Д. С. ОРЛОВ
Л.А.ГРИШИНА
.

Д. С. Орлов, Л. А. Гришина
Практикум
по химии
гумуса
Допущено Министерством высшего и
среднего специального образования
СССР в качестве учебного пособия для
студентов-почвоведов университетов и
сельскохозяйственных институтов
Издательство
Московского университета
1981

УДК 631
Орлов Д. С, Гришина Л. А.
Практикум по химии гумуса: Учеб.
пособие. — М«: Изд-гао Моск. ун-та, 1981. 272 с,
с ил.
/В пособии излагаются вопросы отбора материала для
анализа в полевых условиях, методы расчета содержания и
запасов гумуса, система основных аналитических методов
определения углерода, азота, фосфора и серы. Предлагаются
методы современного анализа элементного состава и
оптических свойств органических веществ /почв Рассматривается
©опрос о фракционировании гумусовых веществ методом гель-
хроматографии, а также приводятся система показателей гумус-
iHoro состояния почв и связь его с биоклиматической
обстановкой
Для студентов университетов и сельскохозяйственных инстл-
тутов, а также аспирантов, научных работников, почвоведов и
агрохимиков
Рецензенты:
кафедра почвоведения Воронежского гос. ун-та,
докт геол -минерал, наук, проф. Н. И. Горбунов
40304—080
О 167—81 3802000000
077(02)—81 ooV*uw ™
/7i\ Издательство Московского университета, 1981 г.

Введение
Исследования почвенного гумуса проводятся при
решения почти всех задач, которые стоят перед
почвоведами. Наиболее простые показатели — содержание
гумуса, его запасы и распределение по профилю —
используются при определении генетической
принадлежности почв, в качестве классификационных и
диагностических признаков, для оценки , потенциального
плодородия и качества почв. В тех же целях стали
широко применяться результаты анализа группового и
фракционного состава гумуса. Многие гипотезы и
теории генезиса почв учитывают или даже основаны на
реакциях взаимодействия гумусовых веществ с
минеральными составляющими почв и почвообразующих
пород и на их миграции в Почвенном профиле.
С содержанием и составом гумуса тесно связаны
важнейшие морфологические признаки и физические
свойства почв: окраска, структурное состояние,
теплоемкость и теплопроводность, водоудерживающая
способность. В гумусовых горизонтах более 90% всего
азота находится в форме органических соединений;
такими же формами часто представлена большая часть
фосфора, серы, значительная доля калия, ряд
микроэлементов. Поэтому оценка обеспеченности растений
элементами минерального питания -и азотом, прогноз
использования растениями элементов питания из почвы
и удобрений HfiL могут быть правильными, если в них
не введены параметры гумусного состояния почв.
Очень важная особенность гумуса состоит в его
способности придавать почве своеобразную буферность по
отношению к влиянию различных факторов среды.
Благодаря высокой емкости поглощения гумусовые
вещества способны поддерживать во многих почвах
3

сравнительно стабильный уровень активности
щелочноземельных катионов. Высокая емкость и
слабокислотные свойства гумусовых кислот обеспечивают высокую
буферность по отношению к кислотно-основным
взаимодействиям. То же можно сказать и по отношению к
физическим параметрам. Гумус позволяет применять
высокие и сверхвысокие дозы удобрений,, а гумусовые
вещества связывают, переводят в неактивное состояние
многие элементы, в частности тяжелые металлы,
поступающие в почву в результате техногенных
загрязнений и оказывающие токсичное воздействие на
почвенную биоту. Продуктивность почв с оптимальным
содержанием гумуса меньше зависит от неблагоприятных
погодных условий, чем почв малогумусных.
Полезные свойства гумуса можно эффективно
использовать в практической работе, если почвовед
располагает данными не только о содержании и составе
гумуса, но и о принципах строения гумусовых кислот,
их реакционной способности, количестве
функциональных групп, константах их диссоциации и т. п.
Соответствующие методы определения прочно вошли в
практику почвенно-химических лабораторий. К настоящему
времени благодаря работам советских ученых И. В.Тю-'
рина, М. М. Кононовой, В. В. Пономаревой, Л.
Н.Александровой, С. С. Драгунова, В. И. Касаточкина,
С. А. Алиева, И. Д. Комиссарова, О. Б. Максимова,
А. Ш. Галстяна и зарубежных исследователей Ф. Шеф-
фера, В. Фляйга, Дж. Бремнера, Ф. Стивенсона, К. Ку-
мады, Ф. Дюшофура, К. Боратынского, 3. Прусинкеви-
ча, М. Шнитцера ик других не только разработаны
методы определения всех важнейших характеристик
гумуса, но раскрыты, основные механизмы гумификации
и принципы строения гумусовых веществ, а также
показано, как следует применять результаты
исследования гумуса для решения проблем генезиса, плодородия
и мелиорации почв.
Разнообразие предложенных и используемых на
практике методов очень велико. Изучить или описать
все методы в объеме краткого руководства к
практическим занятиям невозможно.
Обычная схема организации научного исследования
такова: сначала выбирается актуальная (важная для
современности) тема исследования, позволяющая ре-
4

