Analisi chimiche delle piante. Metodi per lo studio degli organismi vegetali

Dubiti dell'autenticità del medicinale acquistato? I tuoi farmaci abituali smettono improvvisamente di aiutare e perdono la loro efficacia? Ciò significa che vale la pena effettuarne un'analisi completa: un esame farmaceutico. Aiuterà a stabilire la verità e a identificare il falso nel più breve tempo possibile.

Ma dove ordinare uno studio così importante? Nei laboratori governativi, una serie completa di analisi può richiedere settimane o addirittura mesi e non hanno fretta di raccogliere materiali di partenza. Cosa dovrei fare? Vale la pena contattare il "Centro di competenza chimica" dell'ANO. Si tratta di un'organizzazione che riunisce professionisti che possono confermare le proprie qualifiche avendo una licenza.

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 di sostanze attive da materiali vegetali.
• Analisi e confronto della qualità con gli attuali standard stabiliti dal Ministero della Salute.

Studio medicinali– si tratta di un processo complesso e scrupoloso, soggetto a centinaia di requisiti e standard cogenti. Non tutte le organizzazioni hanno il diritto di condurlo.

Gli specialisti autorizzati che possono vantare tutti i diritti di ammissione si trovano presso il “Centro di competenza chimica” dell'ANO. Inoltre, la partnership senza scopo di lucro è un centro di competenza medicinali– è famoso per il suo laboratorio innovativo, in cui le moderne attrezzature funzionano correttamente. Ciò consente di eseguire le analisi più complesse nel più breve tempo possibile e con una precisione fenomenale.

Gli specialisti dell'NP preparano i risultati rigorosamente in conformità con i requisiti della legislazione vigente. Le conclusioni vengono compilate su appositi moduli emessi dallo Stato. Ciò conferisce validità giuridica ai risultati della ricerca. Ogni conclusione del "Centro di competenza chimica" dell'ANO può essere allegata al caso e utilizzata durante il processo.

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.
• Un polarimetro è un dispositivo necessario per effettuare rapide analisi chimica medicinali. 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.

ANO "Centro Competenze Chimiche": affidabilità e qualità

Hai bisogno urgentemente di un'analisi chimica delle piante officinali? Vuoi stabilire l'autenticità dei farmaci acquistati? Ciò significa che è necessario contattare il "Centro di competenza chimica" dell'ANO. Si tratta di un'organizzazione che riunisce centinaia di professionisti: la partnership senza scopo di lucro conta uno staff di oltre 490 specialisti.

Con loro ottieni tantissimi vantaggi:

• Elevata precisione della ricerca. Gli specialisti sono riusciti a raggiungere questo risultato grazie ad un moderno laboratorio e ad attrezzature innovative.
• La velocità con cui si ottengono i risultati è impressionante. Specialisti qualificati sono pronti ad arrivare ovunque nel paese alla tua prima richiesta. Ciò ti consente di accelerare il processo. Mentre altri aspettano l'esecutore testamentario dello Stato, tu stai già ottenendo il risultato.
• Forza legale. Tutte le conclusioni sono compilate in conformità alla normativa vigente sulla modulistica ufficiale. Puoi usarli come prova forte in tribunale.

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Le proprietà di tutti gli organismi vegetali e le strutture interne inerenti alle singole specie sono determinate da influenze sfaccettate e in costante cambiamento ambiente. L'influenza di fattori quali il clima, il suolo, nonché il ciclo delle sostanze e dell'energia è significativa. Tradizionalmente, per identificare le proprietà dei medicinali o dei prodotti alimentari, vengono determinate le proporzioni delle sostanze che possono essere isolate analiticamente. Ma queste singole sostanze non possono coprire tutte le proprietà interne, ad esempio, delle piante medicinali e aromatiche. Pertanto, tali descrizioni delle proprietà delle singole piante non possono soddisfare tutte le nostre esigenze. Al fine di fornire una descrizione completa delle proprietà dei preparati medicinali a base di erbe, compresa l'attività biologica, è necessario uno studio completo e completo. Esistono numerose tecniche che consentono di identificare biologicamente qualità e quantità sostanze attive nella composizione della pianta, così come nei luoghi in cui si accumulano.

Analisi microscopica della luminescenza Si basa sul fatto che le sostanze biologicamente attive contenute nella pianta danno un bagliore colorato brillante al microscopio a fluorescenza e diverse sostanze chimiche sono caratterizzate da colori diversi. Pertanto, gli alcaloidi danno un colore giallo e i glicosidi danno un colore arancione. Questo metodo viene utilizzato principalmente per identificare i luoghi in cui si accumulano sostanze attive nei tessuti vegetali e l'intensità del bagliore indica una maggiore o minore concentrazione di queste sostanze. Analisi fitochimica progettato per identificare indicatori qualitativi e quantitativi del contenuto di sostanze attive in estania. Le reazioni chimiche vengono utilizzate per determinare la qualità. La quantità di sostanze attive in una pianta è il principale indicatore della sua buona qualità, pertanto viene effettuata anche la loro analisi volumetrica metodi chimici. Per lo studio delle piante contenenti sostanze attive come alcaloidi, cumarine,

