Determinarea Sarurilor din Sol · PDF file2 CUPRINS I. Introducere 3 II. Poluarea chimică a...
-
Upload
phungthien -
Category
Documents
-
view
232 -
download
8
Transcript of Determinarea Sarurilor din Sol · PDF file2 CUPRINS I. Introducere 3 II. Poluarea chimică a...
DETERMINAREA SĂRURILOR DIN SOL
2
CUPRINS
I. Introducere 3
II. Poluarea chimică a solului şi influenţa sa asupra sănătăţii 3
III. Indicatori sanitari ai poluării chimice a solului 3
IV. Prelevarea probelor de sol 4
V. Recoltarea probelor de sol pentru analiză 5
VI. Transportul probelor 6
VII. Monitorizarea solului 6
VIII. Determinarea sărurilor din sol 7
IX. Concluzii 11
X. Bibliografie 11
3
I. INTRODUCERE
Solul reprezintă partea superficială a scoarţei terestre, fiind format din fondul mineral al
acesteia, ca urmarea a unui complex de procese mecanice, chimice, fizice şi biologice desfăşurate pe
lungi perioade de timp.
Solul este un factor ecologic important pentru că:
- se află în strânsă corelaţie cu clima unei regiuni prin configuraţia, natura şi structura lui;
- de calitatea lui depinde formarea şi protecţia surselor de apă subterană şi de suprafaţă;
- determină creşterea şi dezvoltarea vegetaţiei, influenţând astfel în mod indirect alimentaţia omului;
- are un rol hotărâtor în amplasarea localităţilor.
Datorită creşterii demografice, a dezvoltării industriale, extinderii agriculturii, calitatea
solului se degradează continuu. Din acest motiv este necesară o cunoaştere şi o evaluare a
problemelor privind calitatea solului.
O condiţie a dezvoltării durabile reprezintă necesitatea de a realiza un sistem de monitoring al
calităţii solului. Acest sistem are la bază urmărirea unor obiective, care implică procedeele de
prelevare şi analiză a calităţii solului. În Europa există programe de monitorizare a solului, orientate
pentru verificarea caracteristicilor şi fertilităţi solului.
Obiectivele acestei lucrări sunt reprezentate de determinare a proprietăţilor solului prin
analizarea sărurilor minerale şi a azotaţilor cu ajutorul metodelor cunoscute.
II. POLUAREA CHIMICĂ A SOLULUI ŞI INFLUENŢA SA ASUPRA SĂNĂTĂŢII
Solul poate fi poluat:
direct:
prin deversări de deşeuri pe terenuri;
din îngrăşăminte şi pesticidele aruncate pe terenurile agricole;
indirect:
prin depunerea agenţilor poluanţi evacuaţi iniţial în atmosferă;
apa ploilor contaminate cu agenţi poluanţi spălaţi din atmosfera contaminată;
transportul agenţilor poluanţi de vânt de pe un loc pe altul;
infiltrarea prin sol a apelor contaminate.
Grupa substanţelor organo-clorurate se poate concentra de asemenea, în diverse, produse şi în
organismul uman, în mod deosebit, în ţesutul adipos unde pot fi dozate prin recolte efectuate la
autopsii sau intraoperator.
III. INDICATORI SANITARI AI POLUĂRII CHIMICE A SOLULUI
Indicatori sanitari ai poluări chimice a solului – recunoaşterea nivelului de poluare a solului
este astăzi mult rămasă în urmă faţă de ceea a aerului şi a apei. Indicatorii sanitari folosiţi în prezent
pentru depistarea gradului de poluare a solului pot fi împărţiţi în indicatori direcţi şi indicatori
indirecţi.
