Colegiul Tehnic“Gheorghe Cartianu” Piatra Neamţ
Proiect pentru Examenul de certificare pentru obţinerea certificatului de calificare profesională de nivel 3. Specializare: Tehnician
ecolog şi protecţia calităţii mediului
Îndrumător:
Candidat:
Ursache Alina Călin
Istrate Pavel-
2011 1
Determinarea unor caracteristici fizice şi a conţinutului în microelemente pentru solul de pădure
2
CUPRINS Argument............................................................................... .....................4
Cap.I. Structura şi compoziţia solului 1.1.Faza solidă a solului..........................................................................................6 1.1.1.Componenta minerală a solului..................................................................6 1.1.2.Componenta organică a solului.................................................................7 1.2.Faza lichidă a solului........................................................................................8 1.3.Faza gazoasă a solului................................................................................... .8
Cap.II.Proprietăţile fizice ale solului 2.1.Temperatura solului........................................................................................9 2.2.Umiditatea solului...........................................................................................9 2.3.Densitatea solului............................................................................................9 2.4.Permeabilitatea solului.................................................................................10 2.5.Capilaritatea solului......................................................................................11
Cap.III. Procesele de reţinere a substanţelor in sol 3.1.Capacitatea de reţinere mecanică..........................................................12 3.2.Capacitatea de reţinere fizică....................................................................12
3
3.3.Capacitatea de reţinere biologică..............................................................12 3.4.Capacitatea de reţinere chimică................................................................13 3.5.Capacitatea de reţinere fizicochimică......................................................13
Cap.IV. Recoltarea solului pentru analiză 4.1.Instrumente utilizate în recoltarea solului.....................................................14 4.1.2.Recoltarea probelor de sol.........................................................................14 4.1.3.Fregvenţa recoltării......................................................................................14 4.1.4.Transportul si păstrarea probelor................................................................15 4.1.5.Fişa de recoltare..........................................................................................15
Cap.V. Principii teoretice despre analizele efectuate 5.1.Determinarea permeabilităţii........................................................................15 5.2.Determinarea umidităţii..................................................................................16 5.3.Determinarea capilarităţii...............................................................................16 5.4.Dozarea amoniului Cl......................................................................................16 5.5.Dozarea cationului Ca....................................................................................17 5.6.Dozarea Mg......................................................................................................18 5.7.Rezultate experimentale.................................................................................20
4
Cap.VI. Măsuri de SSM şi PSI în laborator ...............................20 Cap. VII. Bibliografie................................................................
......23
“Cea mai preţioasă bogăţie naturală este fără îndoială solul” Jean Dorst.
Argument Solul are o influenţă deosebită asupra sănătăţii omului, fiind într-o strânsă corelaţie cu clima unei regiuni prin configuraţie, natură şi structură. Calitatea lui depinde de formarea si protejarea surselor de apă de suprafaţă si a celor subterane, având un rol hotărâtor în amplasarea si dezvoltarea aşezărilor umane. 5
Alături de alţi factori naturali, solul participă la ciclurile vitale caracteristici ecosistemelor: ciclul energiei, ciclul apical elementelor biogene. Prin natura lui, solul are proprietăţi deosebit de importante pentru biosferă. Ca suport şi mediu de viaţă pentru plantele superioare, solul este unul dintre principalii depozitari ai substanţei vii, vitale: carbon, azot, calciu, fosfor, potasiu, sulf. Solul reprezintă colectorul final al tuturor aporturilor naturale sau/şi antropice, exceptând cazul când este supus unei poluări excesive, solul reglează compoziţia chimică a apelor proaspete, asigurând un mediu corespunzător pentru desfăşurarea vieţii acvatice. Datorită fertilităţii, solul constituie principalul mijloc în agricultură. El are un rol important in dezvoltarea vegetaţiei pământului atât de utilă purificării atmosferei şi creatoare de frumos. Solul, odată distrus, nu se mai reface aşa cum a fost, deoarece nu se pot reface condiţiile şi istoria formării lui. Solul este cel de-al treilea factor de mediu ce trebuie protejat. Importanţa protejării lui este evidentă, dacă ne gândim că el este factorul principal în asigurarea hranei oamenilor, animalelor şi plantelor. Deosebit de importantă pentru menţinerea echilibrului ecologic este capacitatea solului de a forma un tampon contra diverşilor poluanţi agresivi, ca şi contra agenţilor patogeni si dăunătorilor de natură vegetală. O supraveghere atentă a solului poate avea ca rezultat o bună dezvoltare a vieţii pe Pământ. Am ales ca temă “Determinarea unor caracteristici fizice şi a conţinutului în microelemente pentru solul de pădure ”, din următoarele considerente:
prin realizarea acestei lucrări mi-am verificat capacitatea de analiză şi sinteză a materialului documentar precum şi cea de generalizare. Cunoştinţele acumulate îmi pot servi pentru elaborarea proiectului pentru calificarea competenţelor profesionale. -
pentru elaborarea lucrării am parcurs materialul documentar indicat de profesorul îndrumător şi m-am documentat în cadrul Bibliotecii Judeţene şi a Muzeului de Ştiinţe Naturale. -
Cap.I. Structura şi compoziţia solului
1.1.Faza solidă a solului
6
Aproape o jumătate sau chiar 2/3 din volumul solului este reprezentat de material solid. Din acest material, aproximativ 90% este constituit din compuşi minerali(anorganici) şi doar 10% reprezintă material organic.
