Analisi agrochimiche di terreni, piante, fertilizzanti. Analisi chimica delle piante medicinali Sono stati sviluppati i primi metodi di analisi chimica delle piante

AGENZIA FEDERALE PER L'ISTRUZIONE

UNIVERSITÀ STATALE DI VORONEZH

INFORMAZIONE E SUPPORTO ANALITICO SULLE ATTIVITÀ DI TUTELA DELL'AMBIENTE IN AGRICOLTURA

Manuale didattico e metodologico per le università

Compilato da: L.I. Brekhova L.D. Stakhurlova D.I. Shcheglov A.I. Gromovik

VORONEZH – 2009

Approvato dal Consiglio Scientifico e Metodologico della Facoltà di Biologia e Scienza del Suolo - protocollo n. 10 del 4 giugno 2009.

Revisore: Dottore in Scienze Biologiche, Professor L.A. Yablonskikh

Il manuale didattico e metodologico è stato preparato presso il Dipartimento di Scienza del Suolo e Gestione delle Risorse del Territorio, Facoltà di Biologia e Scienze del Suolo, Università Statale di Voronezh.

Per specialità: 020701 - Scienza del suolo

Una carenza o un eccesso di qualsiasi elemento chimico interrompe il normale corso dei processi biochimici e fisiologici nelle piante, che alla fine modifica la resa e la qualità dei prodotti agricoli. Quindi la definizione Composizione chimica gli indicatori di qualità delle piante e dei prodotti permettono di individuare condizioni ambientali sfavorevoli alla crescita della vegetazione sia coltivata che naturale. A questo proposito, l'analisi chimica del materiale vegetale è parte integrante delle attività ambientali.

Guida pratica sull'informazione e sul supporto analitico delle attività ambientali in agricoltura compilato secondo il programma delle lezioni di laboratorio in “Biogeocenologia”, “Analisi delle piante” e “Attività ambientali in agricoltura” per gli studenti del 4° e 5° anno del Dipartimento del suolo della Facoltà di Biologia del Suolo della VSU.

METODO DI PRELIEVO CAMPIONI DI PIANTE E PREPARAZIONE PER L'ANALISI

Il prelievo di campioni di piante è un momento molto importante per l'efficacia della diagnosi della nutrizione delle piante e della valutazione della disponibilità delle risorse del suolo.

L'intera area della coltura in esame è visivamente suddivisa in più sezioni a seconda delle sue dimensioni e delle condizioni delle piante. Se durante la semina vengono identificate aree con piante chiaramente peggiori, queste aree vengono contrassegnate sulla mappa del campo e si scopre se le cattive condizioni delle piante sono una conseguenza di ento- o fitomalattie, deterioramento locale delle proprietà del suolo o altra crescita condizioni. Se tutti questi fattori non spiegano le ragioni delle cattive condizioni delle piante, allora possiamo supporre che la loro nutrizione sia disturbata. Ciò viene verificato mediante metodi diagnostici delle piante. Prendono pro-

verrebbe da aree con il peggio e il massimo le migliori piante e i terreni sottostanti e, sulla base delle loro analisi, determinano le ragioni del deterioramento delle piante e il livello della loro nutrizione.

Se il raccolto non è uniforme in termini di condizioni delle piante, durante il campionamento è necessario assicurarsi che i campioni corrispondano alla condizione media delle piante in una determinata area del campo. Da ciascuna matrice selezionata, le piante con radici vengono prese lungo due diagonali. Vengono utilizzati: a) per tenere conto dell'aumento di peso e del progresso nella formazione degli organi - la futura struttura del raccolto eb) per la diagnostica chimica.

Nelle fasi precoci (con due-tre foglie), il campione dovrà contenere almeno 100 piante per ettaro. Successivamente per cereali, lino, grano saraceno, piselli e altri - almeno 25 - 30 piante per 1 ettaro. Per le piante di grandi dimensioni (mais maturo, cavolo, ecc.), le foglie sane inferiori vengono prelevate da almeno 50 piante. Per tenere conto dell'accumulo per fasi e dell'asportazione per raccolto, viene presa in considerazione tutta la parte fuori terra della pianta.

U specie arboree - frutta, bacche, vite, ornamentali e forestali - a causa delle caratteristiche dei loro cambiamenti legati all'età, alla frequenza della fruttificazione, ecc., il campionamento è leggermente più difficile che per le colture in pieno campo. Si distinguono le seguenti fasce di età: piantine, bruti, innesti di due anni, alberelli, alberi giovani e fruttiferi (che iniziano a dare frutti, in piena fruttificazione e in via di sbiadimento). Per le piantine, nel primo mese di crescita, viene prelevata l'intera pianta e successivamente la sua divisione in organi: foglie, fusti e radici. Nel secondo e nei successivi mesi si selezionano le foglie completamente formate, solitamente le prime due dopo la più giovane, contando dall'alto. Anche le prime due foglie formate vengono prelevate da uccelli selvatici di due anni, contando dalla cima del germoglio di crescita. Le foglie centrali dei germogli di crescita vengono prelevate da piante e piantine di due anni innestate, proprio come dagli adulti.

U le bacche - uva spina, ribes e altre - vengono selezionate dai germogli della crescita attuale, 3 - 4 foglie da 20 cespugli in modo che nel campione

c'erano almeno 60 - 80 foglie. Le foglie adulte vengono prelevate dalle fragole nella stessa quantità.

L'esigenza generale è l'unificazione delle tecniche di campionamento, lavorazione e conservazione: prelevare rigorosamente le stesse parti da tutte le piante in base al loro livello, età, posizione sulla pianta, assenza di malattie, ecc. È importante anche se le foglie erano esposte alla luce solare diretta o all'ombra, e in tutti i casi dovrebbero essere selezionate foglie con la stessa posizione rispetto alla luce solare, preferibilmente alla luce.

Quando si analizza l'apparato radicale, prima della pesatura, il campione medio di laboratorio viene accuratamente lavato in acqua di rubinetto, risciacquato in acqua distillata e asciugato con carta da filtro.

Campione di laboratorio si prelevano con una sonda il grano o i semi da più posti (borsa, scatola, automobile), si distribuiscono in uno strato uniforme su carta a forma di rettangolo, diviso in quattro parti e si preleva il materiale da due parti opposte importo richiesto per l'analisi.

Uno dei punti importanti nella preparazione del materiale vegetale per l'analisi è la sua corretta fissazione, se le analisi non sono destinate ad essere eseguite su materiale fresco.

Per la valutazione chimica del materiale vegetale in base al contenuto totale di nutrienti (N, P, K, Ca, Mg, Fe, ecc.), i campioni di piante vengono essiccati allo stato secco all'aria in un forno a

temperatura 50 – 60° o in aria.

Nelle analisi basate sui risultati delle quali si trarranno conclusioni sullo stato delle piante viventi, si dovrebbe utilizzare materiale fresco, poiché l'avvizzimento provoca un cambiamento significativo nella composizione della sostanza o una diminuzione della sua quantità e persino la scomparsa delle sostanze contenute In

piante viventi. Ad esempio, la cellulosa non subisce la distruzione, ma l'amido, le proteine, gli acidi organici e soprattutto le vitamine subiscono una decomposizione dopo diverse ore di appassimento. Ciò costringe lo sperimentatore ad effettuare analisi su materiale fresco in tempi brevissimi, cosa non sempre possibile. Pertanto, viene spesso utilizzata la fissazione del materiale vegetale, il cui scopo è stabilizzare le sostanze vegetali instabili. L'inattivazione degli enzimi è di importanza decisiva. Vengono utilizzati vari metodi per fissare le piante a seconda degli obiettivi dell'esperimento.

Fissazione del vapore. Questo tipo di fissazione del materiale vegetale viene utilizzato quando non è necessario determinare i composti idrosolubili (linfa cellulare, carboidrati, potassio, ecc.). Durante la lavorazione della materia prima vegetale può verificarsi un'autolisi così forte che la composizione del prodotto finale talvolta differisce in modo significativo dalla composizione del materiale di partenza.

In pratica, la fissazione del vapore viene eseguita come segue: una rete metallica viene appesa all'interno di un bagno d'acqua, il bagno viene ricoperto sopra con un materiale denso non infiammabile e l'acqua viene riscaldata fino al rapido rilascio del vapore. Successivamente, il materiale vegetale fresco viene posto sulla rete all'interno della vasca. Tempo di fissazione 15 – 20 min. Quindi le piante vengono essiccate

vengono posti in un termostato alla temperatura di 60°.

Fissazione della temperatura. Il materiale vegetale viene posto in sacchetti di carta Kraft spessa e la frutta e la verdura succose tritate vengono poste senza stringere in cuvette smaltate o di alluminio. Il materiale viene mantenuto per 10 - 20 minuti ad una temperatura di 90 - 95°. Questo inattiva la maggior parte degli enzimi. Successivamente la massa fogliare del fusto ed i frutti che hanno perso turgore vengono essiccati in forno alla temperatura di 60° con o senza ventilazione.

Quando si utilizza questo metodo di fissaggio delle piante, è necessario ricordare che l'essiccazione prolungata del materiale vegetale a

temperature superiori a 80° comportano perdite e alterazioni delle sostanze dovute a trasformazioni chimiche (decomposizione termica di alcune sostanze, caramellizzazione dei carboidrati, ecc.), nonché alla volatilità dei sali di ammonio e di alcuni composti organici. Inoltre, la temperatura della materia prima vegetale non può raggiungere la temperatura ambiente(armadio di asciugatura) fino all'evaporazione dell'acqua e fino a quando tutto l'apporto termico non cessa di essere convertito in calore latente di vaporizzazione.

In alcuni casi, anche l'essiccazione rapida e attenta del campione vegetale è considerata un metodo di fissazione accettabile e accettabile. Se questo processo viene eseguito abilmente, le deviazioni nella composizione della sostanza secca possono essere piccole. In questo caso si verificano la denaturazione delle proteine ​​e l'inattivazione degli enzimi. Di norma, l'essiccazione viene effettuata in armadi di essiccazione (termostati) o in apposite camere di essiccazione. Il materiale si asciuga molto più velocemente e in modo più affidabile se l'aria riscaldata circola attraverso l'armadio (camera). La temperatura più adatta per l'essiccazione

cucitura da 50 a 60°.

Il materiale essiccato si conserva meglio al buio e al freddo. Poiché molte sostanze contenute nelle piante sono capaci di auto-ossidazione anche allo stato secco, si consiglia di conservare il materiale essiccato in recipienti ermeticamente chiusi (matracci con tappo smerigliato, essiccatori, ecc.), riempiti fino all'orlo con il materiale in modo che non rimanga molta aria nei recipienti.

