Ионометрический анализ почвенных образцов (часть 3)
22.10.2012

Первая причина является отражением существующей реальности; вторая является ошибкой ионометрического метода измерения (по сути это есть истинный суспензионный эффект); третья - ошибкой метода выделения раствора из коллоидной среды. Возможно, именно смешение этих различных причин в одно явление под названием суспензионный эффект стало причиной противоречивости выводов о величине СЭ и, как следствие, - некоторого недоверия к результатам прямой ионометрии в почвах ненарушенного сложения.
Попытаемся проанализировать указанные выше три возможных источника и три составные части кажущегося суспензионного эффекта.
Исследование величины истинного СЭ само по себе может быть интересным, поскольку дает информацию о свойствах дисперсных систем; определение знака заряда частиц, положения изоэлектрической точки, определение удельной поверхности и др. Тем не менее для наших целей исследования состава жидкой фазы почв СЭ остается мешающим явлением.
Закономерности формирования величины СЭ изучены в основном для разбавленных дисперсных систем (суспензии, пасты). Исследований СЭ в почвах с естественной влажностью мало, быть может, вследствие трудности выделения величины СЭ из целой совокупности возможных мешающих явлений.
Известно, что знак СЭ определяется знаком заряда частиц дисперсной фазы. В случае отрицательно заряженных частиц, что наиболее часто имеет место в почве, величина Δрх (Δрх = рXсусп - рХрав * р-ра) имеет отрицательный знак (так называемый "кислый" СЭ для измерения pH).
На большом количестве дисперсных систем показано, что рост концентрации электролита в равновесном растворе приводит к уменьшению величины СЭ, тогда как зависимость СЭ от концентрации электролита в солевом мостике имеет обратный ход, и при равенстве концентраций электролита в солевом мостике и равновесном растворе СЭ равен нулю; в случае частиц, несущих заряд на своей поверхности, величина СЭ уменьшается по мере роста размера частиц. С повышением доли твердой фазы величина СЭ растет до определенного предела, достигает плато, а затем вновь уменьшается, достигает нуля и может изменить знак.
Предложен также метод исключения СЭ, названный бесконтактным. Электролитический контакт солевого мостика с дисперсной системой при этом обеспечивается через тонкую водную пленку на поверхности электрода. Однако время установления равновесного значения потенциала в такой системе резко возрастает.
Анализ литературы по приводимым величинам суспензионного эффекта для почвенных систем показывает, что величина его закономерно убывает в ряду суспензии - пасты - почвы с естественной влажностью. Так, анализ данных определения pH в суспензиях 32 типов показал отличие в 0,1-0,6 единиц pH по сравнению с супернатантами. Для паст большинства из исследованных в работе засоленных почв такая разница редко достигала 0,5 pH (причем, знак СЭ был и положительным, и отрицательным) и была практически недостоверна для натрия. He наблюдали разницы в активности ионов натрия, калия и хлоридов в пасте и выделенном почвенном растворе из серозема и авторы работы.
H.O. Авакян показал, что для исследованных почвогрунтов ΔрН=1.1-0.14: ΔpNa=0,46-0,07. При этом большие цифры характерны для торфяных почвогрунтов, а для почв с естественной влажностью они наименьшие.
Наши измерения, проведенные с шестью типами электродов на восьми типах почв, показали уменьшение суспензионного эффекта по мере уменьшения соотношения вода-почва, что, вероятно, объясняется увеличением степени пептизации с разбавлением раствора (табл.6). Минимальные отклонения показаний электродов за счет суспензионного эффекта (недостоверные) наблюдали для почв с полевой влажностью и в пасте 1:1, а максимальные (свыше 20%) - в суспензии 10:1. При этом обращает на себя внимание тот факт, что разница в величинах потенциала для суспензии и в фильтрате варьирует в зависимости от типа и гранулометрического состава почвы. Если в суспензии 10:1 песчаной серо-бурой почвы (содержание илистой фракции 1%) она составляет 13%, то в глинистой луговой почве (содержание илистой фракции 20-40%) и в солонце лугово-степном достигает 60%, возрастая с глубиной (табл. 7).

Ионометрический анализ почвенных образцов (часть 3)

П.А. Крюков и Н.А. Комарова, сопоставляя величины pNa, измеренные в пастах и в центрифугатах или отпрессованных растворах, для ряда почв, илов и глин наблюдали существенное различие только для гидрофильного аскангеля. Для большинства же исследованных объектов величины pNa в пастах и растворах имели совершенно одинаковое значение (табл. 8).
Ионометрический анализ почвенных образцов (часть 3)

Интересно сравнить рассмотренные данные с понятием нерастворяющего объема. Так, в последнем случае с аскангелем наблюдали и максимальную величину нерастворяющего объема и, возможно, здесь и в ряде других случаев отклонения величин рХ в пасте и выделенном растворе вызваны вовсе не суспензионным эффектом в его классическом понимании, а выделением при отпрессовывании части пленочной влаги, в результате чего получаемый раствор оказался менее концентрированным, чем при определении состава жидкой фазы непосредственно в пасте.
Рассмотрим еще один возможный аспект проблемы. Данные для почв естественной влажности свидетельствуют о том, что суспензионный эффект находится в пределах ошибки ионометрического анализа, а возможно, практически отсутствует (см. табл. 6 и 7). Создается впечатление, что в почве естественной влажности с ненарушенной структурой коллоидные частицы находятся в коагулированном состоянии - потенциал близок к нулю, размеры агрегатов больше), и это предполагает вместе с тем и незначительный суспензионный эффект.
Показан в этом смысле такой опыт. Если наполняли трубку для вытеснения почвенного раствора черноземом обыкновенным и на нижний конец ее не устанавливали фильтр, а вставляли лишь сетку с диаметром отверстий 1 мм (т.е. только для механического поддержания почвы), то вытесняемый этанолом почвенный раствор практически всегда был прозрачным. Исключения составляли лишь очень влажные почвы, отобранные сразу после дождя или в зимний период: в этом случае часто получали мутные растворы даже при наличии фильтров в трубках.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Введите два слова, показанных на изображении: *