1.1.1.Componenta minerală a solului Materialul mineral al solului formează scheletul lui sau reţeaua fizica. Particulele minerale individuale ale unui sol sunt formate prin alterarea rocii parentale. Scoarţa terestră este alcătuită din trei tipuri de roci magmatice, metamorfice şi sedimentare. Compoziţia chimică a componentei minerale variază de la un sol la altul în funcţie de rocile de origine, de sol, vârsta lui, vegetaţie, climă, tehnologia de cultură)sol irigat, neirigat, îngrăşat). Analiza chimică a componentei minerale arată faptul că în afară de siliciu şi oxigen, elementul cel mai frecvent este aluminiul după care urmează, în ordine: Mg, Fe, Ca, Na, K. În funcţie de compoziţia lor chimică şi structura cristalină, mineralele au fost grupate în patru clase: sulfuri, halogenuri, oxizi şi hidroxizi, săruri oxigenate.
Clasa sulfurilor: Cuprinde combinaţii ale sulfului cu diferite metale sau metaloizi, reprezentând împreuna sulfaţii, 0.3-0.4% din greutatea litosferei. Cele mai răspândite sunt pirita(FeS 2), blenda(ZnS), galena(PbS). Clasa halogenilor: Alcătuieşte aproximativ 0.5% din greutatea litosferei şi reprezintă combinaţii ale halogenilor cu diferite metale. Cele mai frecvente sunt sarea gemă(NaCl), fluorina(CaFe2), sivina(KCl). Clasa oxizilor şi hidroxizilor: Constituie 17% din greutatea litosferei, cei mai răspândiţi fiind oxizii de siliciu(cuarţ, calcedonie, opal şi silex), oxizii de fier(aluminiu şi mangan) Clasa sărurilor oxigenate: Cuprinde săruri naturale ale acizilor oxigenaţi: azotaţi(salpetru de Chile- NaNO3 şi salpetru de India – NO3)ş carbonaţi)calciu şi aragonite – CaMg((CO 3)2); sulfaţi(anhidrit – CaSO 4, gips – CaSO4 * 2H2O), fosfaţi(apatit); viviantit; silicaţi; Clasa sărurilor oxigenate reprezintă circa 2/3 din totalul mineralelor componente ale litosferei.
7
1.1.2. Componenta organică a solului Materia organică a solului este alcătuită dintr-un amestec complex de substanţe de provenienţe diferite. În ţesuturile resturilor organice de natură vegetală şi animală ponderea cea mai însemnata o are apa (75-90%), după care urmează numeroşi compuşi organici alcătuiţi din C,H,O= şi N, la care se adaugă cantităţi mici de Ca, Mg, Fe ,K, P, S. Organismele solului care se hrănesc cu materie organică moartă descompun materialul plantelor şi îl amestecă cu solul mineral aproape de suprafaţă. Ca urmare, partea superioară a unui sol este în general mai închisă la culoare decât straturile minerale inferioare. Principalele componente ale materiei organice a solului pot fi clasificate în următoarele grupe: -
celuloză şi hemiceluloză,
-
Lignină şi derivaţi,
-
Proteine,
-
Aminoacizi şi zaharide,
-
Ceruri şi pigmenţi.
Practic, se consideră că materia organică a solului are două componente: humusul şi biomasa.
HUMUSUL reprezintă o sursă de azot pentru nutriţia plantelor. Mai precis, sub acţiunea microorganismelor, ţin anumite condiţii de temperatură şi aeraţie, humusul este transformat treptat până la combinaţii minerale simple. BIOMASA este constituită din substanţe nehumice (lignină, celuloză), resturi de rădăcini în diferite trepte de descompunere, resturi de origine animală, plasma bacteriilor, ciupercilor, actinomicetelor, produşi de metabolism, unii acizi organici eliminaţi de plante.
1.2.Faza lichidă a solului
Denumită impropriu şi soluţia solului, este alcătuită din apa din sol, ce conţine săruri minerale dizolvate, compuşi organo-minerali şi organici, gaze şi particule coloidale.