Materiale congelante. Il materiale vegetale si conserva molto bene a temperature comprese tra –20 e –30°, a condizione che il congelamento avvenga abbastanza rapidamente (non più di 1 ora). Il vantaggio di conservare il materiale vegetale allo stato congelato è dovuto sia all'effetto del raffreddamento che alla disidratazione del materiale dovuta al passaggio dell'acqua allo stato solido. È necessario tenerne conto durante il congelamento

In questo caso gli enzimi vengono inattivati ​​solo temporaneamente e dopo lo scongelamento possono verificarsi trasformazioni enzimatiche nel materiale vegetale.

Trattamento degli impianti con solventi organici. Come un

Per tutte le sostanze fissanti è possibile utilizzare alcol bollente, acetone, etere, ecc .. La fissazione del materiale vegetale con questo metodo viene effettuata immergendolo in un solvente appropriato. Tuttavia, con questo metodo non avviene solo la fissazione del materiale vegetale, ma anche l'estrazione di una serie di sostanze. Pertanto, tale fissazione può essere utilizzata solo quando è noto in anticipo che le sostanze da determinare non vengono estratte da questo solvente.

I campioni di piante essiccate dopo la fissazione vengono frantumati con le forbici e poi in un mulino. Il materiale frantumato viene setacciato attraverso un setaccio con foro di diametro 1 mm. In questo caso non si butta via nulla del campione, poiché rimuovendo parte del materiale che non è passato al setaccio della prima vagliatura, si modifica la qualità del campione medio. Le particelle grandi vengono fatte passare nuovamente attraverso il mulino e il setaccio. I resti sul setaccio dovrebbero essere macinati in un mortaio.

Dal campione medio di laboratorio preparato in questo modo viene prelevato un campione analitico. Per fare ciò, il materiale vegetale, distribuito in uno strato sottile e uniforme su un foglio di carta lucida, viene diviso diagonalmente in quattro parti. Quindi i due triangoli opposti vengono rimossi e la massa rimanente viene nuovamente distribuita in uno strato sottile su tutto il foglio di carta. Si disegnano nuovamente le diagonali e si rimuovono nuovamente i due triangoli opposti. Questo viene fatto fino a quando sul foglio rimane la quantità di sostanza necessaria per il campione analitico. Il campione analitico selezionato viene trasferito in un barattolo di vetro con tappo smerigliato. In questo stato può essere conservato a tempo indeterminato. Il peso del campione analitico dipende dalla quantità e dalla metodologia di ricerca e varia da 50 a diverse centinaia di grammi di materiale vegetale.

Tutte le analisi sul materiale vegetale devono essere effettuate con due campioni prelevati in parallelo. Solo risultati ravvicinati possono confermare la correttezza del lavoro svolto.

È necessario lavorare con le piante in un laboratorio asciutto e pulito che non contenga vapori di ammoniaca, acidi volatili e altri composti che potrebbero influire sulla qualità del campione.

I risultati dell'analisi possono essere calcolati sia per campioni della sostanza asciutti all'aria che assolutamente asciutti. Nello stato secco all'aria, la quantità di acqua nel materiale è in equilibrio con il vapore acqueo nell'aria. Quest'acqua si chiama acqua igroscopica, e la sua quantità dipende sia dalla pianta che dallo stato dell'aria: più l'aria è umida, più acqua igroscopica è presente nel materiale vegetale. Per convertire i dati in sostanza secca, è necessario determinare la quantità di umidità igroscopica nel campione.

DETERMINAZIONE DELLA SOSTANZA SECCA E DELL'UMIDITÀ IGROSCOPICA IN MATERIALE ESSICCATO ALL'ARIA

Nell'analisi chimica, il contenuto quantitativo di un particolare componente viene calcolato sulla base della sostanza secca. Pertanto, prima dell'analisi, viene determinata la quantità di umidità nel materiale e quindi la quantità di sostanza assolutamente secca in esso contenuta.

Avanzamento dell'analisi. Il campione analitico della sostanza viene distribuito in strato sottile su un foglio di carta lucida. Successivamente, con l'aiuto di una spatola, si prelevano piccoli pizzichi da diversi punti della sostanza distribuita sul foglio in una bottiglia di vetro precedentemente essiccata fino a peso costante. Il campione dovrebbe essere di circa 5 g Il pallone insieme al campione viene pesato su una bilancia analitica e posto in un termostato, la cui temperatura all'interno è mantenuta a 100-1050. La prima volta che la bottiglia aperta con gancio viene mantenuta nel termostato per 4-6 ore. Trascorso questo tempo, la bottiglia viene trasferita dal termostato ad un essiccatore per il raffreddamento, dopo 20-30

minuti le bottiglie vengono pesate. Successivamente la bottiglia viene aperta e posta nuovamente in termostato (alla stessa temperatura) per 2 ore. L'essiccazione, il raffreddamento e la pesatura vengono ripetuti finché la bottiglia di pesata pesata non raggiunge un peso costante (la differenza tra le ultime due pesate deve essere inferiore a 0,0003 g).

La percentuale di acqua si calcola utilizzando la formula:

dove: x – percentuale di acqua; c – porzione pesata di materiale vegetale prima dell'essiccazione, g; c1 – porzione pesata di materiale vegetale dopo l'essiccazione.

Attrezzature e utensili:

1) termostato;

2) bottiglie di vetro.

Modulo di registrazione dei risultati

DETERMINAZIONE DELLE CENERI “GREZZE” MEDIANTE IL METODO DELL'INCENEREMENTE A SECCO

La cenere è il residuo ottenuto dalla combustione e calcinazione delle sostanze organiche. Quando vengono bruciati, il carbonio, l'idrogeno, l'azoto e parzialmente l'ossigeno evaporano e rimangono solo ossidi non volatili.

Il contenuto e la composizione degli elementi di cenere nelle piante dipende dalla specie, dalla crescita e dallo sviluppo delle piante e soprattutto dalle condizioni pedoclimatiche e agrotecniche della loro coltivazione. La concentrazione degli elementi di cenere differisce in modo significativo in tessuti diversi e organi vegetali. Pertanto, il contenuto di ceneri nelle foglie e negli organi erbacei delle piante è molto più elevato che nei semi. C'è più cenere nelle foglie che negli steli,

Storia dello studio della fisiologia vegetale. Principali rami della fisiologia vegetale

La fisiologia vegetale come branca della botanica.

Il tema dell'opera dovrà essere concordato con il curatore della disciplina elettiva A.N. Luferov.

Caratteristiche della struttura di una cellula vegetale, composizione chimica.

1. Storia dello studio della fisiologia vegetale. Principali sezioni e compiti della fisiologia vegetale

2. Metodi di base per lo studio della fisiologia vegetale

3. Struttura di una cellula vegetale

4. Composizione chimica di una cellula vegetale

5. Membrane biologiche

La fisiologia vegetale è una scienza che studia i processi vitali che si verificano in un organismo vegetale.

Le informazioni sui processi che si verificano in una pianta vivente si sono accumulate con lo sviluppo della botanica. Lo sviluppo della fisiologia vegetale come scienza è stato determinato dall'uso di metodi nuovi e più avanzati di chimica, fisica e dalle esigenze dell'agricoltura.

La fisiologia vegetale ebbe origine nei secoli XVII-XVIII. L'inizio della fisiologia vegetale come scienza fu posto dagli esperimenti di J.B. Van Helmont sulla nutrizione idrica delle piante (1634).

I risultati di una serie di esperimenti fisiologici che dimostrano l'esistenza di correnti discendenti e ascendenti di acqua e sostanze nutritive, la nutrizione aerea delle piante sono presentati nelle opere classiche del biologo e medico italiano M. Malpighi “Anatomia delle piante” (1675-1679) e il botanico e medico inglese S. Gales “Piante statiche” (1727). Nel 1771, lo scienziato inglese D. Priestley scoprì e descrisse il processo di fotosintesi: nutrizione aerea delle piante. Nel 1800 J. Senebier pubblicò il trattato “Physiologie vegetale” in cinque volumi, in cui venivano raccolti, elaborati e interpretati tutti i dati allora conosciuti, veniva proposto il termine “fisiologia vegetale”, definiti compiti, metodi per lo studio delle piante La fisiologia ha dimostrato sperimentalmente che la fonte del carbonio nella fotosintesi è l'anidride carbonica, gettando le basi della fotocomia.

Nei secoli XIX e XX furono fatte numerose scoperte nel campo della fisiologia vegetale:

1806 - T.A. Knight descrive e studia sperimentalmente il fenomeno del geotropismo;

1817 - P.J. Pelletier e J. Cavantou isolano un pigmento verde dalle foglie e lo chiamano clorofilla;

1826 - G. Dutrochet scopre il fenomeno dell'osmosi;

1838-1839 – T. Schwann e M.Ya Schleiden hanno dimostrato la teoria cellulare della struttura delle piante e degli animali;

1840 – J. Liebig sviluppa la teoria della nutrizione minerale delle piante;

1851 - V. Hoffmeister scopre l'alternanza delle generazioni nelle piante superiori;

1859 - Charles Darwin pone le basi della fisiologia evolutiva delle piante, della fisiologia dei fiori, della nutrizione eterotrofa, del movimento e dell'irritabilità delle piante;

1862 - Yu Sachs dimostra che l'amido è un prodotto della fotosintesi;

1865 – 1875 – K.A. Timiryazev ha studiato il ruolo della luce rossa nei processi di fotosintesi, ha sviluppato un’idea del ruolo cosmico delle piante verdi;

1877 - W. Pfeffer scopre le leggi dell'osmosi;

1878-1880 – G. Gelriegel e J.B. Boussingault dimostrano la fissazione dell'azoto atmosferico nei legumi in simbiosi con i batteri nodulari;

1897 M. Nentsky e L. Markhlevsky scoprirono la struttura della clorofilla;

1903 - G. Klebs sviluppa la dottrina dell'influenza dei fattori ambientali sulla crescita e sullo sviluppo delle piante;

1912 - V.I. Palladin propone l'idea delle fasi anaerobiche e aerobiche della respirazione;

1920 – W.W. Garner e G.A. Allard scoprono il fenomeno del fotoperiodismo;

1937 - G.A. Krebs descrive il ciclo dell'acido citrico;

1937 - M.Kh. Chailakhyan propone la teoria ormonale dello sviluppo delle piante;

1937-1939 – G. Kalkar e V.A. Blitzer scoprirono la fosforilazione ossidativa;

1946 – 1956 - M. Calvin e collaboratori decifrano il percorso principale del carbonio durante la fotosintesi;

1943-1957 – R. Emerson dimostrò sperimentalmente l'esistenza di due fotosistemi;

1954 – DI Arnon et al. scoprì la fotofosforilazione;

1961-1966 – P. Mitchell ha sviluppato una teoria chemiosmotica dell'accoppiamento di ossidazione e fosforilazione.

