Дозатор на 45 см 3 для дозирования рабочего окрашивающего реактива. Погрешность дозирования не более 1 . Посуда мерная лабораторная стеклянная по ГОСТ 1770-74 колбы вместимостью 250, 1000 см 3, бюретка вместимостью 50 см 3, цилиндры мерные вместимостью 500 и 1000 см 3. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72, проверенная на отсутствие загрязнения аммонием. Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72, х. ч. 2 17671 1 2013.10.30 Натрия гидрат окиси по ГОСТ 4328-66, ч. д. а. Натрий салициловокислый по ГОСТ 17628-72, ч. Калий-натрий виннокислый по ГОСТ 5845-70, ч. Этилендиамин-, , , -тетрауксусной кислоты динатриевая соль, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, ч. д. а. Известь хлорная по ГОСТ 1692-58. Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83-63, х. ч. или ч. д. а. Кислота соляная по ГОСТ 3118-67, х. ч. или ч. д. а. Калий йодистый по ГОСТ 4223-75, х. ч. Натрий серноватистокислый, 5-водный (фиксанал) по ГОСТ 4215-66. Натрий нитропруссидный по ГОСТ 4218-48, х. ч., ч. д. а. или ч. 2.2. Подготовка к анализу. 2.2.1. Приготовление запасного окрашивающего раствора. 56,7 г салициловокислого натрия, 16,7 г калия-натрия виннокислого (сегнетовая соль) и 30,3 г гидроокиси натрия, взвешенных с погрешностью не более 0,1 г, помещают в стакан из термостойкого стекла вместимостью 1000 см 3, растворяют в 700 см 3 дистиллированной воды и кипятят в течение 20 мин для удаления аммиака. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см 3, добавляют 0,4 г нитропруссидного натрия, взвешенного с погрешностью не более 0,01 г, и после полного растворения навески доводят дистиллированной водой объем раствора до метки. Раствор хранят в холодильнике в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой не более 2 месяцев. 2.2.2. Приготовление рабочего окрашивающего раствора. Запасной окрашивающий раствор разбавляют дистиллированной водой в соотношении 19 и растворяют в нем трилон Б из расчета 2 г на 1000 см 3 конечного раствора. Раствор готовят в день проведения анализа. 2.2.3. Приготовление раствора серноватистокислого натрия (22352) концентрации 0,1 моль/дм 3 (0,1 н.). Готовят по СТ СЭВ 3675-82 или из стандарт-титра. 2.2.4. Приготовление запасного раствора гипохлорита натрия. 150 г хлорной извести взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, помещают в химический стакан вместимостью 1000 см 3, прибавляют 250 см 3 дистиллированной воды и перемешивают. 105 г углекислого натрия взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, помещают в другой химический стакан вместимостью 500 см 3 и растворяют в 250 см 3 дистиллированной воды. Раствор углекислого натрия вливают в раствор хлорной извести при непрерывном перемешивании. Полученную смесь оставляют на 1-2 суток для отстаивания, затем надосадочную жидкость сливают и фильтруют. В полученном растворе гипохлорита натрия определяют концентрацию активного хлора титрованием. Для этого в коническую колбу вместимостью 100 см 3 отбирают 1 см 3 приготовленного раствора и разбавляют дистиллированной водой до объема 40-50 см 3. Прибавляют 2 г йодистого калия, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, и 10 см 3 раствора соляной кислоты концентрации 1 моль/дм 3. Образовавшийся йод титруют раствором серноватистокислого натрия до исчезновения вишневой окраски. Массовую долю активного хлорав процентах в запасном растворе гипохлорита натрия вычисляют по формуле 0,00355100,где 0,00355 - количество хлора, соответствующее 1 см 3 раствора серноватистокислого натрия концентрации 0,1 моль/дм 3, г- объем раствора серноватистокислого натрия концентрации 0,1 моль/дм 3, израсходованный на титрование, см 3 3 17671 1 2013.10.30 100 - коэффициент пересчета в проценты. Концентрацию раствора проверяют по п. 2.2.4. не реже одного раза в 3 месяца. Полученный реактив имеет концентрацию активного хлора около 6 - 10 . Раствор хранят в холодильнике в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой не более 1 года. 2.2.5. Приготовление рабочего раствора гипохлорита натрия с массовой долей 0,2 . Запасной раствор гипохлорита натрия, приготовленный по п. 2.2.4., разбавляют дистиллированной водой до заданной концентрации в день проведения анализа. Пример при концентрации хлора в запасном растворе 7,1 для получения 100 см 3 0,2 -ого раствора гипохлорита натрия следует взять 2,8 см 3 запасного раствора х 0,21007,12,8 см 3. 