8
Precipitaţiile atmosferice, apa din scurgeri de suprafaţă, apele freatice etc. Pătrund în sol iar în urma interacţiunii cu faza solidă şi gazoasă a solului, cu sistemul radicular al plantelor şi cu organismele vii care populează solul şi schimbă compoziţia chimică. Faza lichidă reprezintă aproximativ un sfert din volumul solului şi este principala sursă prin intermediul căreia plantele absorb elementele nutritive din faza solidă a solului.
1.3.Faza gazoasă a solului Aerul solului, este acelaşi fel de amestec ca aerul atmosferic. Totuşi, din cauza activităţii biologice, compoziţia aerului din sol poate diferi considerabil de cea a aerului atmosferic. Astfel aerului solului are un conţinut mult mai mare de CO2 decât cel atmosferic ( 3-30 sau chiar până la 100 ml/l), fapt care are un impact semnificativ atât asupra acidităţii solului cât şi asupra chimiei carbonaţilor. Aerul din sol conţine de asemenea concentraţii variabile de NO,NO2,NH3,CH4 şi H 2S provenite din activitatea microorganismelor, în condiţii anaerobe. Toate aceste gaze ocupă spaţiul poros dintre particulele ( granulele) fazei solide, în competiţie cu apa din sol.
Cap.II. Proprietăţile fizice ale solului
2.1.Temperatura solului Temperatura solului reprezintă unul din factorii importanţi pentru activitatea vieţuitoarelor din sol, al cărui optim este 25-35 ºC. În general, temperatura solului este sub aceste limite ,iar activitatea biologică creşte cu creşterea temperaturii. În general, solul este rău conducător de căldură. Diferite tipuri de intervenţii asupra solului antrenează o modificare a regimului său termic. Prin regim termic al solului se înţelege totalitatea fenomenelor de pătrundere, înmagazinare şi pierdere a căldurii din sol sub acţiunea diferiţilor factori.
9
Majoritatea intervenţiilor care sunt destinate să influenţeze comportamentul termic al solului se fac totuşi la suprafaţa acestuia, zonă privilegiată în ceea ce priveşte schimburile energetice şi accesibilitatea.
2.2.Umiditatea solului Umiditatea sau conţinutul în apă al solului, este cantitatea de apă care se află legată în mod fizic de pământ, în momentul când se face recoltarea şi care se evaporă la 105ºC. Umiditatea solului depinde de clima, natura şi înclinaţia solului şi de vegetaţie. Alături de temperatură, umiditatea solului influenţează, în mare măsură, activitatea biologică şi deci posibilitatea de auto purificare.
2.3.Densitatea solului Prin densitatea solului se înţelege masa unităţii de volum a fazei solide. Densitatea solului este influenţată de constituenţii săi şi mai ales, de proporţia cu care aceştia intră în alcătuirea masei solului. Constituenţii minerali imprimă o densitate mai mare pe când cei organici micşorează valorile acesteia. În cazul solului se poate vorbi de o densitate aparentă şi o densitate specifică. Densitatea aparentă reprezintă un indicator al stării de afânare sau compactare a unui sol. Densitatea aparentă este definită ca greutatea unităţii de volum, volumul incluzând şi spaţiul porilor. Densitatea specifică reprezintă numai densitatea părţii solide. Pentru a înţelege semnificaţia aceste mărimi trebuie menţionat faptul că, de exemplu, densitatea specifică medie a solului este de 2,65 g/cm cubi.
2.4.Permeabilitatea solului Permeabilitatea este proprietatea fizică a solului de a fi străbătut de aer şi apă. Permeabilitatea solului pentru aer reprezintă proprietatea lui de a permite circulaţia aerului şi schimbului de gaze dintre aerul din sol şi cel atmosferic. Permeabilitatea pentru aer depinde de granulometrie dar şi de
porozitate. Solurile formate din particule mari(pietriş, nisip), sunt foarte permeabile pentru aer deşi porozitatea lor este redusă.
