Учебный центр «Крисмас+»

Анализ воды на пригодность к орошению
Автор: Лейбина Алёна, 11кл.МБОУ СОШ №32 ст.Новоминской,Краснодарского края.Руководитель: Федяева Н. Ю.

В последние годы одним из основных вопросов сельскохозяйственного производства на приусадебных участках станицы Новоминской является повышение водообеспеченности территории. Местные жители часто для орошения используют воду из природных источников – колодцев. Но капельное орошение иногда оборачивается массой проблем: сильным засолением почвы, снижением ее плодородия, и низкой урожайностью культур.
Объектом исследования является вода, взятая из колодца, а также два образца почвы (до полива и после полива колодезной водой).
Цель работы: определить качество воды на пригодность к орошению приусадебного участка.
Исходя из этого, были поставлены следующие основные задачи:
1.Установить pH и катионно-анионный состав водной вытяжки почвы и колодезной воды.
2.Определить плотный остаток почвенной вытяжки и общую минерализацию воды.
3.Дать щелочную характеристику воды.
4.Указать на появление опасности возникновения солонцеватости в орошаемой почве.
Методы исследований:
1.ГОСТ 26483-85. Почвы. Определение pH по методу ЦИНАО.
2.ГОСТ 26423-83. Почвы. Методы определения плотного остатка водной вытяжки.
3.ГОСТ 26423-85 – ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения катионно-анионного состава водной вытяжки и анализ грунтовых вод.
Результаты и их обсуждение
Для проведения исследований была взята вода из колодца глубиной 13 метров, а также два образца почвы: первый – до полива, второй – после полива колодезной водой. Тип почвы – обыкновенный карбонатный чернозем.
Определение pH водной вытяжки почвы и колодезной воды
Настройку рН-метра проводим по трем буферным растворам с рН 4,01, 6,86 и 9,18, приготовленным из стандарт-титров. рН раствора №1 (без полива) – 7,1, среда – нейтральная.рН раствора №2 (после полива) – 7,4, среда – слабощелочная. рН колодезной воды – 7,6, среда – слабощелочная.
Вывод: полив колодезной водой приводит к слабому щелочению почвы, так как вода имеет слабощелочную среду.
Определение ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке почвы и колодезной воде Отбираем пипеткой 20 см³ водной вытяжки в коническую колбу. Под №1 –вытяжка почвы до полива, №2 – вытяжка почвы после полива, №3 – колодезная вода. Заполняем бюретку раствором H₂SO₄ концентрации 0,02 моль/дм³. При использовании индикаторов сначала к пробе добавляем 1 каплю раствора фенолфталеина и, если раствор приобретает малиновую окраску, титруем до ее исчезновения (pH 8,3). Окраска не изменилась.Вывод: в почвенных вытяжках и колодезной воде анионы CO₃^2- не обнаружены. Затем прибавляем 1 каплю раствора метилового оранжевого и титруем раствор до перехода окраски от желтой к оранжевой (pH 4,4).Количество эквивалентов бикарбонат-иона (Х), ммоль в 100 г почвы, вычисляем по формуле: Х= (C(V1-V)*500)/V2.Колодезная вода содержит анион HCO3-. После полива этой водой наблюдаем увеличение количества эквивалентов бикарбонат-иона в 100 г почвы на 0,2 мг/экв. Вывод: орошение почвы колодезной водой приводит к увеличению количества бикарбонат-иона.
Определение иона хлорида в водной вытяжке почвы и колодезной воде Пробу водной вытяжки объемом 20 см³, в которых оттитрована общая щелочность, отбираем пипеткой в коническую колбу, приливаем 1 см³ раствора хромовокислого калия с массовой долей 10% и титруем раствором азотнокислого серебра (0,02моль/дм³) до перехода окраски от желтой к красно-бурой.
Количество эквивалентов иона хлорида (Х), ммоль в 100 г почвы, вычисляем по формуле:Х= (С*V*500)/V1. Колодезная вода содержит анион Cl^- в количестве 4,3 мг/экв/л. После полива этой водой наблюдаем увеличение количества эквивалентов хлорид-иона в 100 г почвы в 5,3 раза.
Вывод: орошение почвы колодезной водой приводит к увеличению количества хлорид-иона более чем в 5 раз.
Определение кальция и магния в водной вытяжке почвы и колодезной воде Отбираем пипеткой 10 см³ анализируемой вытяжки в коническую колбу. Приливаем 50 см³ дистиллированной воды (Рисунок 12), 0,5 см3 раствора гидроксиламина гидрохлорида с массовой долей 5%, 2 см³ NaOH концентрации 2 моль/дм³, несколько кристаллов диэтилдитиокарбамата натрия, для устранения влияния других ионов (Cu, Mn, Fe, Al), и 5 капель раствора хрома кислотного темно-синего с массовой долей 0,5%.Титруем кальций раствором трилона Б до перехода окраски от розовой к сиреневой и регистрируем расход титранта по бюретке. Прибавляем 5 мл хлоридно-аммиачного буферного раствора и титруем магний раствором трилона Б до перехода окраски от розовой к синей. По окончании титрования регистрируем расход титранта. Количество эквивалентов Ca или Mg (Х), ммоль в 100 г почвы, вычисляем по формуле: Х= (C(V-V1)*500)/V2