Così come altre scoperte che determinarono lo sviluppo della fisiologia vegetale come scienza.

Le sezioni principali della fisiologia vegetale differenziate nel 19° secolo sono:

1. Fisiologia della fotosintesi

2. Fisiologia del regime idrico delle piante

3. Fisiologia della nutrizione minerale

4. Fisiologia della crescita e dello sviluppo

5. Fisiologia della resistenza

6. Fisiologia della riproduzione

7. Fisiologia della respirazione.

Ma qualsiasi fenomeno in una pianta non può essere compreso nell'ambito di una sola sezione. Pertanto, nella seconda metà del XX secolo. Nella fisiologia vegetale, c'è la tendenza a fondere biochimica e biologia molecolare, biofisica e modellistica biologica, citologia, anatomia e genetica vegetale in un unico insieme.

La fisiologia vegetale moderna è una scienza fondamentale, il suo compito principale è studiare i modelli di vita vegetale. Ma ha un enorme significato pratico, quindi il suo secondo compito è sviluppare le basi teoriche per ottenere i massimi rendimenti dalle colture agricole, industriali e medicinali. La fisiologia vegetale è la scienza del futuro; il suo terzo compito, ancora irrisolto, è lo sviluppo di impianti per lo svolgimento di processi di fotosintesi in condizioni artificiali.

La moderna fisiologia vegetale utilizza l'intero arsenale di metodi scientifici esistenti oggi. Questi sono microscopici, biochimici, immunologici, cromatografici, radioisotopici, ecc.

Consideriamo i metodi di ricerca strumentale ampiamente utilizzati nello studio dei processi fisiologici nelle piante. I metodi strumentali per lavorare con oggetti biologici sono divisi in gruppi in base a qualsiasi criterio:

1. A seconda di dove si trovano gli elementi sensibili del dispositivo (sull'impianto o meno): contatto e remoto;

2. In base alla natura del valore risultante: qualitativo, semiquantitativo e quantitativo. Qualitativo: il ricercatore riceve informazioni solo sulla presenza o assenza di una sostanza o processo. Semiquantitativo: il ricercatore può confrontare le capacità di un oggetto con altri in termini di intensità di qualsiasi processo, in base al contenuto di sostanze (se è espresso non in forma numerica, ma, ad esempio, sotto forma di scala). Quantitativo: il ricercatore ottiene indicatori numerici che caratterizzano qualsiasi processo o contenuto di sostanza.

3. Diretto e indiretto. Quando si utilizzano metodi diretti, il ricercatore ottiene informazioni sul processo studiato. I metodi indiretti si basano sulla misurazione di eventuali quantità di accompagnamento, in un modo o nell'altro correlate a quella studiata.

4. A seconda delle condizioni sperimentali, i metodi sono suddivisi in laboratorio e campo.

Quando si conducono ricerche su oggetti vegetali, è possibile eseguire i seguenti tipi di misurazioni:

1. Morfometria (misurazione di vari indicatori morfologici e della loro dinamica (ad esempio, superficie fogliare, rapporto tra aree degli organi fuori terra e sotterranei, ecc.)

2. Misurazioni del peso. Ad esempio, determinare le dinamiche quotidiane di accumulo di massa vegetativa

3. Misurazione della concentrazione della soluzione, composizione chimica dei campioni, ecc. utilizzando metodi conduttometrici, potenziometrici e altri.

4. Studio dello scambio di gas (quando si studia l'intensità della fotosintesi e dello scambio di gas)

Gli indicatori morfometrici possono essere determinati utilizzando il conteggio visivo, la misurazione con un righello, carta millimetrata, ecc. Per determinare alcuni indicatori, ad esempio il volume totale del sistema radicale, vengono utilizzate installazioni speciali: una nave con un capillare graduato. Il volume del sistema radicale è determinato dal volume dell'acqua spostata.

Quando studiano qualsiasi processo che usano vari metodi. Ad esempio, per determinare il livello di traspirazione, utilizzare:

1. Metodi di pesatura (peso iniziale del foglio e peso a distanza di tempo);

2. Temperatura (utilizzare apposite camere climatiche);

3. Utilizzando porometri, viene determinata l'umidità della camera in cui è collocata la pianta in studio.

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Studenti, dottorandi, giovani scienziati che utilizzano la base di conoscenze nei loro studi e nel loro lavoro ti saranno molto grati.

introduzione

1. Analisi del suolo

2. Analisi delle piante

3. Analisi dei fertilizzanti

Conclusione

Bibliografia

introduzione

La chimica agronomica è studiata dal cap. arr. problemi di azoto e nutrizione minerale in agricoltura. piante per aumentare la resa e migliorare i prodotti. Quindi, a. X. esplora la composizione dei prodotti agricoli. piante, suolo, fertilizzanti e processi della loro reciproca influenza. Studia anche i processi di preparazione dei fertilizzanti e delle sostanze utilizzate per il controllo dei parassiti e sviluppa anche metodi chimici. analisi degli oggetti agronomici: suolo, piante e prodotti da essi ottenuti, ecc. I processi microbiologici del suolo sono particolarmente significativi. In questa zona l'a. X. entra in contatto con la scienza del suolo e l'agricoltura in generale. D'altra parte, a. X. si affida alla fisiologia vegetale ed è in contatto con essa, perché a. X. studia i processi che si verificano durante la germinazione, la nutrizione, la maturazione dei semi, ecc. e utilizza i metodi delle colture di acqua, sabbia e suolo. Nella loro ricerca, gli agronomi-chimici, utilizzando il cap. arr. chimico. metodi, di cui Ultimamente I metodi fisico-chimici sono particolarmente utilizzati, allo stesso tempo devono padroneggiare i metodi delle colture artificiali e dei metodi di ricerca batteriologica. A causa della complessità e varietà dei compiti a. x., alcuni gruppi di domande precedentemente inclusi in a. x., divennero discipline indipendenti.

Questo vale per la chimica, che studia la composizione chimica delle piante, principalmente quelle agricole. e tecnica, così come chimica biologica e fisica biologica, che studiano i processi di una cellula vivente.

1 . Analisisuoli

Caratteristiche del suolo come oggetto ricerca chimica e indicatori dello stato chimico dei suoli

Il suolo è un oggetto di studio complesso. La complessità dello studio dello stato chimico dei suoli è dovuta alle peculiarità delle loro proprietà chimiche ed è associata alla necessità di ottenere informazioni che riflettano adeguatamente le proprietà dei suoli e forniscano la soluzione più razionale sia alle questioni teoriche della scienza del suolo che alle questioni di uso pratico dei suoli. Un’ampia gamma di indicatori viene utilizzata per descrivere quantitativamente lo stato chimico dei suoli. Comprende indicatori determinati durante l'analisi di quasi tutti gli oggetti e sviluppati appositamente per la ricerca sul suolo (acidità metabolica e idrolitica, indicatori del gruppo e composizione frazionaria dell'humus, grado di saturazione del suolo con basi, ecc.)

Le peculiarità del suolo come sistema chimico sono l'eterogeneità, il polichimismo, la dispersione, l'eterogeneità, i cambiamenti e la dinamica delle proprietà, il buffering, nonché la necessità di ottimizzare le proprietà del suolo.

Polichimismo del suolo. Nei terreni uno stesso elemento chimico può far parte di diversi composti: sali facilmente solubili, alluminosilicati complessi, sostanze organominerali. Questi componenti hanno proprietà diverse, da cui dipende, in particolare, la capacità di un elemento chimico di passare dalle fasi solide del terreno a quelle liquide, di migrare nel profilo del suolo e nel paesaggio, di essere consumato dalle piante, ecc. Pertanto, nell'analisi chimica dei suoli, non viene determinato solo il contenuto totale elementi chimici, ma anche indicatori che caratterizzano la composizione e il contenuto di singoli composti chimici o gruppi di composti con proprietà simili.

Eterogeneità del suolo. Il terreno è costituito da fasi solida, liquida e gassosa. Quando si studia lo stato chimico del suolo e dei suoi singoli componenti, vengono determinati indicatori che caratterizzano non solo il suolo nel suo insieme, ma anche le sue singole fasi. Sono stati sviluppati modelli matematici per valutare la relazione tra i livelli di pressione parziale dell'anidride carbonica nell'aria del suolo, il pH, l'alcalinità dei carbonati e la concentrazione di calcio nella soluzione del suolo.

Polidispersità del suolo. I solidi del suolo sono costituiti da particelle misure differenti dai granelli di sabbia alle particelle colloidali con un diametro di diversi micrometri. Non hanno la stessa composizione e hanno proprietà diverse. In studi speciali sulla genesi del suolo vengono determinate la composizione chimica e altre proprietà delle singole frazioni granulometriche. La dispersione dei suoli è associata alla loro capacità di scambio ionico, che a sua volta è caratterizzata da una serie specifica di indicatori: la capacità di scambio cationico e anionico, la composizione dei cationi scambiabili, ecc. Molte proprietà chimiche e fisiche dei suoli dipendono da i livelli di questi indicatori.

Proprietà acido-base e redox dei suoli. La composizione del suolo include componenti che mostrano proprietà acidi e basi, agenti ossidanti e agenti riducenti. A risolvere vari problemi teorici e applicativi scienza del suolo, agrochimica, bonifica determinano gli indicatori caratterizzando l'acidità e l'alcalinità dei suoli, il loro stato redox.

Eterogeneità, variabilità, dinamica, buffering delle proprietà chimiche dei suoli. Le proprietà del suolo non sono le stesse nemmeno all'interno stesso orizzonte genetico. Durante la ricerca vengono valutati i processi di formazione del profilo del suolo Proprietà chimiche singoli elementi dell’organizzazione del suolo masse. Le proprietà del suolo variano nello spazio, cambiano tempo e allo stesso tempo i terreni hanno la capacità resistono ai cambiamenti nelle loro proprietà, cioè mostrano buffering. Sono stati sviluppati indicatori e metodi per caratterizzare la variabilità, dinamica, proprietà tampone dei suoli.