10
Permeabilitatea pentru apă este însuşirea lui de a lăsa să pătrundă, să
circule şi să treacă apa. Permeabilitatea pentru apă este influenţată atât de granulometrie cât şi de porozitate. Solurile cu porozitate mică sunt foarte permeabile, ele fiind străbătute uşor de apă. Solurile cu porozitate mare (argilă, turbă), sunt mai puţin permeabile: ele reţin apa şi sunt greu străbătute de aceasta. Se consideră că apa din sol se regăseşte aşezată în straturi succesive cunoscute sub denumirea de zonele lui Hoffmann. zona de evaporare este zona superficială a solului supusă permanent fluctuaţiilor, determinate de variaţiile de temperatură ale atmosferei. -
zona de filtrare este zona străbătută de apă dar în care se produce reţinerea diverselor impurităţi conţinute. -
zona de capilaritate este zona în care apa subterană se ridică prin porii solului menţinând o stare continuă de îmbibare. -
zona apei propriu-zise sau a stratului purtător de apă este zona cu o grosime variabilă reprezentând pânza de apă subterană. Sub această zonă se găseşte un strat de sol impermeabil. -
2.5.Capilaritatea solului Capilaritatea reprezintă capacitatea solului de a permite apei subterane să se ridice prin porii săi către straturile superficiale. Capilaritatea este invers proporţională cu permeabilitatea, cu cât solul este mai permeabil pentru apă, cu atât capilaritatea este mai redusă, ea fiind dependentă în primul rând de porozitate. Ascensiunea capilară a apei în sol reprezintă importanţă deoarece asigură aprovizionarea rădăcinilor plantei. Importanţa capilarităţii este legată şi de salubritatea construcţiilor, cu cât solul are o capilaritate mai mare, cu atât apa subterană se poate ridica mai mult prin porii acestuia şi poate trece în porii materialelor de construcţie a clădirilor. De asemenea există o legătură între capilaritate şi poluarea pânzei freatice, prin capilaritate, apa se poate ridica la nivelul puţurilor absorbante, a platformelor de depozitare a reziduurilor etc.
11
Cap.III. Procesele de reţinere a substanţelor in sol Capacitatea solului de a reţine anumite substanţe din soluţia solului se datorează componentei coloidale ( particule cu dimensiuni < 0,2µ) şi pH-ul. Se disting mai multe modalităţi de reţinere a substanţelor de către componenta coloidala organo-minerală a solului.
3.1.Capacitatea de reţinere mecanică Capacitatea de reţinere mecanică este însuşirea solului de a reţine din apa care se infiltrează particulele aflate în suspensie, cu dimensiuni mai mari decât deschiderea (diametrul) porilor solului . Aceasta în însuşire depinde de granulometria solului, de structura şi de porozitatea lui.
3.2.Capacitatea de reţinere fizică Capacitatea de reţinere fizică ( adsorbţie nepolară) este însuşirea solului de a reţine prin fenomene fizice, datorită tensiunii superficiale, atât substanţe gazoase cât şi substanţe dispersate molecular în apă. Datorită tensiunii superficiale de la suprafaţa particulelor de sol, apa le îmbracă sub forma unui înveliş continuu. Ca urmare, diferite substanţe dispersate molecular în apă pot fi reţinute fizic pe granulele de sol. Adsorbţia nepolară poate să fie pozitivă sau negativă. Adsorbţia nepolară pozitivă se referă la reţinerea, la suprafaţa particulelor, a acelor substanţe dispersate în soluţia solului care micşorează tensiunea superficială. Adsorbţia nepolară negativă face ca solul să nu reţină decât în cantitate foarte mică substanţele dispersate: aceasta deoarece ele nu se concentrează în pelicula de apă ce îmbracă particula solidă a solului ci rămân în partea liberă şi cea mai mobilă a soluţiei solului.
3.3.Capacitatea de reţinere biologică Capacitatea de reţinere biologică este însuşirea pe care o are solul de a reţine din faza lichidă, prin intermediul plantelor şi microorganismelor, diferite substanţe sau elemente. Microorganismele folosesc materia organică din sol atât ca material energetic cât şi ca element de construcţie a propriului organism.
12
Azotul, care nu poate fi reţinut în sol prin fenomene fizico-chimice este împiedicat de la spălarea prin reţinere biologică. Tot pe cale biologică sunt reţinute cantităţi importante de fosfor, potasiu şi alte elemente care intră în alcătuirea celulelor vii ale microorganismelor.
3.4.Capacitatea de reţinere chimică Capacitatea de reţinere chimică (adsorbţia chimică, chimiosorbţie) reprezintă însuşirea solului de a permite trecerea ionilor din starea schimbabilă în cea neschimbabilă şi duce frecvent la imobilizarea substanţelor nutritive pentru plante. Reacţia prin care sărurile solubile trec în săruri mai greu solubile sau insolubile( respectiv într-o formă mai puţin asimilabilă) poartă numele de retrogradare. Aceste reacţii de insolubilizare duc la sărăcirea soluţiei solului în anumite elemente uşor asimilabile introduse ca îngrăşăminte. Un exemplu tipic de retrogradare îl constituie insolubilizarea ionului fosforic: câmpurile de valenţă nesatisfăcute ale ionilor de Al3+, Fe2+, Ca2+, Mg2+, K+ etc. ( care există pe suprafeţele de rupere de la periferia particulelor argiloase) pot reţine ionii fosfat din soluţie prin formarea unor compuşi greu solubili aşa cum sunt fosfaţii de fier sau aluminiu. Când prin această transformare rezultă substanţe care au o oarecare solubilitate, fenomenul nu poate fi considerat nefavorabil deoarece, pe măsură ce în soluţia solului scade concentraţia ionilor constituienţi, cantităţi noi de compus se dizolvă şi trec în soluţie, aprovizionând astfel continuu plantele cu necesarul ionic. Reţinerea chimică este caracteristică tuturor ionilor cu excepţia celor care în urma reacţiilor chimice, nu dau combinaţii greu solubile, aşa cum sunt NO3- şi Na+.
