Способ извлечения гумусовых веществ из почвы

СО)ОЗ СОВЕТСНИ)(ШЗВаООИНииРЕСПУБЛИН 09) (1)ЗСЮ 6 01 й 33 24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамени почвенный институт им. В.В.Докучаева(56) 1. Кононова М.М., Вельчикова Н,П. Ускоренные методы определения состава гумуса минеральных почв. - Почвоведение 1, 1961, 9 10 с. 75-872; Орлов Д.С., Гришина Л.Ь, Практикум по химии гумуса, М., изд-во ИГУ, 1981, с, 119-128 (прототип) .(54) (57) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПОЧВЫ включающий декальцирование пробы почвы раствором минеральной кислоты, многократное вытеснение гумусовых веществ раствором едкого натра,осаждение коллоидов насыщеннымраствором сульфата натрия, центрифугирование,отделение гуминовых кислот от фульвокислот добавлением минеральной кислоты, о .т л н ч а в щ и й с я.тем, что, с целью более полного и быстрого извлечения гуминовых кислот и одно-. временного количественного выделения фракции гминоглинистых веществ из почвы, вытеснение гумусовых и гумино-глинистых веществ из почвы осуществляют в сочетании с одновре. менной или последовательной обработ кой ультразвуком при частотее 75-85 кГц и можности излучателя 18"22 Вт в течение 9-11 мин за один прием до полного извлечения фракций.Изобретение относится к сельскому хозяйству и касается биохимии, Физико-химии, химии, физики почв и охраны окружающей среды. Оно может быть использовано,в почвенно-агрохимических исследованиях.Известно применение для экстракции гумусовых кислот из почвы водного раствора пирофосфата натрия с рН 12-13 1 3.Недостатками данного способа являются нецелесообразность применения для почв, содержащих в заметных количествах подвижные Формы соединений железа, которые взаимодействуют с пирофосфатом натрия и тем самым снижают реакционную способность раствора - вытеснителя гумусовых кислот; трудность очистки получаемых препаратов гумусовых кислот от аниона РО. , переход в вытяжку гумусовых кислот иной природы, нежели в вытяжку раствора 0,1 н, ИаОН.Известен способ экстракции гумусовых веществ из почвы, включающий декальцирование пробы. почвы раствором,минеральной кислоты, многократное вытеснение гумусовых веществ раствором МаОН, осаждение коллоидов насыщенным раствором сульфата натрия, центрифугирование и отделение гуминовых кислот от фульвокислот добавлением минеральной кисло-. ты Г 22.Недостатком способа является невысокий, полуколичественный выход гумусовых кислот, что вызывает необходимость работы с большими на,весками почвы (1-3 кг) и с большими объемами вытяжки (20-30 л) . Кроме того, выделение гумусовых кислот 40 протекает в течение нескольких суток, что может вызвать их химическую деструкцию. Наконец, в прототипе не представляется возможным выделение фракции гуминоглинистых веществ. 45. Цель изобретения - более полное и быстрое извлечение гуминовых кислот и одновременное количественное выделение фракции гуминоглинистых веществ из почвы, 50 1 О Поставленная цель достигается тем, что вытеснение гумусовых и гуминоглинистых веществ иэ почвы осуществ-ляют в сочетании с одновременной или последовательной обработкой ультразвуком при частоте 75-85 кГц и мощности излучателя 18-22 Вт в течение 9-11 мин эа один прием до полного извлечения фракций.П р и м е р. Исследования выпол- бО няют с образцом, взятым иэ гор.А(0-15 см) краснозема типичного тяжелосуглинистого, сформировавшегося вблизи с. Анасеули (Аджария).на эебровидных глинах, под.пологом ф 65 порослевого буково-грабового леса. Воздушно-сухую навеску образца массой 30 г слегка растирают в фарфоровой ступке, отбирают пинцетом корешки, пропускают через сито в 1 мм, декальцируют раствором 0,1 н. НСР, отмывают от СГ , высушивают при 40-50 С, вновь растирают и просеивают через сито в 110 мкм. Из этой пробы берут две навески по 5,1 г.