Cambiamenti nelle proprietà del suolo. Nel suolo si verificano continuamente vari processi che portano a cambiamenti nelle proprietà chimiche del suolo. L'applicazione pratica si trova negli indicatori che caratterizzano la direzione, il grado di espressione e la velocità dei processi che si verificano nel suolo; Vengono studiate le dinamiche dei cambiamenti nelle proprietà del suolo e i loro regimi. Variazione della composizione del suolo. Tipi diversi e anche tipi e varietà di suoli possono avere proprietà così diverse che per la loro caratterizzazione chimica si utilizzano non solo tecniche analitiche diverse, ma anche insiemi di indicatori diversi. Pertanto, nei terreni podzolici, fangosi-podzolici e forestali grigi, viene determinato il pH delle sospensioni acquose e saline, l'acidità scambiabile e idrolitica, le basi scambiabili vengono spostate dai suoli mediante soluzioni acquose di sali. Quando si analizzano i terreni salini, viene determinato il pH delle sole sospensioni acquose e invece degli indicatori di acidità vengono determinati il ​​totale, il carbonato e altri tipi di alcalinità. Le caratteristiche del suolo elencate determinano in gran parte i principi fondamentali dei metodi per lo studio dello stato chimico dei suoli, la nomenclatura e la classificazione degli indicatori delle proprietà chimiche dei suoli e dei processi chimici del suolo.

Sistema di indicatori dello stato chimico dei suoli

Gruppo 1. Indicatori delle proprietà del suolo e delle sue componenti

Sottogruppi:

1. Indicatori della composizione del suolo e delle componenti del suolo;

2. Indicatori della mobilità degli elementi chimici nei suoli;

3. Indicatori delle proprietà acido-base dei suoli;

4. Indicatori di scambio ionico e proprietà colloido-chimiche dei suoli;

5. Indicatori delle proprietà redox dei suoli;

6. Indicatori delle proprietà catalitiche dei suoli;

Gruppo 2. Indicatori dei processi chimici del suolo

Sottogruppi:

1. Indicatori della direzione e del grado di manifestazione del processo;

2. Indicatori di velocità del processo.

Principi per la determinazione e l'interpretazione dei livelli degli indicatori

I risultati dell'analisi del suolo contengono informazioni sulle proprietà del suolo e sui processi del suolo e, su questa base, consentono al ricercatore di risolvere il problema che deve affrontare. Le tecniche per interpretare i livelli degli indicatori dipendono dai metodi per la loro determinazione. Questi metodi possono essere divisi in due gruppi. I metodi del primo gruppo consentono di valutarne le proprietà senza modificare lo stato chimico del suolo. Il secondo gruppo comprende metodi basati sul trattamento chimico del campione di terreno analizzato. Lo scopo di questo trattamento è riprodurre gli equilibri chimici che si verificano nel terreno reale o interrompere deliberatamente i rapporti che si sono sviluppati nei terreni ed estrarre dal suolo un componente, la cui quantità consente di valutare le proprietà chimiche del terreno o il processo che avviene in esso. Questa fase del processo analitico - il trattamento chimico di un campione di terreno - riflette caratteristica principale metodo di ricerca e determina le modalità di interpretazione dei livelli della maggior parte degli indicatori oggetto di determinazione.

Preparazione dei campioni di terreno provenienti dalle aree di studio

I campioni di terreno devono essere prelevati utilizzando carote del diametro di circa 10 mm ad una profondità di 10-20 cm, è preferibile presterilizzare le carote in acqua bollente (100 0 C). Per condurre un'analisi del terreno, vengono prelevati campioni di terreno misto nella profondità dello strato coltivato. Di norma, è sufficiente compilare un campione misto per un'area fino a 2 ettari. Un campione misto è composto da 15-20 campioni individuali di terreno prelevati uniformemente su tutta l’area del sito. I campioni per l'analisi del suolo non vengono prelevati immediatamente dopo l'aggiunta di minerali e fertilizzanti organici, lime. Ogni campione misto del peso di 500 g è confezionato in un panno o sacchetto di plastica ed etichetta.

Preparazione del terreno per l'analisi agrochimica

La preparazione di un campione analitico è un'operazione responsabile che garantisce l'affidabilità dei risultati ottenuti. La negligenza e gli errori nella preparazione dei campioni e nel prelievo di un campione medio non sono compensati dal successivo lavoro analitico di alta qualità. I campioni di terreno prelevati sul campo o nella serra di coltivazione vengono pre-essiccati all'aria a temperatura ambiente. La conservazione dei campioni grezzi porta a cambiamenti significativi nelle loro proprietà e composizione, soprattutto a seguito di processi enzimatici e microbiologici. Al contrario, il surriscaldamento della temperatura è accompagnato da un cambiamento nella mobilità e nella solubilità di molti composti.

Se sono presenti molti campioni, l'essiccazione viene eseguita in armadi con ventilazione forzata. Determinazione di nitrati, nitriti, ammonio assorbito, forme idrosolubili di potassio, fosforo, ecc. effettuati il ​​giorno del campionamento quando vengono effettuati umidità naturale. Le restanti determinazioni vengono effettuate su campioni essiccati all'aria. I campioni secchi vengono macinati in un mulino o macinati in un mortaio e pestello di porcellana con punta di gomma. Il campione macinato ed essiccato viene fatto passare attraverso un setaccio con un foro del diametro di 2-3 mm. La macinazione e la setacciatura vengono effettuate fino a quando l'intero campione prelevato passa attraverso il setaccio. Possono essere scartati solo i frammenti di pietra, le grandi radici e le inclusioni estranee. I campioni vengono conservati in sacchetti artigianali chiusi in una stanza dove non sono presenti reagenti chimici. Un campione di terreno per l'analisi viene prelevato utilizzando il metodo del “campione medio”. Per fare questo, il campione setacciato viene sparso in uno strato sottile (circa 0,5 cm) su un foglio di carta a forma di quadrato e diviso con una spatola in piccoli quadrati di lato di 2-2,5 cm. si preleva un campione da ogni quadrato con una spatola.

I principali indicatori agrochimici dell'analisi del suolo, senza i quali nessuna coltivazione del terreno è completa, sono il contenuto di humus, forme mobili di fosforo, azoto e potassio, acidità del suolo, calcio, contenuto di magnesio, nonché microelementi, compresi i metalli pesanti. I moderni metodi di analisi consentono di determinare 15-20 elementi in un campione. Il fosforo è un macronutriente. A seconda della disponibilità di fosfati mobili, i terreni si distinguono con un contenuto molto basso - inferiore a mg, basso - inferiore a 8 mg, medio - 8 - 15 mg. e alto - più di 15 mg. fosfati per 100 g di terreno. Potassio. Per questo elemento sono state sviluppate gradazioni in base al contenuto di forme mobili nel terreno: molto basso - fino a 4 mg, basso - 4-8 mg, medio - 8-12 mg, alto - 12-17 mg, alto - più di 17 mg. potassio scambiabile per 100 g di terreno. Acidità del suolo: caratterizza il contenuto di protoni di idrogeno nel suolo. Questo indicatore è espresso dal valore del pH.

L’acidità del suolo colpisce le piante non solo attraverso l’effetto diretto dei protoni tossici dell’idrogeno e degli ioni di alluminio sulle radici delle piante, ma anche attraverso la natura dell’apporto di nutrienti. I cationi di alluminio possono legarsi all'acido fosforico, convertendo il fosforo in una forma inaccessibile alle piante.

L'effetto negativo della bassa acidità si riflette nel terreno stesso. Quando i protoni dell’idrogeno spostano i cationi di calcio e magnesio dal complesso di assorbimento del suolo (SAC), che stabilizzano la struttura del suolo, i granuli del suolo vengono distrutti e la sua struttura viene persa.

Viene fatta una distinzione tra acidità effettiva e potenziale del suolo. L'acidità effettiva del suolo è dovuta all'eccessiva concentrazione di protoni di idrogeno rispetto agli ioni ossidrile nella soluzione del suolo. La potenziale acidità del suolo include protoni di idrogeno legati al PPC. Per valutare la potenziale acidità del terreno, viene determinato il pH dell'estratto salino (pH KCl). A seconda del valore pH di KCl, si distingue l'acidità del suolo: fino a 4 - molto fortemente acido, 4,1-4,5 - fortemente acido, 4,6-5,0 - moderatamente acido, 5,1-5,5 - leggermente acido, 5,6- 6,0 - vicino al neutro e 6.0 - neutro.

L'analisi del suolo per i metalli pesanti e l'analisi delle radiazioni sono classificate come analisi rare.

Ricevuta soluzione acquosa suolo

Le soluzioni delle sostanze contenute nel terreno si ottengono in molteplici modi, che possono essere fondamentalmente divisi in due gruppi: - ottenendo una soluzione del terreno; - ottenendo un estratto acquoso dal terreno. Nel primo caso si ottiene l'umidità del suolo non legata o debolmente legata, quella contenuta tra le particelle del suolo e nei capillari del suolo. Questa è una soluzione leggermente satura, ma la sua composizione chimica è rilevante per la pianta, poiché è questa umidità che lava le radici delle piante ed è in essa che avviene lo scambio di sostanze chimiche. Nel secondo caso, i composti chimici solubili associati alle sue particelle vengono lavati via dal terreno. La resa di sale nell'estratto acquoso dipende dal rapporto tra terreno e soluzione e aumenta all'aumentare della temperatura della soluzione estraente (fino a certi limiti, poiché una temperatura troppo elevata può distruggere eventuali sostanze o trasformarle in uno stato diverso) e all'aumentare il volume della soluzione e il grado di macinazione del terreno (fino a certi limiti, poiché le particelle di polvere troppo piccole possono rendere difficile o impossibile l'estrazione e la filtrazione della soluzione).

La soluzione del terreno si ottiene utilizzando una serie di strumenti: prova di pressione, centrifugazione, spostamento con una soluzione liquida immiscibile, metodo di filtrazione sotto vuoto e metodo lisimetrico.

Il test di pressione viene effettuato con un campione di terreno prelevato dal campo alle condizioni di laboratorio. Maggiore è la quantità di soluzione necessaria, maggiore deve essere il campione o maggiore la pressione applicata, o entrambi.

La centrifugazione viene effettuata a 60 giri al minuto per lungo tempo. Il metodo è inefficace ed è adatto per campioni di terreno con umidità prossima al massimo contenuto di umidità possibile del terreno. Questo metodo non è applicabile per il terreno asciutto.

Lo spostamento dell'umidità del suolo con una sostanza che non si mescola con la soluzione del suolo rende possibile ottenere praticamente tutta l'umidità del suolo, inclusa l'umidità capillare, senza l'uso di attrezzature complesse. L'alcol o la glicerina vengono utilizzati come fluido di spostamento. Lo svantaggio è che queste sostanze, oltre alla loro elevata densità, hanno una buona capacità estrattiva rispetto ad alcuni composti (ad esempio l'alcol estrae facilmente la sostanza organica del terreno), per cui è possibile ottenere valori gonfiati del contenuto di un numero di sostanze rispetto al loro effettivo contenuto nella soluzione del suolo. Il metodo non è adatto a tutti i tipi di terreno.