Indicatori direcţi:
Indicatori direcţi se adresează substanţelor chimice poluante ajunse pe sol care au o acţiune
nocivă, prin ele însele asupra sănătăţii omului. De cele mai multe ori, aşa cum de altfel am văzut
influenţa nocivă a substanţelor chimice, poluante ajunse pe sol, se produce prin intermediul aerului,
apei sau plantelor. Plantele concentrează însă cea mai mare parte a substanţelor chimice poluante din
sol. Un aspect important legat de stabilirea acestor norme este reprezentat şi de stabilirea sau
biodegradabilitatea substanţei chimice poluante în sol. Un alt aspect care de fapt reprezintă un
criteriu important în stabilirea normelor sanitare a substanţelor chimice poluante din sol. Cercetarea
acestei acţiuni se desfăşoară în mod experimental prin punere în contact a speciilor microbiene
autopurificatoare izolate din sol cu substanţa chimică poluantă în concentraţi variabile. Cel mai
4
frecvent, cercetarea se face pe germeni psihrofili. Acest criteriu de normare a CMA pentru
substanţele chimice poluante din sol de fapt fac trecerea între indicatorii de poluare şi cei indirecţi.
Indicatori indirecţi:
Indicatori indirecţi de poluare chimică a solului sunt de fapt elemente care nu sunt nocive prin
ele însele asupra sănătăţii omului. Ca indicatori indirecţi de poluare a solului se poate folosi diverşi
produşi intermediari (amoniac nitraţi, hidrogen sulfurat) sau chiar produşi finali (nitraţi, fosfaţi,
sulfaţi) ai substanţelor organice poluante.
Raportul N organic teluric/N organic total este întotdeauna subunitar, deoarece o parte a
azotului din sol în azot teluric, dar cu cât această parte mai mare, cu cât este mai aproape de unitate
cu atât solul poate fi considerat mai curat. Astfel sub 0,70 şi 0,85 poluarea medie, între 0,85-0,95
poluare redusă şi peste 0,95 sol curat.
IV. PRELEVAREA PROBELOR DE SOL
Prelevarea probelor este cea mai importantă etapă pentru un proces analitic. Prelevarea poate
implica procedee foarte complicate necesitând adesea mai multe stadii de subîmpărţire înainte de a se
obţine rezultatul analitic final. Pentru elaborarea unei proceduri eficiente de prelevare trebuie să se
ţină seamă de următoarele aspecte:
proba luată trebuie să fie reprezentativă pentru volumul întregului material
trebuie determinată cantitatea de probă ce urmează să fie prelevată
manipularea şi păstrarea ulterioară a probei trebuie să fie corectă.
O procedură de prelevare poate implica mai multe etape înaintea realizării materialului ( figura nr. 1).
Probele de sol recoltate nu se analizează în laborator în mod direct ci sunt funcţionate în sub-probe
de sol. Recoltarea probelor de sol pentru analiză este influenţată de anumiţi factori (microrelief,
varietatea culturilor), care pot conduce la erori de recoltare (figura nr. 2).
Figura nr. 1. Prelevare de probe
Figura nr. 2. Erori de recoltare.
Varietatea
culturilor
Variaţia
densităţii
rădăcinilor
Neuniform-
itatea
învelişului
vegetal
Activităţile
umane
Microrelief
Proces
pedogenetic
ERORILE
DE
RECOLTA-
RE
1.unitatea de prelevare
2.incrementul
3. proba brută
4.sub-proba
5. proba de analizat
PROCEDURĂ DE PRELEVARE
5
V. RECOLTAREA PROBELOR DE SOL PENTRU ANALIZĂ
Recoltarea solului pentru analiză este o operaţie foarte importantă de care depinde, în mare
măsură, exactitatea rezultatelor. Probelor de sol se ridică din fiecare orizont şi suborizont în parte;
din cele groase se iau 2-3 probe, iar din orizonturile scurte se ia o probă centrală. Probele de sol se
recoltează în structură artificială până la adâncimea de 1m sau mai mult în funcţie de natura solului şi
de caracteristicile poluantului urmărit. Suprafaţa de sol care trebuie cercetată se stabileşte prin
delimitarea unei parcele surprinse între 25-50m2 pe care se fixează punctele de recoltare (fig.3).
0 0 0
0
0 0
0
0 0 0
0
0
0 0
0
0 0
Fig. nr. 3. Fixarea punctelor pentru recoltarea solului
INSTRUMENTE - utilizate în recoltarea solului:
superficiale: sonde, cazmale sau lopeţi cu care se sapă un şanţ până la adâncimea
dorită de unde se recoltează apoi proba de sol.
de suprafaţă: se folosesc spatule de metal cu ajutorul cărora se ratează suprafaţa
solului.