3.5.Capacitatea de reţinere fizico-chimică Capacitatea de reţinere fizico-chimică, numită şi absorbţie polară sau cu schimb de ioni, poate lua două forme: absorbţie cu schimb cationic şi absorbţie cu schimb anionic.
Cap.IV.Recoltarea solului pentru analiză 4.1.Instrumente utilizate în recoltarea solului
13
Pentru recoltarea solului în structură artificială se folosesc fie sonde de diferite tipuri în funcţie de adâncimea la care dorim să efectuăm recoltarea şi de natura solului, fie cazmale sau lopeţi cu care se sapă un şanţ până la adâncimea dorită de unde se recoltează apoi proba de sol. Pentru recoltarea solului de la suprafaţă, se folosesc spatule de metal cu ajutorul cărora se raclează suprafaţa solului. Solul se recoltează în recipiente de sticlă sau polietilenă cu gâtul larg şi închidere ermetică, spălate în prealabil cu amestec sulfocromic ( cele din sticlă ) sau cu detergenţi ( cele din polietilenă ). Se clătesc bine cu apă de robinet, apă distilată şi bidistilată şi apoi se usucă.
4.1.2.Recoltarea probelor de sol Recoltarea solului de la suprafaţă se efectuează după o prealabilă îndepărtare a prafului, rădăcinilor, frunzelor sau a altor reziduuri ce se găsesc pe suprafaţa solului. Adâncimile care se recomandă pentru recoltarea solului sunt: pentru islazuri în contact cu ape reziduale, 5cm; pentru suprafeţe arabile legumicole tratate cu ape reziduale, 20cm; pentru soluri cu puncte contaminate când există bănuiala unei impurificări, 1m. Prelevări la adâncimi mai mari sunt necesare la contaminările masive sau la solurile extrem de permeabile.
4.1.3.Fregvenţa recoltării Frecvenţa prelevărilor de sol este în funcţie de scopul cercetării ( dacă se urmăreşte autopurificarea şi igienizarea unui sol contaminat, sunt necesare recoltări multiple la diferite etape ).Etapele de recoltare se fixează în funcţie de viteza proceselor care au loc în sol. De asemenea, condiţiile meteorologice impun frecvenţa recoltărilor deoarece acestea implică o modificare în populaţia microbiană a solului.
4.1.4.Transportul si păstrarea probelor Probele de sol recoltate trebuie să fie însoţite de o fişă de recoltare care trebuie să cuprindă: -data când s-a făcut recoltarea ; -localitatea şi denumirea locului de unde s-a recoltate ; -adâncimea la care s-a făcut recoltarea ; -precipitaţiile atmosferice în ziua recoltării ; 14
-scopul analizei ; -numele şi calitatea celui care a făcut recoltarea ; -felul poluării la care a fost supus solul ; Probele recoltate trebuie ferite de acţiunea razelor solare în timpul transportului şi păstrate la frigider cel mult 24 de ore pentru unii indicatori care se modifică in timp cum ar fi: azotul, amoniacul, nitraţii, nitriţii, umiditatea etc.Pentru poluanţii anorganici sau de altă natură care au o persistenţă mai mare în sol, analiza se efectuează pe probe de sol uscat la temperatura camerei. Pentru uscarea solului la temperatura camerei, se întind foi de material plastic pe suporturi sau mese şi apoi se pune solul fărămiţat pe cât e posibil întrun strat nu prea gros într-o încăpere ferită de poluări suplimentare.
4.1.5.Fişa de recoltare
Cap.V. Principii teoretice despre analizele efectuate
5.1.Determinarea permeabilităţii Principiul metodei: se măsoară cantitatea de apă infiltrată printr-o coloană de sol într-un anumit timp. Materialul necesar: tubul lui Wolff – este un tub de 25cm cu o secţiune pătrată, care are latura de 3 cm şi se termină la partea de jos printro prelungire în formă de pâlnie. Modul de lucru: în prelungirea tubulară a pâlniei se introduce vată, iar în forma de pâlnie se pune pietriş sau nisip mare. Apoi se introduce solul pe care dorim să-l cercetăm până la o înălţime de 16 cm. Se toarnă apă o înălţime de 8 cm, menţinând acest nivel cât mai constant. Se fixează tubul pe un stativ, iar la partea inferioară se pune un cilindru gradat în care se prinde
15
filtratul. În momentul când apa începe să picure în cilindru, notăm timpul şi urmărim filtrarea apei prin sol timp de o oră. Rezultatul se exprima în număr de centimetri cubi de apă filtrată întro oră. Interpretarea rezultatelor se face prin comparare pe diferite soluri.