Con il metodo di filtrazione sotto vuoto, viene creato un vuoto sul campione utilizzando un vuoto che supera il livello di tensione dell'umidità del suolo. In questo caso l'umidità capillare non viene estratta, poiché le forze di tensione nel capillare sono superiori alle forze di tensione sulla superficie del liquido libero.

Viene utilizzato il metodo lisimetrico condizioni del campo. Il metodo lisimetrico consente non solo di valutare l'umidità gravitazionale (cioè l'umidità capace di spostarsi attraverso gli strati del terreno per effetto della forza di gravità - ad eccezione dell'umidità capillare), ma di confrontare il contenuto e la migrazione degli elementi chimici della soluzione del terreno . L'umidità libera del suolo viene filtrata attraverso lo spessore dell'orizzonte del suolo dalle forze gravitazionali verso un campionatore situato sulla superficie del suolo.

Per ottenere un quadro più completo della composizione chimica del terreno, preparare un estratto del terreno. Per ottenerlo si frantuma un campione di terreno, lo si passa al setaccio con celle del diametro di 1 mm, si aggiunge acqua in ragione di 1 parte di terreno e 5 parti di acqua bidistillata (purificata da eventuali impurità, degasata e deionizzata), pH 6,6 - 6,8, temperatura 20 0 C. Il degasaggio viene effettuato per liberare l'acqua dalle impurità del gas di anidride carbonica disciolto, che, se combinato con determinate sostanze, dà un precipitato insolubile, riducendo la precisione dell'esperimento. Anche le impurità di altri gas possono avere un impatto negativo sui risultati sperimentali.

Per una pesatura più accurata di un campione, è necessario tener conto della sua umidità naturale, sul campo (per un campione appena prelevato) o igroscopica (per un campione essiccato e conservato). Determinato come percentuale della massa del campione, il suo contenuto di umidità viene convertito in massa e sommato alla massa richiesta. Il campione viene posto in un pallone asciutto con un volume di 500-750 ml, viene aggiunta acqua. Il pallone con il campione di terreno e l'acqua viene tappato ermeticamente e agitato per due o tre minuti. Successivamente, la soluzione risultante viene filtrata attraverso un filtro di carta piegata privo di ceneri. È importante che nella stanza non siano presenti vapori acidi volatili (è preferibile eseguire il lavoro sotto corrente, dove non vengono conservate soluzioni acide). Prima del filtraggio, la soluzione con terreno viene agitata bene in modo che le piccole particelle di terreno chiudano i pori più grandi del filtro e il filtrato sia più trasparente. Circa 10 ml del filtrato iniziale vengono scartati poiché contengono impurità provenienti dal filtro. La filtrazione della parte rimanente del filtrato primario viene ripetuta più volte.Il lavoro per determinare il contenuto di sostanze chimiche nell'estratto acquoso inizia immediatamente dopo il suo ricevimento, poiché nel tempo si verificano processi chimici che modificano l'alcalinità della soluzione, la sua ossidabilità, eccetera. Già la velocità di filtrazione può mostrare il contenuto totale relativo di sali nella soluzione. Se l'estratto acquoso è ricco di sali, la filtrazione avverrà rapidamente e la soluzione sarà trasparente, poiché i sali impediscono la peptizzazione dei colloidi del terreno. Se la soluzione è povera di sali la filtrazione sarà lenta e di qualità non elevatissima. In questo caso ha senso filtrare la soluzione più volte, nonostante la bassa velocità, perché con un'ulteriore filtrazione, la qualità dell'estratto d'acqua aumenta a causa di una diminuzione del contenuto di particelle di terreno in esso contenute.

Metodi per l'analisi quantitativa degli estratti o di qualsiasi altra soluzione ottenuta durante l'analisi del suolo.

Nella maggior parte dei casi, l'interpretazione dei risultati dell'analisi del suolo non dipende dal metodo di misurazione. Nell'analisi chimica dei suoli è possibile utilizzare quasi tutti i metodi a disposizione degli analisti. In questo caso viene misurato il valore direttamente ricercato dell'indicatore oppure un valore ad esso funzionalmente associato. Principali sezioni della chimica. analisi del suolo: analisi grossolana o elementare: consente di scoprire il contenuto totale di C, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, P, S, K, Na, Mn, Ti e altri elementi nel suolo ; analisi dell'estratto d'acqua (la base per lo studio dei terreni salini) - dà un'idea del contenuto di sostanze idrosolubili nel terreno (solfati, cloruri e carbonati di calcio, magnesio, sodio, ecc.); determinazione della capacità di assorbimento del suolo; identificare l'apporto di nutrienti del suolo - stabilire la quantità di composti facilmente solubili (mobili) di azoto, fosforo, potassio, ecc., assimilati dalle piante. Molta attenzione è rivolta allo studio della composizione frazionaria della materia organica del suolo, alle forme di composti dei principali componenti del suolo, compresi i microelementi.

Nella pratica dell'analisi del suolo in laboratorio vengono utilizzati metodi chimici e strumentali classici. Utilizzando classico metodi chimici puoi ottenere i risultati più accurati. L'errore relativo di determinazione è 0,1-0,2%. L'errore della maggior parte dei metodi strumentali è molto più elevato: 2-5%

Tra i metodi strumentali nell'analisi del suolo, i metodi elettrochimici e spettroscopici sono i più utilizzati. Tra i metodi elettrochimici vengono utilizzati metodi potenziometrici, conduttometrici, coulometrici e voltammetrici, compresi tutti varietà moderne polarografia.

Per valutare il suolo, i risultati delle analisi vengono confrontati con i livelli ottimali di contenuto di elementi, stabiliti sperimentalmente per una data tipologia di terreno e testati in condizioni di produzione, oppure con i dati disponibili in letteratura sulla dotazione di suoli con macro- e microelementi o con le concentrazioni massime consentite degli elementi studiati nel terreno. Successivamente, viene fatta una conclusione sulle condizioni del terreno, vengono fornite raccomandazioni per il suo utilizzo e vengono calcolate le dosi di ammendanti, fertilizzanti minerali e organici per il raccolto pianificato.

Quando si sceglie un metodo di misurazione, vengono prese in considerazione le caratteristiche delle proprietà chimiche del terreno analizzato, la natura dell'indicatore, l'accuratezza richiesta nel determinarne il livello, le capacità dei metodi di misurazione e la fattibilità delle misurazioni richieste in condizioni sperimentali . A sua volta, l'accuratezza delle misurazioni è determinata dallo scopo dello studio e dalla variabilità naturale della proprietà studiata. L'accuratezza è una caratteristica collettiva di un metodo che valuta l'accuratezza e la riproducibilità dei risultati dell'analisi ottenuti.

Il rapporto tra i livelli di alcuni elementi chimici nel suolo.

Livelli diversi e proprietà chimiche diverse degli elementi non rendono sempre pratico l'utilizzo dello stesso metodo di misurazione per quantificare l'intero insieme di elementi richiesto.

Nell'analisi elementare (lorda) dei suoli vengono utilizzati metodi con diversi limiti di rilevamento. Per determinare gli elementi chimici il cui contenuto supera i decimi di punto percentuale, è possibile utilizzare metodi classici analisi chimica- gravimetrico e titrimetrico.

Diverse proprietà degli elementi chimici, diversi livelli del loro contenuto e la necessità di determinare diversi indicatori dello stato chimico di un elemento nel suolo rendono necessario l'uso di metodi di misurazione con diversi limiti di rilevamento.

Acidità del suolo

La determinazione della reazione del suolo è una delle analisi più comuni sia nella ricerca teorica che in quella applicata. Il quadro più completo delle proprietà acide e basiche dei suoli è formato dalla misurazione simultanea di diversi indicatori, tra cui l'acidità o l'alcalinità titolabile - il fattore di capacità e il valore del pH - il fattore di intensità. Il fattore di capacità caratterizza il contenuto totale di acidi o basi nei terreni; da esso dipendono la capacità tampone dei terreni e la stabilità della reazione nel tempo e in relazione agli influssi esterni. Il fattore intensità caratterizza la forza dell'azione istantanea di acidi o basi sul suolo e sulle piante; da questo dipende la fornitura di minerali alle piante in un dato periodo di tempo. Questo ci permette di dare una valutazione più corretta dell'acidità del suolo, poiché in questo caso viene presa in considerazione la quantità totale di ioni idrogeno e alluminio presenti nel terreno negli stati liberi e assorbiti e l'acidità effettiva (pH) viene determinata potenziometricamente. L'acidità potenziale viene determinata trasferendo idrogeno e ioni alluminio nella soluzione quando si tratta il terreno con un eccesso di sali neutri (KCl):

L'acidità scambiabile del terreno è determinata dalla quantità di acido cloridrico libero formato. Una parte degli ioni H+ rimane nello stato assorbito (l'HCl forte formatosi a seguito della reazione si dissocia completamente e l'eccesso di H+ libero nella soluzione impedisce il loro completo spostamento dalla PPC). La parte meno mobile degli ioni H+ può essere trasferita in soluzione solo con ulteriore trattamento del terreno con soluzioni di sali idroliticamente alcalini (CH 3 COONa).

L'acidità idrolitica del terreno è determinata dalla quantità di acido acetico libero formato. In questo caso, gli ioni idrogeno passano più completamente nella soluzione (vengono spostati dal PPC), perché l'acido acetico risultante lega fortemente gli ioni idrogeno e la reazione si sposta verso destra finché gli ioni idrogeno non vengono completamente spostati dalla PPC. Il valore dell'acidità idrolitica è pari alla differenza tra i risultati ottenuti trattando il terreno con CH 3 COONa e KCl. In pratica il valore dell'acidità idrolitica viene preso come il risultato ottenuto trattando il terreno con CH 3 COONa.

L'acidità del suolo è determinata non solo dagli ioni idrogeno, ma anche dall'alluminio:

L'idrossido di alluminio precipita e il sistema non è praticamente diverso da quello che contiene solo ioni idrogeno assorbiti. Ma anche se AlCl% rimane in soluzione, durante la titolazione

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

che equivale ad una reazione

3 HCl + 3 NaOH = 3 NaCl + 3 H 2 O. Anche gli ioni di alluminio assorbiti vengono spostati quando si tratta il terreno con una soluzione di CH 3 COONa. In questo caso, tutto l'alluminio spostato precipita sotto forma di idrossido.