Solul se recoltează în recipiente de sticlă sau polietilenă cu gâtul larg şi închidere ermetică,
spălate în prealabil cu amestec sulfocromic sau cu detergenţi. Se clătesc bine cu apă de robinet, apă
distilată şi bidistilată şi apoi se usucă.
Recoltarea solului de la suprafaţă se efectuează după o prealabilă îndepărtare a prafului,
rădăcinilor, frunzelor, sau altor reziduuri ce se găsesc pe suprafaţa solului.
Adâncimile ce se recomandă pentru recoltarea solului sunt:
pentru analize chimice se iau pe o grosime de 5-10 cm;
pentru islazuri în contact cu ape reziduale 5cm;
pentru suprafeţe arabile legumicale tratate cu ape reziduale 20cm;
pentru soluri cu puncte contaminate când există bănuiala unei impurificări 1m.
VI. TRANSPORTUL ŞI PĂSTRAREA PROBELOR
Probele de sol recoltate trebuie să fie însoţite de o fişă de recoltare.
Probele recoltate trebuie ferite de acţiunea razelor solare în timpul transportului şi păstrate la
frigider cel mult 24 de ore pentru uni indicatori care se modifică în timp cum ar fi: N2, NH3, nitraţii,
nitriţi, umiditatea.
Pentru uscarea solului la temperatura camerei, se întind foi de material plastic pe suporturi
sau mese şi apoi se pune solul fărâmiţat pe cât e posibil într-un strat nu prea gros într-o încăpere
ferită de poluări suplimentare .
6
VII. MONITORIZAREA SOLULUI
Monitoringul integrat al solului reprezintă un sistem de supraveghere continuă a stării
mediului care furnizează date privind componentele structurale: apă, aer, sol, date ce sunt
transformate în informaţie.
Ca şi alte domenii de activitate, care necesită o monitorizare, nici investigarea asupra stării
solului nu face excepţie.
Sistemul de monitorizare presupune o serie de etape care trebuiesc urmărite şi efectuate cu o
mare rigurozitate pentru a realiza scopul propus, cel de monitorizare a solului (figura nr. 4).
Fig nr.4. Sistemul de monitorizare – schemă
Sistemul privind monitoringul calităţii solurilor are trei niveluri de intensitate a investigaţiilor(fig.5):
Figura nr. 5. Nivele de investigare.
Nivelul I:
efectueaza circa 960 de profile de sol cu coordonate bine stabilite ( 720 amplasate pe terenuri
agricole şi 210 în soluri forestiere ).
Nivelul II:
constă în investigaţii mai detaliate în zonele în care s-au constatat concentraţii sporite de
poluanţi .
Nivelul III:
se măreşte numărul punctelor de colectare în zonele afectate pentru a elabora recomandări în
scopul combaterii proceselor de poluare.
NIVELURI DE INVESTIGARE
Nivelul I
PROFILE DE SOL
Nivelul II
INVESTIGAŢII DETALIATE
Nivelul III
MĂRIREA PUNCTELOR DE COLECTARE
7
Pentru nivelul I de investigare , probele de sol colectate pe orizonturi genetice sunt supuse tipurilor de analiză:
Fizice: granulometrie, conţinut de apă, densitate aparentă, rezistenţa de penetrare, porozitate,
conductivitate hidraulică.
Chimice: pH, conţinut de humus, azot total, fosfor mobil, potasiu mobil, săruri solubile,
metale grele, reziduri de pesticide.
Biologice: număr de bacterii, indice de colonizare.
Pentru nivelurile II şi III se detaliază indicatori specifici.
VIII. DETERMINAREA SĂRURILOR DIN SOL
Componentele chimice din sol sunt determinate de natura solului, de compoziţia rocilor, de
structura acestora, precum şi de activitatea biologică şi biochimică ce are loc în sol. Conţinutul
substanţei chimice din sol se reflectă în sursele de apă şi în vegetaţia ce se cultivă pe suprafaţa
solului. Compoziţia chimică a solului poate îmbogăţi pânza freatică de apă în nitraţi, prin
solubilizarea acestora de către apa de înfiltraţie care pătrunde prin sol şi se îmbogăţeşte cu nitraţi,
acesteia având un grad mare de solubilitate.