Observaţii: este de preferat să se folosească tuburi de formă circulară şi nu în muchii. Deoarece aşezarea solului nu se face uniform în acestea din urmă.
5.2.Determinarea umidităţii Determinarea umidităţii se face în “situ” sau în sol recoltat. Pentru determinarea umidităţii în “situ” se utilizează metode conductometrice ai căror electrozi sunt introduşi în sol, conductivitatea electrică fiind influenţată de umiditate. Din cauza dificultăţii de obţinere a aparatelor necesare, în practica se foloseşte metoda gravimetrică din sol.
5.3.Determinarea capilarităţii Principiul metodei: determinarea înălţimii la care se ridică apa într-un anumit timp. Materiale necesare: un tub de sticlă cu o lungime de 100 cm şi cu un diametru de 2 cm legat cu tifon la extremitatea inferioară. Se poate folosi şi un set de tuburi în care se pun soluri diferite. Modul de lucru: tubul de sticlă se umple cu sol şi se fixează la un stativ. Capătul inferior se scufundă într-un vas cu apă până la înălţimea de 12 cm. Nivelul apei din vas trebuie menţinut cât mai constant posibil. Se urmăreşte nivelul de ridicare a apei în tub într-un anumit timp. Se măsoară înălţimea coloanei de apă şi rezultatul se exprimă în cm/h sau cm/24h. Interpretarea rezultatului se face prin compararea cifrelor obţinute pe diferite soluri.
5.4.Dozarea amoniului Cl-
5.5.Dozarea cationului Ca 2+
16
Metoda complexometrică pentru determinarea calciului din sol
Principiul metodei: ionii de Ca 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.
Reactivi şi materiale necesare: Complexon III(versenat); EDTAN-n2 0,01M, se cântăresc 3,7226g sare de sodiu a acidului etilendiamnitetra acid(EDTA-Na2) care se dizolvă în câţiva cm cubi apă bidistilată, într-un balon cotat de 1000 cm cubi apoi se completează până la semn cu apa bidistilată; Soluţie de hidroxid de sodiu 2N: se cântăresc 8g hidroxid de sodiu şi se trec într-un balon cotat de 100 cm cubi cu apă bidistilată şi după dizolvare se completează la semn cu apa bidistilată; Clorura de calciu: se cântăreşte la balanţa analitică 1g carbonat şi apoi răcit în exicator. Se trece într-un balon de 1000 cm cubi cu cantităţi mici de HCl 10% până la dizolvarea completă. Se completează cu apă bidistilată până la semn; 1cm cub din această soluţie conţine 0,4008 mg Ca; Indicator murexid: se cântăreşte 0,2g murexid(purpurat de amoniu) şi 20g clorură de sodiu şi se majorează bine până se face o pulbere fină; se foloseşte ca atare; Clorură de potasiu soluţie 1% -
-
Modul de lucru: Se cântăresc 5g sol uscat la temperatura camerei, majorat şi cernut prin sita de 2mm. Se introduce solul într-un pahar Berzelius peste care se adaugă 50 cm cubi soluţie de clorură de potasiu 1%. Se agită cu un agitator magnetic timp de o oră. Se filtrează extractul printr-o hârtie de filtru cu bandă albastră. Din filtrat se iau 5-10 cm cubi. Se diluează cu apă bidistilată până la 50 cm cubi, se adaugă 1 cm cub soluţie de NaOH 2N şi 0,1g indicator murexid. Se titrează cu soluţie de complexon III până ce culoarea virează de la roz la roz violanceu. Factorul soluţie de complexon se determină din 10 cm cubi soluţie de clorură de calciu care se introduce într-un flacon Erlenmayer, se diluează cu apă bidistilată până la 50 cm cubi, apoi se introduc 1 cm cub soluţie de hidroxid de sodiu 2N şi 0,1g murexid. Se titrează cu soluţie de complexon până la virajul roz-violanceu. F=10/n, unde n=cm cubi soluţie de complexon folosiţi de titrare
Calcul: mg Ca/1g sol uscat la 105ºC=N•f•K/G
17
N= cm cubi soluţie de complexon folosiţi la titrarea extractului de sol luat în lucru f=factorul soluţiei complexon 0,01M; D=factor de multiplicare pentru a calcula concentraţia Ca în extractul total de sol K=factorul de corecţie pentru umiditate G=cantitatea de sol luată în lucru în g
5.6.Dozarea Mg 2+
Ionii de Mg ca şi cei de Ca sunt absorbiţi în sol prin reacţii de schimb care se petrec la suprafaţa coloizilor organominerali.