Secondo il grado di acidità, determinato in un estratto salino di 0,1 N. KKCl potenziometricamente i terreni si dividono in:

Determinazione del pH, dell'acidità scambiabile e mobilealluminio secondo Sokolov

La determinazione dell'acidità scambiabile si basa sullo spostamento di 1,0 N di ioni idrogeno e alluminio dal PPC. Soluzione KKCl:

L'acido risultante viene titolato con alcali e viene calcolato il valore di acidità scambiabile determinato dalla somma di ioni idrogeno e alluminio. L'Al viene precipitato con una soluzione di NaF al 3,5%.

La titolazione ripetuta della soluzione consente di determinare l'acidità dovuta solo agli ioni idrogeno.

In base alla differenza tra i dati della prima e della seconda titolazione viene calcolato il contenuto di alluminio nel terreno.

Avanzamento dell'analisi

1. Su una scala tecnica, prelevare un campione di 40 g di terreno asciutto all'aria utilizzando il metodo del campionamento medio.

2. Trasferire il campione in una beuta conica con una capacità di 150-300 ml.

3. Versare 100 ml di 1,0 N dalla buretta. KCl (pH 5,6-6,0).

4. Agitare su un rotatore per 1 ora o agitare per 15 minuti. e partire durante la notte.

5. Filtrare attraverso un imbuto con filtro di carta piegato asciutto, scartando la prima porzione del filtrato.

6. Determinare potenziometricamente il valore del pH del filtrato.

7. Per determinare l'acidità scambiabile, pipettare 25 ml del filtrato in una beuta Erlenmeyer da 100 ml.

8. Far bollire il filtrato su un fornello o un fornello elettrico per 5 minuti. su una clessidra per rimuovere l'anidride carbonica.

9. Aggiungere 2 gocce di fenolftaleina al filtrato e titolare la soluzione calda con 0,01 o 0,02 N. soluzione alcalina (KOH o NaOH) fino ad un colore rosa stabile - 1a titolazione.

10. Pipettare 25 ml di filtrato in un'altra beuta Erlenmeyer, far bollire per 5 minuti, raffreddare a bagnomaria a temperatura ambiente.

11.Pipettare 1,5 ml di soluzione di fluoruro di sodio al 3,5% nel filtrato raffreddato e mescolare.

12. Aggiungere 2 gocce di fenolftaleina e titolare a 0,01 o 0,02 N. soluzione alcalina fino a leggera colorazione rosa - 2a titolazione.

Calcolo

1. Acidità scambiabile causata da ioni idrogeno e alluminio (basata sui risultati della 1a titolazione) in mEq per 100 g di terreno asciutto:

dove: P - diluizione 100/25=4; H - peso del terreno in grammi; K - coefficiente di umidità del suolo; ml KOH - la quantità di alcali utilizzata per la titolazione; N. KOH - normalità degli alcali.

2 Il calcolo dell'acidità dovuta agli ioni idrogeno è lo stesso, ma si basa sui risultati della seconda titolazione, dopo la precipitazione dell'alluminio.

* Quando si determinano questi indicatori nel terreno umido, viene determinata contemporaneamente la percentuale di umidità.

Reagenti

1. Soluzione 1N. KCl, 74,6 g di grado chimico. Sciogliere KCl in 400-500 ml di acqua distillata, trasferire in un matraccio tarato da 1 litro e portare a tacca. Il pH del reagente deve essere 5,6-6,0 (controllare prima di iniziare l'analisi - se necessario, impostare il valore di pH desiderato aggiungendo una soluzione KOH al 10%)

2. 0,01 o 0,02 n. una soluzione di KOH o NaOH viene preparata da una porzione pesata del reagente o del fissanale.

3. Soluzione di fluoruro di sodio al 3,5% preparata in acqua distillata senza CO 2 (far bollire l'acqua distillata, evaporando a 1/3 del volume originale).

Metodi per la determinazione degli inquinanti prioritari nei suoli

Separatamente, vista la rilevanza e l'importanza del compito, va menzionata la necessità di analizzare i metalli pesanti nei suoli. La rilevazione della contaminazione del suolo da metalli pesanti viene effettuata mediante metodi diretti di campionamento del suolo nelle aree di studio e loro analisi chimica. Vengono utilizzati anche numerosi metodi indiretti: valutazione visiva dello stato di fitogenesi, analisi della distribuzione e del comportamento delle specie indicatrici tra piante, invertebrati e microrganismi. Si consiglia di prelevare campioni di suolo e vegetazione lungo un raggio dalla fonte di inquinamento, tenendo conto dei venti dominanti lungo un percorso di 25-30 km. La distanza dalla fonte di inquinamento per rilevare un alone di inquinamento può variare da centinaia di metri a decine di chilometri. Determinare il livello di tossicità dei metalli pesanti non è facile. Per terreni con composizioni meccaniche e contenuto di sostanza organica diversi, questo livello sarà diverso. Sono stati proposti MPC per il mercurio - 25 mg/kg, l'arsenico - 12-15, il cadmio - 20 mg/kg. Sono state stabilite alcune concentrazioni dannose di alcuni metalli pesanti nelle piante (g/milione): piombo - 10, mercurio - 0,04, cromo - 2, cadmio - 3, zinco e manganese - 300, rame - 150, cobalto - 5, molibdeno e nichel - 3, vanadio - 2. Cadmio. Nelle soluzioni di terreni acidi è presente sotto forma di Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, in terreni alcalini - Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3. Gli ioni cadmio (Cd 2+) costituiscono l'80-90% della quantità totale in soluzione, ad eccezione dei terreni contaminati da cloruri e solfati. In questo caso, il 50% della quantità totale di cadmio è CdCl + e CdSO 4. Il cadmio è soggetto a bioconcentrazione attiva, che porta in breve tempo al suo eccesso di concentrazioni biodisponibili. Pertanto, il cadmio, rispetto ad altri metalli pesanti, è il più potente tossico per il suolo. Il cadmio non forma minerali propri, ma è presente come impurità; la maggior parte di esso nei terreni è rappresentato da forme scambiabili (56-84%). Il cadmio praticamente non si lega alle sostanze umiche. Guida. I terreni sono caratterizzati da forme di piombo meno solubili e meno mobili rispetto al cadmio. Il contenuto di questo elemento in forma idrosolubile è dell'1,4%, in forma scambiabile - 10% del totale; più dell'8% del piombo è associato alla materia organica, la maggior parte di questa quantità è fulvata. Il 79% del piombo è associato alla componente minerale del terreno. Le concentrazioni di piombo nei suoli delle aree circostanti del mondo sono comprese tra 1 e 80 mg/kg. I risultati di molti anni di ricerca mondiale hanno mostrato un contenuto medio di piombo nei terreni di 16 mg/kg. Mercurio. Il mercurio è l’elemento più tossico negli ecosistemi naturali. Lo ione Hg 2+ può essere presente sotto forma di singoli composti organomercurici (metil-, fenil-, etilmercurio, ecc.). Gli ioni Hg 2+ e Hg + possono essere associati ai minerali come parte del loro reticolo cristallino. A bassi valori di pH della sospensione del suolo, la maggior parte del mercurio viene assorbito dalla materia organica e, all'aumentare del pH, aumenta la quantità di mercurio legato ai minerali del suolo.

Piombo e cadmio

Per determinare il contenuto di piombo e cadmio negli oggetti ambientali a livelli di fondo, il metodo più utilizzato è la spettrofotometria di assorbimento atomico (AAS). Il metodo AAS si basa sull'atomizzazione dell'elemento analita trasferito in soluzione in una cella di grafite in atmosfera di gas inerte e sull'assorbimento della riga di risonanza dello spettro di emissione di una lampada a catodo cavo del metallo corrispondente. L'assorbimento del piombo è misurato ad una lunghezza d'onda di 283,3 nm, il cadmio ad una lunghezza d'onda di 228,8 nm. La soluzione analizzata attraversa le fasi di essiccazione, incenerimento e atomizzazione in una cuvetta di grafite utilizzando il riscaldamento ad alta temperatura mediante corrente elettrica in un flusso di gas inerte. L'assorbimento della linea di risonanza dello spettro di emissione di una lampada a catodo cavo dell'elemento corrispondente è proporzionale al contenuto di questo elemento nel campione. Con l'atomizzazione elettrotermica in una cella di grafite, il limite di rilevamento per il piombo è 0,25 ng/ml, per il cadmio è 0,02 ng/ml.

I campioni di terreno solido vengono trasferiti in soluzione come segue: 5 g di terreno essiccato all'aria vengono posti in una tazza di quarzo, versare 50 ml di acido nitrico concentrato, evaporare accuratamente fino ad un volume di circa 10 ml, aggiungere 2 ml di 1 N. soluzione di acido nitrico. Il campione viene raffreddato e filtrato. Il filtrato viene diluito a 50 ml con acqua bidistillata in un matraccio tarato. Un'aliquota di 20 μl del campione viene introdotta in una cuvetta di grafite utilizzando una micropipetta e viene misurata la concentrazione dell'elemento.

Mercurio

Il metodo più selettivo e altamente sensibile per determinare il contenuto di mercurio in vari oggetti naturali è il metodo di assorbimento atomico del vapore freddo. I campioni di terreno vengono mineralizzati e disciolti con una miscela di acidi solforico e nitrico. Le soluzioni risultanti vengono analizzate mediante il metodo dell'assorbimento atomico. Il mercurio in soluzione viene ridotto a mercurio metallico e, utilizzando un aeratore, i vapori di mercurio vengono immessi direttamente nella cuvetta di uno spettrofotometro ad assorbimento atomico. Il limite di rilevamento è 4 µg/kg.

Le misurazioni vengono eseguite come segue: l'apparecchiatura viene messa in modalità operativa, il microprocessore viene acceso, nel campione vengono versati 100 ml di campione disciolto, quindi vengono aggiunti 5 ml di una soluzione di cloruro di stagno al 10% e un aeratore con il tappo viene immediatamente inserito nel giunto. Viene registrata la lettura massima dello spettrofotometro, da cui viene calcolata la concentrazione.

2. Analisi delle piante

L'analisi delle piante consente di risolvere i seguenti problemi.

1. Studiare la trasformazione dei macro e microelementi nel sistema suolo-pianta- fertilizzanti per varie modalità di coltivazione delle piante.

2. Determinare il contenuto dei principali biocomponenti negli oggetti vegetali e nei mangimi: proteine, grassi, carboidrati, vitamine, alcaloidi e la conformità del loro contenuto con norme e standard accettati.

3. Valutare la misura dell'idoneità della pianta per il consumatore (nitrati, metalli pesanti, alcaloidi, sostanze tossiche).