Substanţele poluante din sol sunt de natură organică şi anorganică şi care au efecte nocive
asupra activităţii biologice din sol, încetinind sau inhibând procesele de autopurificare.
DETERMINAREA SĂRURILOR SOLUBILE DIN SOLURI:
Sărurile solubile se acumulează în profilurile superioare, numai în zonele cu precipitaţii
reduse, formându-se săruri saline.
Sărurile solubile din sol pot fi determinate prin analiza soluţiei de sol sau prin analiza unui
extract apos de sol, la un anumit raport sol-apă. În mod obişnuit se foloseşte pentru determinarea
conţinutului de săruri solubile metoda extractului apos la diferite rapoarte sol-apă.
OBŢINEREA EXTRACTULUI APOS DE SOL:
Folosirea raportului sol-apă de 1:5, cu timp de agitare de 15 minute, asigură trecerea în
extract a sărurilor solubile. La obţinerea extractului apos se foloseşte apă distilată, lipsită de CO2,
pentru a nu modifica solubilitatea unor constituenţi din sol, în mod special al carbonaţilor alcalino-
pământoşi.
1. DETERMINAREA ANIONULUI CARBONAT( CO32-
)
Anionul CO32- în extractul apos provine din carbonaţi ai metalelor alcaline, săruri cu hidroliză alcalină (pH > 8,4).
2. DETERMINAREA ANIONULUI BICARBONAT( HCO32-
)
Dozarea anionului HCO32-
se face prin titrarea cu acid sulfuric 0,01 N a alcalinităţi rezultată la
hidroliza bicarbonaţilor existenţi în extract până la H2CO3 (pH 3,87).
3. DETERMINAREA ANIONULUI CLOR PRIN METODA GRAVIMETRICĂ
Anionul Cl- este precipitat sub formă de AgCl prin titrare cu o soluţie de Ag NO3 în prezenţa KCrO4.
4. DETERMINAREA CLORURILOR DIN SOL. Metoda Mohr
După Parrakova clorurile de sol pot reprezenta un indicator de poluare recentă a solului.
5. DETERMINAREA CALCIULUI DIN SOL
Ionii de calciu ca şi magneziul sunt factori care determină, în mare parte, duritatea apelor subterane.
Metoda complexometrică pentru determinarea calciului din sol ( STAS 7184 / 7-87):
Ionii de calciu sunt extraşi din sol cu o soluţie de clorură de potasiu 1% şi complexaţi cu o soluţie de
EDTA-Na2 la pH = 12, în prezenţa indicatorului murexid.
6. DETERMINAREA MAGNEZIULUI (Mg 2+
) DIN SOL Se determină titrimetric, cu ajutorul unei soluţii de complexon III, suma conţinuţilor Mg
2+ şi
Ca
2+
schimbabili după care se scade conţinutul de Ca2+
şi se află conţinutul de Mg 2+
schimbabil. Dozarea
Ca2+
şi Mg2+
se efectuează la pH 10 ±0,1, condiţie în care ambii ioni sunt în soluţie.
În tabelul 1 sunt prezentate metodele de determinare a sărurilor din sol.
8
Tabelul 1. Determinarea sărurilor prin diferite metode:
Determinarea
sărurilor
minerale
Reactivi
Modul de lucru
Prelucrarea datelor
CO32-
- metodă
titrimetrică
H2SO4, soluţie 0,01N;
fenoftaleină, indicator, soluţie
1% în alcool etilic 70%.
10 ml de extract apos
şi se introduc într-un
vas conic de 100 ml;
3 picături
fenoftaleină, soluţia
se colorează în roz
(pH ≤ 8,4);
2V1 • f • n • r
CO32- = ——————
m
[mechiv / 100g sol]
unde: f = factorul soluţiei de H2SO4 0,01
N ;
n = normalitatea soluţiei de H2SO4;
V1= volumul soluţiei de H2SO4
folosit la titrarea probei, ml;
r = raportul dintre volumul
extractului obţinut şi volumul de extract
luat pentru titrare;
m = masa probei de sol
folosite pentru obţinerea extractului;
HCO32-
- metodă
titrimetrică
metiloranj, indicator, soluţie
0,05% în apă;
soluţiei de H2SO4 0,01 N cu
titrul stabilit.