Metoda colorimetrică cu galben de tiazol (titan) Principiul metodei: galbenul de titan având denumirea de bis4,4’[metilbenzotiazol-(1,3)-diazoaminobenzen-(2,3’)] disulfonat de sodiu formează cu hidroxidul de Mg coloidal un complex de absorbţie colorat în roşu. Reactivi şi materiale necesare: Soluţie tampon de acetat cu ph-ul 4,8 după Morgan; se cântăresc 100g de Na(NaCH3-COO•3H2O) şi se trec catitativ într-un balon cotat de 1000 cm cubi cu apă bidistilată(400 cm cubi de apă). Se adaugă 30 cm cubi acid acetic glacial şi se completează volumul până la semn cu apa bidistilată; Soluţie de galben de titan 0,05% se păstrează la rece şi întunericş Cărbune activ(lipsit de Mg)ş Soluţie de hidroxilamină 5%ş se cântăresc 5g hidroxilamină hidroclorică(NH2OH•HCL) şi se trec într-un balon cotat 100 cm cubi cu apă bidistilată. Se completează volumul până la semn cu apa bidistilată; Soluţie de amidon 1%ş se cântăreşte 1g amidon solubil şi se trece întrun pahar Berzelius. Se adaugă câte puţină apă bidistilată, amestecând cu o baghetă până ce amidonul devine o pastă omogenă. Se adaugă apoi 50 cm cubi apă bidistilată fierbinte, agitând continuu. Se mai fierbe 1-2 minute până ce amidonul se dizolvă complet apoi soluţia fierbinte se filtrează printr-un filtru cu o porozitate medie. După răcire se adaugă încă 50 cm cubi apă bidistilată. -
Soluţia de amidon se prepară zilnic: 18
amestec reactiv pentru culoare: la 100 cm cubi de amidon se adaugă 10 cm cubi soluţie de hidroxilamină 5% şi 15 cm cubi soluţie de galben de titan 0,05%. Amestecul de reactivi se face extemporaneu: Soluţie de hidroxid de sodiu 2,5n: se cântăresc 10 g hidroxid de sodiu(NaOH) şi se dizolvă în 100 cm cubi apă bidistilatăş Soluţie etalon stoc pentru Mg: se cântăresc 1,0135g sulfat de Mg(MgSO 4•7H2O) şi se trec cantitativ într-un balon cotat de 100 cm cubi cu apă bidistilatăş 1 cm cub din această soluţie conţine 1 mg Mg: Soluţia etalon de lucru se prepară prin diluarea soluţiei etalon stoc de 50 de ori cu soluţia tampon acetatş 1 cm cub din această soluţie conţine 0,02 mg Mg. -
Modul de lucru: se cântăresc 10g sol uscat la aer, majorat şi cernut prin sita de 2mm şi se introduc într-un pahar Berzelius. Se adaugă 0,5g cărbune activ(lipsit de Mg) şi 50 cm cubi soluţie tampon acetat. Se agită 15 minute cu un agitator magnetic şi apoi se filtrează prin hârtia de filtru cantitativă. Filtrantul obţinut se diluează în raport de 1:5 cu soluţie tampon acetat, deoarece extractul de sol nu trebuie să conţină mai mult de 25 cm cubi peste care se adaugă 10 cm cubi amestec reactiv pentru culoare şi 5 cm cubi de soluţie de NaOH 2,5n. Se agită după fiecare adăugare de reactiv, şi apoi se lasă în repaus 15 minute pentru dezvoltarea culorii. Intensitatea coloraţiei se citeşte la spectofotometru la lungimea de unda de 545mm folosind cuva de 1 cm drum optic faţă de proba martor preparată din 10 cm cubi de soluţie tampon acetat şi celelalte ingrediente ca şi probă. După adăugarea fiecărui reactiv, tuburile se agită bine. Se lasă apoi în repaus 15 minute pentru dezvoltarea culorii şi se citesc la spectofometru în aceleaşi condişii ca şi proba. Cu valorile extincţiilor obţinute pentru fiecare concentraţie se trasează curba de etalonare.
Calcul: mg Mg/1g sol uscat la 105ºC=C•D•K/G•1000 C=concentraţia în µg Mg din proba colorimetrică D=factor de multiplicare pentru a calcula concentraţia Mg în extractul total de sol K=factorul de corecţie pentru umiditate G=cantitatea de sol luată în lucru în g
Metoda prin spectofotometrie cu aborbţie atomică Principiul metodei: extractele de sol sunt pulverizate în flacăra spectofotometrului iar atomii de Mg sunt absorbiţi în flacăra de aer-acetilenă la lungimea de unde de 285,2mm.