Campionamento delle piante

Il prelievo di un campione di pianta è una fase critica del lavoro e richiede determinate competenze ed esperienza. Gli errori nella raccolta dei campioni e nella preparazione per l'analisi non sono compensati da un'elaborazione analitica di alta qualità del materiale raccolto. La base per il campionamento delle piante nelle agro- e biocenosi è il metodo del campionamento medio. Affinché il campione medio rifletta lo stato dell'intero insieme di piante, vengono presi in considerazione il macro e microrilievo, le condizioni idrotermali, l'uniformità e la densità delle piante e le loro caratteristiche biologiche.

I campioni di piante vengono prelevati con tempo asciutto, al mattino, dopo che la rugiada si è asciugata. Quando si studia la dinamica dei processi metabolici nelle piante, questi orologi vengono osservati durante l'intera stagione di crescita.

Sono presenti colture a semina continua: grano, avena, orzo, colture di cereali, erbe aromatiche, ecc. e colture in filari: patate, mais, barbabietole, ecc.

Per le colture a semina continua, sul terreno sperimentale vengono distribuiti uniformemente 5-6 appezzamenti con una dimensione di 0,25-1,00 m 2, le piante dell'appezzamento vengono falciate ad un'altezza di 3-5 cm. Il volume totale del materiale prelevato è di 1,5 campione combinato. Dopo un'attenta media di questo campione, viene selezionato un campione medio del peso di 1 kg. Il campione medio viene pesato, e poi analizzato in base alla sua composizione botanica, vengono prese in considerazione le erbe infestanti e le piante malate, che vengono escluse dal campione.

Le piante sono divise in organi, tenendo conto del peso di foglie, steli, spighe, fiori e spighe presenti nel campione. Le giovani piante non sono differenziate da organi e sono completamente fisse. Per colture in fila, soprattutto alte, come mais, girasole, ecc. il campione complessivo è composto da 10-20 piante di media taglia, prelevate in diagonale sull'appezzamento o alternativamente su file non contigue.

Quando si selezionano le radici, 10-20 piante di medie dimensioni vengono dissotterrate, ripulite dal terreno, essiccate, pesate, gli organi fuori terra vengono separati e le radici vengono pesate.

Il campione medio viene effettuato tenendo conto delle dimensioni di tuberi, pannocchie, cestini, ecc. Per fare ciò, il materiale viene suddiviso visivamente in grande, medio, piccolo e, di conseguenza, partecipazione azionaria le frazioni costituiscono il campione medio. Nelle colture alte, è possibile calcolare la media del campione grazie alla dissezione longitudinale dell'intera pianta dalla cima alla base.

Il criterio per valutare la corretta selezione del campione è la convergenza dei risultati dell'analisi chimica durante le determinazioni parallele. La velocità delle reazioni chimiche nei campioni di piante prelevati durante la stagione di crescita attiva è molto più elevata rispetto a quella di molti oggetti analizzati. A causa del lavoro degli enzimi, i processi biochimici continuano, portando alla decomposizione di sostanze come amido, proteine, acidi organici e soprattutto vitamine. Il compito del ricercatore è ridurre al minimo il periodo che intercorre tra il prelievo del campione e l’analisi o la fissazione del materiale vegetale. È possibile ridurre la velocità di reazione lavorando con piante fresche al freddo in una camera climatica (+4°C), nonché conservandole per un breve periodo in frigorifero domestico. Nel materiale vegetale fresco all'umidità naturale, vengono determinate le forme idrosolubili di proteine, carboidrati, enzimi, potassio, fosforo e viene determinato il contenuto di nitrati e nitriti. Con un piccolo errore, queste determinazioni possono essere effettuate su campioni di piante dopo la liofilizzazione.

Tutti i macroelementi sono determinati in campioni fissi essiccati all'aria, ad es. composizione di cenere vegetali, contenuto totale di proteine, carboidrati, grassi, fibre, sostanze pectiniche. L'essiccazione dei campioni vegetali fino a un peso assolutamente secco per l'analisi è inaccettabile, poiché la solubilità e le proprietà fisico-chimiche di molti composti organici sono compromesse e si verifica una denaturazione irreversibile delle proteine. Quando si analizzano le proprietà tecnologiche di qualsiasi oggetto, l'essiccazione è consentita a una temperatura non superiore a 30°C. Le temperature elevate modificano le proprietà dei complessi proteine-carboidrati nelle piante e distorcono i risultati della determinazione.

Fissazione del materiale vegetale

La conservazione delle sostanze organiche e delle ceneri nei campioni vegetali in quantità vicine al loro stato naturale viene ottenuta mediante fissazione. Vengono utilizzati la fissazione della temperatura e la liofilizzazione. Nel primo caso, la stabilizzazione della composizione vegetale viene effettuata per inattivazione degli enzimi, nel secondo - per sublimazione, mentre gli enzimi vegetali rimangono attivi e le proteine ​​non si denaturano. La fissazione della temperatura del materiale vegetale viene effettuata in un armadio di essiccazione. Il materiale vegetale viene posto in sacchi di carta Kraft spessa e caricato in un armadio di essiccazione, preriscaldato a 105-110°C. Dopo il caricamento, mantenere una temperatura di 90-95°C per 10-20 minuti, a seconda delle proprietà del materiale vegetale. Con questo trattamento termico gli enzimi vegetali vengono inattivati ​​a causa del vapore acqueo. Al termine della fissazione, il materiale vegetale dovrebbe essere umido e molle, pur mantenendo il suo colore. L'ulteriore essiccazione del campione viene effettuata con accesso all'aria pacchetti aperti ad una temperatura di 50-60°C per 3-4 ore senza superare gli intervalli di temperatura e di tempo specificati. Riscaldamento prolungato a alta temperatura porta alla decomposizione termica di molte sostanze contenenti azoto e alla caramellizzazione dei carboidrati nella massa vegetale. Campioni di piante con alto contenuto di acqua: ortaggi a radice, frutta, bacche, ecc. diviso in segmenti in modo che le parti periferiche e centrali del feto siano incluse nell'analisi. L'insieme dei segmenti per il campione è costituito da segmenti di frutti o tuberi grandi, medi e piccoli nella proporzione adeguata nel raccolto. I segmenti del campione medio vengono frantumati e fissati in cuvette smaltate. Se i campioni sono voluminosi, la parte fuori terra delle piante viene frantumata immediatamente prima della fissazione e rapidamente chiusa in sacchetti. Se i campioni sono destinati a determinare solo un insieme di elementi chimici, non possono essere fissati, ma essiccati a temperatura ambiente. È meglio essiccare il materiale vegetale in un termostato ad una temperatura di 40-60 0 C, poiché a temperatura ambiente la massa può marcire ed essere inquinata dalle particelle di polvere presenti nell'atmosfera. I campioni di cereali e semi non vengono sottoposti a fissazione della temperatura, ma vengono essiccati a una temperatura non superiore a 30°C. La liofilizzazione del materiale vegetale (essiccazione mediante sublimazione) si basa sull'evaporazione del ghiaccio bypassando la fase liquida. L'essiccazione del materiale durante la liofilizzazione viene effettuata come segue: il materiale vegetale selezionato viene congelato allo stato solido, riempiendo il campione con azoto liquido. Il campione viene quindi posto in un liofilizzatore, dove viene essiccato a bassa temperatura e sotto vuoto. In questo caso, l'umidità viene assorbita da uno speciale essiccante (reagente) che utilizza gel di silice, cloruro di calcio, ecc. La liofilizzazione sopprime i processi enzimatici, ma gli enzimi stessi vengono preservati.

Macinazione di campioni vegetali e loro conservazione.

La macinazione delle piante viene effettuata allo stato secco. La velocità di macinazione aumenta se i campioni vengono pre-essiccati in un termostato. L'assenza di umidità igroscopica in essi è determinata visivamente: steli e foglie fragili e facilmente spezzabili nelle mani sono il materiale più adatto per la macinazione

Per macinare campioni sfusi di peso superiore a 30 g vengono utilizzati mulini da laboratorio; per macinare campioni piccoli vengono utilizzati macinacaffè domestici. Per quantità molto piccole, i campioni vegetali vengono frantumati in un mortaio di porcellana e poi passati al setaccio. Il materiale frantumato viene setacciato attraverso un setaccio. Il diametro dei fori dipende dalle specifiche dell'analisi: da 1 mm a 0,25 mm. La parte del materiale che non passa attraverso il setaccio viene nuovamente macinata in un mulino o in un mortaio. Non è consentito lo "scarto" del materiale vegetale, poiché ciò modifica la composizione del campione medio. Con un grande volume di campioni macinati, è possibile ridurre il volume passando da un campione di laboratorio medio a un campione analitico medio, il peso di quest'ultimo è di 10-50 g e per il grano almeno 100 g. il metodo del quartering. Il campione di laboratorio viene distribuito uniformemente su carta o vetro sotto forma di cerchio o quadrato. Con l'aiuto di una spatola dividetelo in piccoli quadrati (1-3 cm) o in spicchi. Per un campione analitico viene selezionato il materiale dei quadrati non adiacenti.

Determinazione di varie sostanze nel materiale vegetale

Determinazione delle forme idrosolubili dei carboidrati

Il contenuto di carboidrati e la loro diversità sono determinati dal tipo di pianta, dalla fase di sviluppo e da fattori ambientali abiotici e variano ampiamente. Esistono metodi quantitativi per determinare i monosaccaridi: chimici, polarimetrici. La determinazione dei polisaccaridi nelle piante viene effettuata utilizzando gli stessi metodi, ma prima il legame ossigeno (-O-) di questi composti viene distrutto nel processo di idrolisi acida. Uno dei principali metodi di determinazione, il metodo Bertrand, si basa sull'estrazione dei carboidrati solubili da materiale vegetale con acqua distillata calda. In una parte del filtrato vengono determinati i monosaccaridi, nell'altra - dopo idrolisi con acido cloridrico - di- e trisaccaridi, che si decompongono in glucosio

Determinazione di potassio, fosforo, azotoè basato SU reazioni di idrolisi e ossidazione di sostanze vegetali organiche con forti agenti ossidanti (una miscela di acido solforico e clorico). Il principale agente ossidante è l'acido perclorico (HClO 4). Senza azoto materia organica ossidarsi in acqua e anidride carbonica, rilasciando elementi di cenere sotto forma di ossidi. I composti organici contenenti azoto vengono idrolizzati e ossidati in acqua e anidride carbonica, rilasciando azoto sotto forma di ammoniaca, che viene immediatamente legata dall'acido solforico. Pertanto, la soluzione contiene elementi di cenere sotto forma di ossidi e azoto sotto forma di solfato di ammonio e sale di ammonio dell'acido perclorico. Il metodo elimina la perdita di azoto, fosforo e potassio sotto forma dei loro ossidi, poiché la materia vegetale è esposta ad una temperatura di 332°C. Questo è il punto di ebollizione dell'acido solforico; l'acido perclorico ha un punto di ebollizione molto più basso: 121°C.