Иэ первой навески первоначально извлекают гумусовые кислоты по прототипу следующим образом. К навеске приливают сначала 10 мл раствора 0,1 н. ИаОН, а через 20-30 мин после смачивания пробы объем суспензии доводят тем же раствором до 100 мл и оставляют на 18-20 ч. Образовавшуюся темноокрашенную суспензию сливают в приемник и проводят операцию экстракции еще 5 раз. Последняя порция вытяжки оказывается светло-желтой, мутноватой. На 6 обработок расходуют около 500 мл раствора 0,1 н. ИаОН, т.е, соотношение раствор:почва=17-16:1, Общая продолжительность обработки почвы раствором превышает 4 сут. Вытяжку центрифугируют при 6000за 20 мин, к фугату приливают 120 мл насыщенного раствора сульФата натрия, оставляют на ночь дляФобразования осадка коллоидов, вторичным центрифугированием того же режима отделяют раствор гумусовых кислот, объем которого доводят до 1 л дистиллированной водой. К 500 мл этого раствора приливают 430 мл 0,1 н. раствора НС 1 (рН 1,5) и оставляют на ночь. Из раствора выпадает осадок тяжелых гуминовых кислот (ГК), а на его поверхности образуется пленка хлоньевидных сгустков легких ГК.. Легкую Фракцию ГК собирают на стеклянный фильтр путем откачивания раствора Фульвокислот под вакуумом, Обе Фракции ГК переосаждают, отмывают от избытка СГ до рН 6,5 дистиллированной водой при центрифугироваиии и полученные препараты высушивают на часовых стеклах в термостате при 40-50 С. Эти препараты ГК названы исходными.Извлечение дополнительной фракции ГК и Фракции гуминоглинистых веществ из той же пробы выполняют следующим образом. К остатку почвы, помещенному в 200-миллилитровый стакан, небольшими объемами,0,1 н. раствора. ЯаОН иэ центрифужных пробирок переносят осадки, образовавшиеся в ходе первого и второго центрифугирований ватяжки в прототипе. Объем суспензии в стакане доводят тем же раствором КаОН примерно до 100 мл и проводят первый сеанс ее обработки ультразвуком на установке ванночного типа фирмы Культрониксфф(Франция) при мощности излучателя 18-22 Вт, частоте 75-85 кГц в течение 9-11 мин, что является оптимальным режимом для выделения гуминоглинистых веществ, иэ почвы, Образовавшуюся темноокрашенную суспензию отстаивают 15-20 мин и декантацией сливают в приемник, а к почве приливают новую порцию 0,1 н. раствора ИаОН и проводят второй сеанс обработки ультразвуком. Поскольку масса про бы в остатке постепенно уменьшается, то количество проливаемого раствора ИаОН снижают на 5-10 мл в каждом последующем сеансе. Указанные операции выполняют до тех пор, пока не образу ется минеральный осадок, а суспензия становится слабо мутной и слабоокрашенной. Для этого требуется 12 сеансов. При последнем сливании суспензии осадок минералов отделяют декантацией, Этот осадок отмывают от избытка щелочи дистиллированной водой до рН 6,5-7,0, высушивают в термостате и взвешивают, Гуминоглинистые вещества отделяют от раствора гумусо 25 вых кислот центрифугированием при 6000 . за 20. мин, Коллоиды, осажденные раствором сульфата натрия из раствора гумусовых кислот, присоединяют к основному осадку гуминоглинис- З тых веществ, которые отмывают до рН 6,5-7,0 при центрифугировании, затем переносят в фарфоровые чашки и высушивают. Окончательную очистку гуминоглинистых веществ от минералов проводят с использованием тяжелой жидкости. Осаждение дополнительной фракции ГК и их отделение от раствора ФК проводят так же, как и в прототипе. В дополнительной фракции ГК подфракция легких ГК практически 40 отсутствует.Из второй декальцированной пробы препараты ГК и фракции гуминоглинистых веществ извлекают следующим образом, К навеске почвы приливают 45 100 мл 0,1 н. раствора ИаОН иполученную суспензию обрабатывают ультразвуком на установке ванночного типа фирмы фКультроникс (Франция) при мощности излучателя 18-22 Вт, 5 О частоте 75-85 кГц в течение 9-11 мин Образовавшейся темноокрашенной суспенэии дают отстояться 15-20 мин и декантацией сливают ее в приемник, а к пробе приливают примерно 95 мл 0,1 н, раствора ИаОН и повторяют укаэанную операцию. Далее поступают так же, как и при извлечении дополнительной фракции ГК и гуминоглинистых веществ из первой навески, Подфракцию легких ГК собирают на стеклянный фильтр при откачивании раст-вора К под вакуумом. Всего выполняют 12 обработок, общая продолжительность экстракции составляет 7 ч.