19
Reactivi şi materialul necesar: Spectofotometrul cu absorbţie atomică; Lampă catodică pentru Mg; Soluţii etalon (aceleaşi ca la metoda colorimetrică); Reactiv pentru prepararea extractelor de sol ( aceleaşi ca la metoda colorimetrică)ş Mod de lucru: prepararea extractelor de sol se face la fel ca la metoda calorimetrică. Diluarea extractelor de sol se face în aşa fel, încât să nu fie o concentraţie mai mare de 10 µg de Mg/cm cubi. Etaloanele pentru întocmirea scării se prepară din soluţie etalon de lucru în aşa fel încât să obţinem concentraţii între 0,1,2,5,7,9,10 µg Mg/cm cubi. Etaloanele se prepară cu soluţie tampon de acetat. -
5.7.Rezultate experimentale
Cap.VI.Măsuri de SSM şi PSI în laborator
În vederea prevederii accidentelor sunt necesare o serie de măsuri ca:
aprinderea şi stingerea becurilor de gaz se face numai la nevoie ,iar la plecarea din laborator se va verifica atent dacă toate robinetele şi ventilele au fost bine închise; sticlele cu soluţii de uz curent se vor aşeza pe etajere la îndemâna şi într-o ordine dinainte stabilă; pe masa de lucru nu se vor aşeza decât materiale şi aparatură strict necesara efectuării lucrării respective; este obligatoriu spălarea pe mâini după manipularea unor substanţe toxice; sticlele cu soluţii vor fi folosite astfel încât picăturile scurse să nu distrugă eticheta; pentru protejarea acestora, etichetele pot fi acoperite cu un strat subţire de parafină; după utilizare sticla va fi utilizată imediat este foarte periculos a se încerca reactivi la gust;
20
la lucrări şi manipulări la substanţe caustice se vor purta mănuşi dacă este necesară turnarea unei cantităţii mari de soluţie ,se vor purta întotdeauna ochelari pentru a feri ochii de eventuale stropiri care ar provoca accidente grave; bucăţile de substanţe caustice se vor apuca cu un cleşte; dacă se manipulează acizii concentraţi (sulfuric, azotic) aceştia se vor turna încet şi cu atenţie; dacă se varsă pe jos ,se va turna peste nisip ,apoi se spală bine locul cu apă ; în lipsa nisipului se va spăla de la început cu cantitate mare de apă dar cu multă atenţie ,pentru a evita stropi cu acizi; dacă se identifică un reactive după miros ,nu se miroase direct de gâtul flaconului, ci se scoate dopul cu grijă şi se vântură puţin cu mâna deasupra flaconului deschis, apoi se astupă imediat din nou flaconul; damigenele cu acizi concentraţi ca şi buteliile cu gaze sub presiune se păstrează în camere separate deoarece o defecţiune oarecare poate duce la accidente destul de grave; Organizarea locului de muncă:
Cuprinde totalitatea prevederilor cu privire la ansamblarea, iluminatul şi aerisirea laboratorului. Măsurile luate cu privire la înzestrarea şi întreţinerea meselor de lucru al elevilor, fapt pentru care se impun următoarele: lucrările de laborator se execută cu cantităţile şi concentraţiile precise de metodele de lucru piesele componente ale instalaţiei şi aparaturi care se asamblează trebuie bine fixate pe suporţi; legăturile între piese şi aparate trebuie să fie scurte, uşor de înlocuit şi rezistente la condiţiile de lucru şi la specificul substanţelor manipulate; starea aparaturii se controlează înaintea începerea lucrării; lucrările cu substanţe nocive şi acizii concentraţi ce se găsesc în vase deschise trebuie făcute numai sub nişă; introducerea unei substanţe în sticle sau vase se face numai după ce vasul respectiv a fost etichetat; se interzice spălarea vaselor cu nisip, pentru că aceasta zgârie sticla care apoi plesneşte foarte uşor la încălzire; vasele de laborator nu pot fi utilizate pentru băut şi mâncat; este interzis să se aplece asupra vasului în care se fierbe un lichid pentru a evita stropirea cu picăturile lichidului; pentru a mirosi o substanţă, gazela sau vaporii trebuie îndepărtaţi spre manipulant numai prin mişcarea mâinii fără a se alpaca capul şi fără a inspira adânc în plămâni; pipetarea lichidelor toxice sau chimic agresive se va face cu pipete speciale cu bulă şi se va trage lichidul cu o pară de cauciuc; toţi compuşi organici ce conţin CaHOH trebuie manipulaţi cu atenţie cu cât procentul în oxigen şi azot este mai ridicat;
21
dacă substanţele oxidante ( apă oxigenată, acid azotic, acid percloric ) trebuie manipulate cu atenţie.
Bibliografie 22
Sergiu Manescu Manole Cucu 1978
“Chimia sanitară a mediului” Editura MEDICALĂ, Bucureşti,
Mona Ligia Diaconescu şi Sandu Vişan nconjurător:Poluare şi protecţie“
“Mediul
Anca Anghelescu ECONOMICA
Editura
Cristina Alpapi
23