I capitoli che richiedono non una semplice analisi sommaria, ma anche la loro separazione in componenti, vengono sostituiti dall'analisi cromatografica. Metodo di analisi cromatografica fu introdotto per la prima volta nel 1903 da un botanico

Colore, e da allora sono state sviluppate varie versioni che hanno le proprie

Senso. Questo metodo di separazione di una miscela di sostanze in componenti si basa sulle differenze nelle loro proprietà fisiche e chimiche. Con il metodo fotografico, utilizzando la cromatografia panoramica, è possibile rendere visibile la struttura interna della pianta, vedere le linee, le forme ed i colori della pianta. Tali dipinti, ottenuti da estratti acquosi, vengono conservati su carta filtro al nitrato d'argento e riprodotti. Il metodo per interpretare i cromatogrammi viene sviluppato con successo. Questa tecnica è supportata da dati ottenuti utilizzando altre tecniche già note e comprovate.

Sulla base dei cromodiagrammi circolanti, continua lo sviluppo di un metodo di cromatografia panoramica per determinare la qualità di una pianta in base alla presenza di nutrienti concentrati in essa. I risultati ottenuti utilizzando questo metodo dovrebbero essere supportati dai dati provenienti dall'analisi del livello di acidità della pianta, dall'interazione degli enzimi contenuti nella sua composizione, ecc. Il compito principale dell'ulteriore sviluppo del metodo cromatografico di analisi delle piante dovrebbe essere la ricerca di modi per influenzare le materie prime vegetali durante la coltivazione e la lavorazione primaria, lo stoccaggio e nella fase di produzione diretta di forme di dosaggio al fine di aumentare il contenuto di preziose sostanze attive in essa contenute.

Aggiornato: 2019-07-09 22:27:53

• È stato stabilito che l’adattamento del corpo alle varie influenze ambientali è assicurato da corrispondenti fluttuazioni nell’attività funzionale di organi e tessuti, del sistema nervoso centrale