Definizionecontenuto di nitrati e nitriti. Le piante accumulano nitrati e nitriti grandi quantità. Questi composti sono tossici per l'uomo e gli animali; particolarmente pericolosi sono i nitriti, la cui tossicità è 10 volte superiore a quella dei nitrati. I nitriti nel corpo umano e animale convertono il ferro bivalente presente nell'emoglobina in ferro trivalente. La metaemoglobina risultante non è in grado di trasportare ossigeno. È necessario un controllo rigoroso sul contenuto di nitrati e nitriti nei prodotti agricoli. Sono stati sviluppati numerosi metodi per determinare il contenuto di nitrati nelle piante. Il più diffuso è il metodo ionometrico espresso. I nitrati vengono estratti con una soluzione di allume di potassio, seguita dalla misurazione della concentrazione di nitrati nella soluzione utilizzando un elettrodo ionoselettivo. La sensibilità del metodo è di 6 mg/dm3. Il limite per la determinazione dei nitrati in un campione secco è 300 ml-1, in un campione umido - 24-30 ml-1. Soffermiamoci un po' più in dettaglio sull'analisi dell'azoto totale nelle piante.

Determinazione dell'azoto totale in Kbeldahl

Di più alto contenuto l'azoto si osserva negli organi riproduttivi, soprattutto nei cereali, e la sua concentrazione è inferiore nelle foglie, negli steli, nelle radici, nelle radici e molto poco nella paglia. L'azoto totale in una pianta è rappresentato in due forme: azoto proteico e azoto non proteico. Quest'ultimo comprende l'azoto, che fa parte delle ammidi, degli amminoacidi liberi, dei nitrati e dell'ammoniaca.

Il contenuto proteico nelle piante è determinato dalla quantità di azoto proteico. Il contenuto di azoto proteico (in percentuale) viene moltiplicato per un fattore di 6,25 quando si analizzano organi vegetativi e radici e per 5,7 quando si analizzano cereali. La quota delle forme di azoto non proteiche negli organi vegetativi rappresenta il 10-30% dell'azoto totale e nei cereali non supera il 10%. Il contenuto di azoto non proteico diminuisce verso la fine della stagione di crescita, quindi la sua quota viene trascurata nelle condizioni di produzione. In questo caso viene determinato l'azoto totale (in percentuale) e il suo contenuto viene convertito in proteine. Questo indicatore è chiamato "proteina grezza" o proteina. Principio del metodo. Un campione di materiale vegetale viene incenerito in un pallone Kjeldahl con acido solforico concentrato in presenza di uno dei catalizzatori (selenio metallico, acqua ossigenata, acido perclorico, ecc.). La temperatura di incenerimento è di 332°C. Durante il processo di idrolisi e ossidazione della materia organica, l'azoto nel pallone viene trattenuto in soluzione sotto forma di solfato di ammonio.

L'ammoniaca viene distillata in un apparecchio Kjeldahl riscaldando e facendo bollire la soluzione.

In un ambiente acido non c'è dissociazione idrolitica del solfato di ammonio, la pressione parziale dell'ammoniaca è zero. In un ambiente alcalino, l'equilibrio si sposta e nella soluzione si forma ammoniaca, che evapora facilmente se riscaldata.

2NH4OH = 2NH3 * 2H20.

L'ammoniaca non si perde, ma passa prima attraverso il frigorifero sotto forma di gas e poi, condensandosi, cade in un ricevitore con acido solforico titolato e si lega con esso, formando nuovamente solfato di ammonio:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2S04.

L'acido in eccesso non associato all'ammoniaca viene titolato con un alcali di normalità stabilita con precisione utilizzando un indicatore combinato o metilrot.

Avanzamento dell'analisi

1. Prelevare su una bilancia analitica un campione di materiale vegetale pari a 0,3-0,5 ± 0 0001 g utilizzando una provetta (in base alla differenza tra il peso della provetta con il campione e il peso della provetta con i resti del materiale) e mettendo un tubo di gomma lungo 12 sull'estremità della provetta da 15 cm, abbassare con attenzione il campione sul fondo del pallone Kjeldahl. Versare nel pallone munito di cilindretto 10-12 ml di acido solforico concentrato (d=1,84). L'incenerimento uniforme del materiale vegetale inizia già a temperatura ambiente, quindi è meglio lasciare i campioni pieni di acido durante la notte.

2. Posizionare i fiaschi su un fornello elettrico ed effettuare una combustione graduale, prima a fuoco basso (mettere amianto), poi a fuoco alto, agitando delicatamente di tanto in tanto. Quando la soluzione diventa omogenea, aggiungere un catalizzatore (qualche cristallo di selenio o qualche goccia di acqua ossigenata) e continuare a bruciare finché la soluzione non sarà completamente scolorita.

Catalizzatori. L'uso di catalizzatori contribuisce ad aumentare il punto di ebollizione dell'acido solforico e ad accelerare l'incenerimento. In varie modifiche del metodo Kjeldahl vengono utilizzati i metalli mercurio e selenio, solfato di potassio, solfato di rame e perossido di idrogeno. Non è consigliabile utilizzare l'acido perclorico da solo o in una miscela con acido solforico come catalizzatore di combustione. La velocità di ossidazione del materiale in questo caso è assicurata non dall'aumento della temperatura, ma dal rapido rilascio di ossigeno, accompagnato da perdite di azoto durante l'incenerimento.

3. Distillazione dell'ammoniaca. Al termine della combustione, il pallone Kjeldahl viene raffreddato e vi si versa con cura acqua distillata lungo le pareti, il contenuto viene miscelato e il collo del pallone viene risciacquato. La prima porzione di acqua viene versata al collo e trasferita quantitativamente in un pallone a fondo tondo da 1 litro. Il pallone Kjeldahl viene lavato altre 5-6 volte con piccole porzioni di acqua distillata calda, versando ogni volta l'acqua di lavaggio nel pallone di distillazione. Riempire il pallone da distillazione con acqua di lavaggio per 2/3 del volume e aggiungere 2-3 gocce di fenolftaleina. Una piccola quantità di acqua impedisce la formazione di vapore durante la distillazione e una grande quantità può causare il trasferimento dell'acqua bollente nel frigorifero.

4. 25-30 ml di 0,1 N vengono versati da una buretta in una beuta o bicchiere con una capacità di 300-400 ml (ricevitore). H 2 SO 4 (con titolo stabilito con precisione), aggiungere 2-3 gocce di indicatore methylroth o reagente di Groak (colore viola). La punta del tubo del frigorifero è immersa nell'acido. Il pallone da distillazione viene posizionato sul riscaldatore e collegato al frigorifero, controllando la tenuta del collegamento. Per distruggere il solfato di ammonio e distillare l'ammoniaca, utilizzare una soluzione alcalina al 40%, prelevata in un volume pari a quattro volte il volume di acido solforico concentrato prelevato durante la combustione del campione.

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Cos'è l'esame farmaceutico

La ricerca farmacologica è un insieme di analisi volte a stabilire la composizione, la compatibilità degli ingredienti, il tipo, l'efficacia e la direzione d'azione del farmaco. Tutto ciò è necessario quando si registrano nuovi farmaci e si registrano nuovamente quelli vecchi.

Tipicamente, lo studio si compone di diverse fasi:

• Studio delle materie prime in produzione e analisi chimiche piante medicinali.
• Metodo di microsublimazione o isolamento e analisi ingredienti attivi da materiali vegetali.
• Analisi e confronto della qualità con gli attuali standard stabiliti dal Ministero della Salute.

La ricerca sui farmaci è un processo complesso e scrupoloso, soggetto a centinaia di requisiti e standard obbligatori. Non tutte le organizzazioni hanno il diritto di condurlo.

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Caratteristiche dell'analisi dei farmaci

La base per l'esame dei medicinali è ricerca di laboratorio. Permettono di identificare tutti i componenti, valutarne la qualità e la sicurezza. Esistono tre tipi di ricerca farmaceutica:

• Fisico. Molti indicatori sono oggetto di studio: temperature di fusione e solidificazione, indicatori di densità, rifrazione. Rotazione ottica, ecc. Sulla base di essi vengono determinate la purezza del prodotto e la sua conformità alla composizione.
• Chimico. Questi studi richiedono una rigorosa aderenza alle proporzioni e alle procedure. Questi includono: determinazione della tossicità, della sterilità e anche della purezza microbiologica dei medicinali. La moderna analisi chimica dei farmaci richiede il rigoroso rispetto delle precauzioni di sicurezza e della presenza di protezione per la pelle e le mucose.
• Fisico-chimico. Queste sono tecniche piuttosto complesse, tra cui: la spettrometria vari tipi, cromatografia ed elettrometria.

Tutti questi studi richiedono attrezzature moderne. Può essere trovato nel complesso di laboratori del Centro di competenza chimica dell'ANO. Installazioni moderne, una centrifuga innovativa, molti reagenti, indicatori e catalizzatori: tutto ciò aiuta ad aumentare la velocità delle reazioni e a mantenerne l'affidabilità.

Cosa dovrebbe essere in laboratorio

Non tutti i centri esperti possono fornire tutta l'attrezzatura necessaria per condurre uno studio farmacologico. Mentre l'ANO "Centro Perizie Chimiche" già dispone di:

• Spettrofotometri di vari spettri (infrarossi, UV, assorbimento atomico, ecc.). Misurano l'autenticità, la solubilità, l'omogeneità e la presenza di impurità metalliche e non metalliche.
• Cromatografi di vario tipo (gas-liquido, liquido e su strato sottile). Servono per determinare l'autenticità, misurare qualitativamente la quantità di ciascun ingrediente, la presenza delle relative impurità e l'uniformità.
• Il polarimetro è un dispositivo necessario per l'analisi chimica rapida dei farmaci. Aiuterà a determinare l'autenticità e gli indicatori quantitativi di ciascun ingrediente.
• Potenziometro. Il dispositivo è utile per determinare la durezza della composizione, nonché indicatori quantitativi.
• Titolatore Fischer. Questo dispositivo mostra la quantità di H2O nel farmaco.
• Una centrifuga è una tecnica specifica che consente di aumentare la velocità delle reazioni.
• Derivatografo. Questo dispositivo consente di determinare la massa residua del prodotto dopo il processo di essiccazione.

Questa attrezzatura, o almeno la sua presenza parziale, è un indicatore dell'alta qualità del complesso di laboratori. È grazie a lui che presso l'ANO “Centro di competenza chimica” avvengono tutte le reazioni chimiche e fisiche velocità massima e senza perdita di precisione.

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