Выход гуминовых кислот приведенв табл. 1. Эти данные показывают,что предлагаемый способ позволяетдополнительно зкстрагировать значительные количества ГК, которые превышают 1/3 массы исходных ГК, выделенных по прототипу, Дополнительнаяфракция ГК отличается от ГК прототипа по элементному составу (табл. 2)они обогащены углеродом, водородом,т,е, содержат повышенное число группСН, но отличаются меньшим содержанием кислорода. Данные позволяют предположить, что природа дополнительновыделенной фракции ГК несколько иная,чем природа ГК прототипа,Преимуществом предлагаемого способа является количественное выделениефракции гуминоглинистых веществ. Обнаружено, что на нх извлечение заметное влияние оказывает техника экстракции: наиболее полный их выход про-,исходит в варианте а (изначальнаяобработка ультразвуком почвы в 0,1 йрастворе ИаОН). Можно полагать, чтопредварительная обработка почвы одним раствором 0,1 н. ИаОН оказываетзакрепляющее воздействие на исходную пробу, после которого обработкаультразвуком в том же растворе ИаОНне позволяет выделить определеннуючасть гминоглинистых веществ.Технико-экономическая эффектив"ность способа заключается в болеебыстром (примерно в 10 раз) и болееполном (на 35-40 относительных)извлечении гуминовых кислот, получении дополнительной фракции ГКособой природы, одновременном количественном выделение фракции гуминоглинистых веществ, возможности исследования малых помассе проб почвыс целью получения препаратов ГКв количествах (десятки-сотни мг),достаточных для выполнения анализовпо их диагностике, более глубоком иполном познании природы гумусовых игуминоглинистых веществ, ответственных за почвенное плодородие, котороерегулирует уровень урожайности сельскохозяйственных культур.1076829 Т а б л и ц а 1 Реэулътаты сравнителъного определения содераания гуминовых кислот, извлеченных по прототипу и по предлагаемому способам, а такае фракции гуминоглинистых веществ, выделенных по предлагаемому способу - варианты фс и 8 - из гор. А(0-15 см) :краснозема (Адаария) (воздушно-сухая навеска) (по варианту 8 . данные по дополнительной фракции гуминовых кислот) с 1 5,2474 99,7 Не выд ляютс е выдеявтся 1,70 0,2020 9,8 11,82 0,184,5 10,0 10 01076829 Продолжение табл. 1 ВариантПовторность1 5,2474 38,9 Не выделены 0 8936 31915 100,00 0,745,0900 38,2 17 у 03 60,82 0,9167 3,4978 100,00 0,754,9762 38,1 68,72 18,01 0,9345 3,4873 100,00 0,77 18,78 70,08 38,4 0,9150 3,3939 0,75 17,94 66,54 0,25 0,01 0,10 0,021 , 0,174 0,436 2,2 Р,0,7 3,0 1,3 Таблица 2 Результаты сравнительного определения элементного состава ГК (тяжелая подфракция), извлеченных по прототипу и по предлагаемому способам - варианты а и .6 - иэ гор. А(0-15 см) краснозема (Аджария) ( на безвольную, безводную пробу, Ъупо варианту б данные по дополнительной фракции ГК) Прототип Повторяемость1 4,53 51,82 9,55 49,22 . 4,30 4,28 48,96 0,00 4,37 0,381 0,660 0913 0,080 0081 1,074 1,582 0,139 0,140 1,859 3,2 4,5 3,3 3,2 6,5 2,6 1 8 1 9,1,8 3,7 10 18 10,87 10,20 Дополнительно полученоГК36,86к массе ГКпрототипа 4,44 39,214,21 42,274,19 42,574,28 .41,35 С Н,О Я,139 0,1 3 4,выполнены А,П.Мухиной в институтнической химиным. М.М.Шемякина на анализаторе модели 185-Б фирм Паккард Швейцария и е, Анализы биооргаЗйкав 39/42 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам иэобрет 13035, Москва, Ж, 23 Подпиого комитета СССРний и открытийаушская наб., д. 4/5 ое филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Предлагае Вариант 4 Повторяемость1 14,09 1250 7,43 27,71 7,08 31,35 31 2,1 8 1