Quando si determina il fabbisogno di fertilizzanti delle piante insieme analisi agrochimiche esperimenti sul suolo, sul campo e sulla vegetazione, metodi microbiologici e di altro tipo, metodi diagnostici sulle piante iniziarono ad essere utilizzati sempre di più.
Attualmente sono ampiamente utilizzati i seguenti metodi di diagnostica delle piante: 1) analisi chimica delle piante, 2) diagnostica visiva e 3) iniezione e irrorazione. L'analisi chimica delle piante è il metodo più comune per diagnosticare la necessità di applicare fertilizzanti.
La diagnostica chimica è rappresentata da tre tipi: 1) diagnostica fogliare, 2) diagnostica tissutale e 3) metodi rapidi (espressi) di analisi delle piante.
Le fasi importanti della diagnostica vegetale mediante analisi chimica sono: 1) prelievo di un campione di pianta per l'analisi; 2) tenendo conto delle condizioni di accompagnamento della crescita delle piante; 3) analisi chimiche delle piante; 4) elaborazione dei dati analitici e conclusione sulla necessità delle piante di fertilizzanti.
Prelievo di un campione di pianta per l'analisi. Quando si selezionano le piante per l'analisi, è necessario assicurarsi che le piante selezionate corrispondano alla condizione media delle piante in una determinata area del campo. Se il raccolto è omogeneo, puoi limitarti a un campione; se sono presenti macchie su piante meglio sviluppate o, al contrario, peggio sviluppate, allora da ciascuna di queste macchie viene prelevato un campione separato per determinare la causa dello stato alterato della pianta. Il contenuto di nutrienti delle piante ben sviluppate può essere utilizzato in questo caso come indicatore della composizione normale di una determinata specie vegetale.
Quando si effettuano le analisi, è necessario unificare la tecnica di prelievo e preparazione del campione: prelevare parti identiche della pianta secondo il livello, la posizione sulla pianta e l'età fisiologica.
La scelta della parte della pianta da analizzare dipende dal metodo diagnostico chimico. Per ottenere dati attendibili è necessario prelevare campioni da almeno dieci piante.
Nelle colture arboree, a causa delle caratteristiche dei cambiamenti legati all'età, il prelievo di campioni vegetali è un po' più difficile che nelle colture in pieno campo. Si consiglia di condurre la ricerca nei seguenti periodi di età: piantine, alberelli, piante giovani e da frutto. Le foglie, i loro piccioli, i germogli, i germogli o altri organi devono essere prelevati dal terzo superiore dei germogli della zona mediana della chioma di alberi o arbusti della stessa età e qualità, aderenti allo stesso ordine, vale a dire: o solo da fruttificanti o solo da germogli non fruttiferi, oppure da germogli di attuale crescita, o da foglie esposte alla luce solare diretta o diffusa. Tutti questi punti devono essere presi in considerazione poiché influenzano tutti la composizione chimica delle foglie. Si nota che la migliore correlazione tra la composizione chimica della foglia e la resa in frutti si ottiene se il campione viene prelevato da una foglia all'ascella della quale si sviluppa un bocciolo fiorale.
In quale fase dello sviluppo della pianta dovrebbero essere prelevati i campioni per l'analisi? Se abbiamo in mente di ottenere la migliore correlazione con il raccolto, allora analizzare le piante in fase di fioritura o di maturazione risulta essere la soluzione migliore. Pertanto, Lundegård, Kolarzhik e altri ricercatori ritengono che una fase del genere sia la fioritura per tutte le piante, poiché a questo punto i principali processi di crescita sono terminati e l'aumento di massa non “diluirà” la percentuale di sostanze.
Per risolvere il problema di come modificare la nutrizione delle piante per garantirne la formazione miglior raccolto, è necessario analizzare le piante in modo più approfondito primi periodi sviluppo e non una sola, ma più volte (tre o quattro), a partire dalla comparsa di una o due foglie.
Momento del campionamento. Termino: per i cereali primaverili (frumento, avena, mais) - nella fase trifogliare, cioè prima dell'inizio della differenziazione della spiga o pannocchia rudimentale; per il lino - l'inizio della “spina di pesce”; per patate, legumi, cotone e altri - la fase da quattro a cinque foglie vere, ad es. prima del germogliamento; per le barbabietole da zucchero: la fase delle tre foglie vere.
II termine: per i chicchi primaverili - nella fase di cinque foglie, cioè nella fase di avvio; per le barbabietole - nella fase di espansione della sesta foglia; per tutti gli altri - alla formazione dei primi piccoli germogli verdi, cioè all'inizio del germogliamento.
III termine: durante la fase di fioritura; per le barbabietole - quando si apre l'ottava o la nona foglia.
IV termine: nella fase di maturazione lattea dei semi; per le barbabietole - una settimana prima della raccolta.
U piante legnose e piante a bacca, i campioni vengono prelevati nelle seguenti fasi di formazione della coltura: a) prima della fioritura, cioè all'inizio della forte crescita, b) fioritura, cioè durante il periodo di forte crescita e fisiologica perdita delle ovaie, c) formazione del frutto , d) maturazione e raccolta ed e) periodo di caduta delle foglie autunnali.
Quando si stabilisce il momento per il prelievo di un campione di pianta, è anche necessario tenere conto del periodo di crescita e sviluppo in cui si verificano i livelli nutrizionali critici. Il termine “livelli critici” si riferisce alle concentrazioni più basse di nutrienti nelle piante durante un periodo critico del loro sviluppo, cioè concentrazioni al di sotto delle quali le condizioni della pianta peggiorano e la resa diminuisce. La composizione ottimale di una pianta è intesa come il contenuto di nutrienti in essa contenuti durante le fasi critiche del suo sviluppo, il che garantisce un rendimento elevato.
I valori dei livelli critici e della composizione ottimale sono riportati di seguito per alcune colture. I prelievi vengono effettuati in tutti i casi alle stesse ore della giornata, preferibilmente al mattino (ore 8-9), per evitare alterazioni nella composizione delle piante dovute alla dieta quotidiana.
Tenendo conto delle condizioni di accompagnamento. Non è sempre corretto giudicare la sufficienza o l'insufficienza della nutrizione delle piante con determinati elementi solo sulla base dei dati dell'analisi chimica. Sono molti i fatti noti quando la mancanza di uno o più nutrienti, un ritardo nella fotosintesi o una violazione dei regimi idrico, termico e di altri vitali possono causare l'accumulo di uno o un altro elemento nella pianta, che in nessun caso dovrebbe caratterizzare la sufficienza di questo elemento nel mezzo nutritivo (terreno). Per evitare possibili errori e imprecisioni nelle conclusioni, è necessario confrontare i dati dell'analisi chimica delle piante con una serie di altri indicatori: con il peso, la crescita e il tasso di sviluppo delle piante al momento del campionamento e con il raccolto finale , con segni diagnostici visivi, con le caratteristiche della tecnologia agricola, con le proprietà agrochimiche del suolo, con le condizioni meteorologiche e una serie di altri indicatori che influenzano la nutrizione delle piante. Pertanto, una delle condizioni più importanti per l'uso efficace della diagnostica vegetale è la contabilità più dettagliata di tutti questi indicatori per il loro successivo confronto tra loro e con i dati di analisi.

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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, viene determinato non solo il contenuto totale di 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 determinati gli indicatori 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 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 17mg. 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 tanto 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 del terreno soluzione. 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 per lavorare sulla determinazione del contenuto sostanze chimiche in un estratto acquoso iniziano immediatamente dopo la sua ricezione, poiché nel tempo si verificano processi chimici che modificano l'alcalinità della soluzione, la sua ossidabilità, ecc. 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 i metodi chimici classici è possibile 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 di analisi chimica: gravimetrica e titrimetrica.

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 l'identificazione 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 di cadmio (Cd 2+) costituiscono l'80-90% numero 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 in sacchetti aperti ad una temperatura di 50-60°C per 3-4 ore.La temperatura e gli intervalli di tempo specificati non devono essere superati. 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. Campione di laboratorio 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). Le sostanze organiche prive di azoto vengono ossidate 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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