în 10 ml de extract
apos se introduce
indicatorul, se
titrează cu H2SO4
0,01 N până la
portocaliu;
proba se păstrează
pentru dozarea în
continuare a Cl-.
(V2 –V1) • f • n • r
HCO32-= ——————— • 100
m
[mechiv / 100g sol]
Cl-
- metodă
gravimetrică
KCrO4 , soluţie apoasă 10%
Ag NO3 , soluţie 0,01 N
soluţia rămasă de la
determinarea
anionilor CO32- şi
HCO32-
se adaugă 1 ml
KCrO4
se titrează cu o
soluţie de Ag NO3 ,
soluţie 0,01 N până
la apariţia culorii
brun-roşcat /galben -
cărămiziu
V1 • f • n • r
Cl- = —————— • 100
m
[mechiv / 100g sol]
unde: f = factorul soluţiei Ag NO3 de
0,01 N ;
V1= volumul soluţiei Ag NO3 de
folosit la titrarea probei, ml;
r = raportul dintre volumul apei
distilate folosite pentru obţinerea
extractului apos 1:5 şi volumul cotei părţi
folosite la titrare;
m = masa probei de sol folosite
pentru obţinerea extractului apos.
9
Cloruri
Metoda Mohr
clorurile din extractul de argint
(Ag) 0,1N se cântăresc 17g
AgNO3 şi se trec cantitativ într-
un balon de 1000 cm3 cu apă
bidistilată;
se determină factorul cu o
soluţie de NaCl de aceea
normalitate;
soluţie de KCrO4, 10%.
20 g sol. se adaugă
100cm3 apă
bidistilată şi se agită
timp de 15 minute;
se filtrează;
se iau 25cm3 din
filtrat şi se diluează
până la 50cm3 cu apă
bidistilată;
se adaugă 2-3
picături de KCrO4;
se titrează cu o
soluţie AgNO3
(galben brun).
mg Cl - /g sol uscat la 105
0C =
( N•f•3,55•D•K) / g
N= cantitatea de soluţie de
azotat de argint 0,1N folosită la titrare, în
cm3 ;
f = factorul soluţiei de azotat de
argint 0,1N ;
3,55= echivalentul în mg Cl – al
unui cm3 de soluţie de azotat de argint
0,1N;
D=factorul de multiplicare
pentru a calcula concentraţia clorurilor în
extractul total de sol ;
K=factorul de corecţie pentru
umiditate ;
g= cantitatea de sol luată în
lucru în grame.
Ca2+
- metodă
titrimetrică
complexon III 0,01 N;
soluţie de hidroxid de sodiu
(NaOH) 0,01N;
indicator murexid.
10 ml extract apos
în vas Erlenmayer
(100 ml);
se diluează cu apă
distilată până la 50
ml;
se adaugă 2 ml
soluţie de NaOH
0,01N;
se adaugă un vârf de
spatulă indicator;
se titrează cu soluţie
de comlexon III
până la virarea
culori de la roz la
violet.
V1 • f • n • r
Ca2+
= —————— • 100
m
[mechiv / 100g sol]
unde: f = factorul soluţiei de complexon
0,01 M;
V1= volumul soluţiei de complexon
III folosit la titrarea probei, ml;
n = normalitatea soluţiei de
complexon III;
r = raportul dintre volumul apei
distilate folosite la extracţie şi volumul
cotei părţi folosite la titrare;
m = masa probei de sol folosite la
extracţie, g.