2.2.6. Приготовление образцовых растворов азота аммония. 2.2.6.1. Приготовление исходного образцового раствора. 3,82 г хлористого аммония, высушенного при температуре 100-105 С до постоянной массы, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см 3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Полученный раствор содержит 1 мг азота в одном см 3. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой в холодильнике не более 1 мес. 2.2.6.2. Приготовление рабочей шкалы образцовых растворов. В мерные колбы вместимостью 250 см 3 помещают указанные в таблице объемы раствора,приготовленного по п. 1.2.2.6.1, и до половины объема колб приливают дистиллированной воды, затем 18 см 3 концентрированной серной кислоты перемешивают и после охлаждения раствора доводят объемы до меток дистиллированной водой и снова перемешивают. Показатели Объем исходного образцового раствора, приготовленного по п. 2.2.6.1,см 3 Концентрация азота аммония в растворе сравнения, мг/дм 3 в пересчете на почву, г/кг в пересчете на почву,Номер раствора сравнения 2 3 4 5 6 Растворы сравнения используют для градуировки фотоэлектроколориметра в день проведения анализа. Окрашивание растворов сравнения проводят аналогично окрашиванию анализируемых вытяжек и одновременно с ними. 2.3. Проведение анализа. Для анализа используют минерализаты почвы, приготовленные по п. 1.1. В технологические емкости или конические колбы отбирают по 0,5 см 3 минерализата и раствора сравнения. К пробам прибавляют по 45 см 3 рабочего окрашивающего раствора, приготовленного по п. 1.2.2.2., затем по 2,5 см 3 раствора гипохлорита натрия с массовой долей 0,2 . Растворы перемешивают после каждого добавления реагентов. Окрашенные растворы не ранее чем через 1 ч и не позже чем через 2,5 ч после прибавления раствора гипохлорита натрия фотометрируют в зависимости от интенсивности окраски растворов в кювете с толщиной просвечиваемого слоя 10-30 мм относительно раствора сравнения 1 при длине волны 670 нм. Растворы сравнения фотометрируют в тех же кюветах, что и растворы анализируемых вытяжек. Допускается пропорциональное изменение объемов проб анализируемых вытяжек,растворов сравнения и растворов реагентов при погрешности дозирования не более 1 . 2.4. Обработка результатов. По результатам фотометрирования растворов сравнения строят градуировочный график по оси абсцисс откладывают концентрации азота аммония в растворах сравнения в 4 17671 1 2013.10.30 пересчете на массовую долю в почве (млн-1), а по оси ординат - соответствующие им показания фотоэлектроколориметра. Массовую долю азота аммония в анализируемой почве определяют непосредственно по градуировочному графику и вычитают из нее результат холостого опыта. За результат анализа принимают значение единичного определения азота аммония. Результат анализа выражают в г на 1 кг почвы и с округлением до целого числа или в процентах. Допускаемое отклонение от среднего арифметического при повторных анализах проб почв составляет 10 . Источники информации 1. Замятина В.Б. Определение общего азота в почвах по методу Кьельдаля. Агрохимические методы исследования почв. - М. Наука, 1975. - С. 65-71. 2. Конев Д.А. О методах определения аммиака в почве // Научно-агрономический журнал. - 1929. -2. 3. Тюрин И.В. Микрохромовый метод определения общего азота в почве // Почвоведение. - 1933. -2. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5