Вода, используемая для орошения приусадебного участка, содержит катионы Ca²⁺,в количестве 25мг/экв/л, и Mg²⁺, в количестве 18,5мг/экв/л. После полива этой водой наблюдаем увеличение количества эквивалентов катионов Ca2+ в 100 г почвы в 3 раза и катионов Mg²⁺ в 2 раза.
Вывод:в результате орошения в почве увеличивается количество катионов Ca²⁺ иMg²⁺ в 3 и 2 раза соответственно.
Определение натрия и калия в водной вытяжке и колодезной воде
Пламенный фотометр настраиваем на изменение концентрации натрия или калия в соответствии с инструкцией по его эксплуатации.Вода, используемая для полива, содержит катионы Na+ (13мг/экв/л) и K⁺ (0,15мг/экв/л). Наблюдаем увеличение количества эквивалентов Na⁺ и K⁺ в 3 раза после полива колодезной водой.
Вывод: в результате орошения в почве увеличивается количество катионов Na⁺ иK⁺ в 3 раза.
Определение иона сульфата
Количество эквивалентов сульфат ионов определяем по разности количества эквивалентов между суммой катионов Ca²⁺,Mg²⁺,Na⁺, K⁺ и суммой анионов HCO₃^-,Cl^-.Колодезная вода содержит анион SO₄^2-в количестве 46,2мг/экв/л. После полива этой водой наблюдаем увеличение количества эквивалентовсульфат-иона в 100 г почвы в 3,3 раза.
Вывод: орошение почвы колодезной водой приводит к увеличению количествасульфат-иона более чем в 3 раза.
Определение плотного остатка вытяжки и общей минерализации воды
В образце почвенной вытяжки без полива плотный остаток составил 0,01% (<0,3%), что свидетельствует о незасоленности почвы. После полива плотный остаток составил 0,36%, что указывает на слабое засоление почвы (0,3-1,0%). Высокая общая минерализация колодезной воды (3800мг/л) связана с большим содержанием сульфатов (2218 мг/л), которые наименее вредны для растений.
Вывод:орошение приусадебного участка колодезной водой приводит к слабому засолению почвы, на почве остаются «седые» полосы.
Определение щелочной характеристики воды
Полученные результаты указывают на то, что в колодезной воде ионов Na+ больше, чем ионов Cl⁺, но меньше, чем ионов сильных кислот. Значит, присутствуют хлорид и сульфат натрия. Ирригационный коэффициент вычисляем по формуле:К=288/(Na+4Cl) =288/(13+4*4,3) = 9,5
Вывод: вода вполне удовлетворительна для полива, но необходимо предупреждать постепенное накопление щелочей в почве.
Установление опасности возникновения солонцеватости в орошаемой почве
При оценке возникновения солонцеватости в почве необходимо учитывать соотношение в колодезной воде катионов натрия и кальция (магния). При отношении Na/(Ca+Mg)>2 появляется опасность возникновения солонцеватости в орошаемой почве.
Na/(Ca+Mg)=(13мг/экв)/(25мг/экв+ 18,5мг/экв)=0,3(<2)
Вывод: возникновения солонцеватости в орошаемой почве нет.
Выводы по работе
1.Мы установили, что полив колодезной водой приводит к слабому щелочению почвы, так как вода имеет слабощелочную среду (pH 7,6). Орошение способствует увеличению в почве количества
эквивалентованионовHCO₃^-, Cl^-, SO₄^2- и катионов Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺.Анионы CO₃^2-не обнаружены. 2.В результате систематического орошения в почве постепенно могут накапливаться соли. Высокая общая минерализация колодезной воды (3800мг/л) связана с большим содержанием сульфатов (2218 мг/л), которые наименее вредны для растений.
3.По содержанию хлористых и сернокислых солей натрия и их соотношению (щелочная характеристика воды) – вода вполне удовлетворительна для полива. Ирригационный коэффициент – 9,5. Но необходимо предупреждать постепенное щелочение почвы.
4.По соотношению катионов натрия к сумме катионов кальция и магния опасности возникновения солонцеватости в орошаемой почве нет (<2).
Список использованных источников информации 1.Радов, А. С. Практикум по агрохимии [Текст] : [по агр. спец.] / А.С. Радов, И.В. Пустовой, А.В. Корольков; под общ.ред. А.С. Радова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Колос, 1978. - 851 с.
2.Самохвалов, С. Г. Методические указания по проведению анализов почв в зональных агрохимических лабораториях/ С. Г. Самохвалов, А. Н. Орлова. - М.— 1977. — 95с.
3.Минеев, В.Г. Агрохимия/В.Г.Минеев. – М.: МГУ, Колос, 2004. – 720с.
4.Смирнов, П. М. Агрохимия/ П. М. Смирнов, Э. А. Муравин — М.: Колос, 1981. — 319 с.
5.Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО / Источник: http://www.gosthelp.ru/gost/gost29278.html
См. также

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников X Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»