Mg2+
- metodă
titrimetrică
complexon III, soluţie 0,1 N;
HCl, soluţie 0,1 N;
Na OH, soluţie 0,1 N;
negru eriocom T;
albastru de brom-timol;
soluţie tampon..
se pipetează 10 ml
extract apos 1:5 în
două vase
Erlenmayer (100
ml);
vasul I: se adaugă
50 ml de apă
distilată; se titrează
cu soluţie de NaOH
/ HCl ( în funcţie de
pH-ul extractului),
în prezenţă de
albastru de brom -
timol până la
albastru – verzui;
V1 • f • n • r
Mg2+
= —————— • (100 – Ca2+
)
m
unde: f = factorul soluţiei de complexon;
V1= volumul soluţiei de complexon
III folosit la titrarea probei, ml;
r = raportul dintre volumul apei
distilate folosite la extracţie şi volumul
cotei părţi folosite la titrare;
m = masa probei de sol folosite la
extracţie, g;
Ca2+
= conţinutul de calciu în
mechiv la 100 g sol.
10
vasul II: se pipetează
1ml de soluţie
tampon şi se
diluează la 50 ml →
pH = 10 ±0,1, se
titrează de la roşu la
albastru.
Mg2+
- metoda
colorimetrică cu
galben de tiazol
(titan)
soluţii tampon de acetat;
soluţie de galben de titan
(0,05%);
cărbune activ (lipsit de Mg);
soluţie de hidroxilamină 5%;
soluţie de amidon 1%;
soluţie NaOH, 2,5 N;
soluţie etalon stoc pentru Mg;
soluţie etalon .
se cântăresc 10g sol
uscat
se adaugă 0,5 g
cărbune activ şi 50
cm3 soluţie carbon
acetat
se introduc 10 cm3
filtratul diluat într-un
balon cotat peste
care se adaugă
amestec reactiv şi
soluţie de NaOH
extractul de sol < 12
μgMg/cm3
C·D·K
mg Mg/g sol uscat la 1050 C = ———
g·1000
intensitatea coloraţiei se citeşte la
λ = 545Nm
unde: C – concentraţia în μg din proba
colorimetrică;
D – factorul;
K – constanta de corecţie pentru
umiditate;
g – cantitatea de sol luată în lucru, g.
Mg2+
- metoda
spectrofoto-
metrică
cu absorbţie
atomică
spectrofotometru cu absorbţie
atomică
lampă catodică pentru Mg
soluţie etalon
reactiv
prepararea
extractelor de sol-ca
la colorimetrică,C<
10 μg/cm3.
metoda este foarte
sensibilă, rapidă,
simplă,
reproductibilă
C·D·K
mg Mg/g sol uscat la 1050 C = ———
g·1000
intensitatea coloraţiei se citeşte la
λ = 285,2 Nm
11
IX. CONCLUZII
Monitorizarea constă în studierea concentraţiilor, repartiţia poluanţilor în mediu precum şi
efectele lor asupra ecosistemelor.
Determinarea sărurilor se realizează prin diferite metode care pot prezenta atât avantaje cât şi
dezavantaje - Tabelul 2.
Dintre metodele de determinare a sărurilor cea mai eficientă, rapidă şi precisă este cea
spectrofotometrică, dar prezintă marele dezavantaj – preţul.
Metoda gravimetrică este foarte folosită la determinarea sărurilor din sol deşi este o metodă
care necesită mult timp.
Celelalte două metode sunt foarte uşor de aplicat, dar reducerea erorilor de la titrare respectiv
de apreciere a culorii depinde de laborant.
Tabelul 2. Avantaje/dezavantaje generale:
Metode
Avantaje Dezavantaje
Titrimetrică - determinarea se realizează
uşor
- costuri scăzute
- aparatura simplă
- nu este foarte precisă, exactă
Colorimetrică - costuri scăzute
- aparatura simplă
- nu este precisă
Gravimetrică - este eficientă
- este lentă
Spectofotometrică – de
absorţie
- este eficientă şi rapidă - este scumpă
12
X. BIBLIOGRAFIE
1. Ecologie şi protecţia mediului, Irina Teodorescu, Geta Rîşnoveanu, Claudia Manuela Neguţ,
Editura Constelaţii, Bucureşti, 2001.
2. Chimia sanitară a mediului, Sergiu Mănescu, Manole Cucu, Mona Ligia Diaconescu, Editura
Medicală Bucureşti, 1994.
3. Poluarea şi monitorizarea mediului, Camelia Drăghici, Dana Perniu, Editura Universităţi
Transilvania, 2002.