шить фундаментальную теоретическую проблему или
практически важную задачу; разрабатывается
программа и план исследования, затем подбираются
адекватные методы исследования и соответственно
лаборатория оснащается необходимыми приборами и
оборудованием. Внедрение современных, инструментальных
методов оправдано только тогда, когда они дают
принципиально новую информацию или позволяют
значительно сократить время и затраты на выполнение
исследования. Применение инструментальной техники для
«обогащения» работы в иллюстративных целях
ошибочно и недопустимо.
. В связи с этим в практикуме последовательно
раскрывается решение задач оценки обеспеченности почв
гумусом и азотом, формирования запасов гумуса, его
профильного распределения и типов группового и
фракционного состава гумуса. Описаны приемы выделения
из почвенных образцов препаратов гумусовых кислот,
их очистки и анализа; рассмотрены приемы,
Позволяющие выявить элементы строения гумусовых кислот и
свойств, существенных с генетических и агропроизвод-
ственных позиций.
В руководстве описаны преимущественно т* методы,
которые проверены или разработаны и широко
применяются в лабораториях^кафедр химии почв и общего
почвоведения факультета почвоведения МГУ. Методы,
предложенные различными авторами, даны в том виде,
в каком они были опубликованы; в текст были внесены
только необходимые изменения в целях единообразия
изложения. Большая часть методов успешно
осваивается в общих и специальных практикумах студентами и
аспирантами факультета почвоведения, а также
стажерами и слушателями курсов повышения квалификации.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что многие виды
исследований, особенно анализ лруштового и
фракционного состава гумуса, гель-хроматография, ИКьопектро-
скопия, выделение малозольных препаратов гуминовых
кислот (ГК) и фульвокислот (ФК), требуют от
начинающего исследователя многократного повторения для
получения «авыков, обеспечивающих надежные
результаты.
Авторы выражают глубокую благодарность
сотрудникам кафедр химии почв и общего почвоведения фа-
5

культета почвоведения МГУ Я. М. Аммосовой, О. Н.
Бирюковой, Г. И. Глебовой, Е. Ю. Миланоозскому, Р.М
Окуневой, Н. Н. Осиповой, Н. Л. Сотниковой, Е. В. Фрид-
ланд, Н. Г. Шамину, в течение многих лет
участвующим в проведении практикума и внесшим много нового
и ценного в учебный процесс, в совершенствование
методов и оказавшим большую помощь в подготовке
рукописи и описании ряда задач и приборов.

Глава 1
НОМЕНКЛАТУРА И ТЕРМИНОЛОГИЯ
Органическое вещество почвы представлено ве)сьма
сложной системой специфических (гумусовых) и
неспецифических соединений, находящихся в свободном
состоянии или связанных (химически, адсорбционно) с
минеральными компонентами. Методически удобно
различать в почве три составные части: неорганическую
часть, органическое вещество и живые организмы
(рис. 1). Эти части не изолированы друг от друга] они
находятся в тесном и постоянном взаимодействии!
образуют сложные системы, которые экспериментально
не всегда удается разделить на простые составляющие.
Тем не менее мы должны провести такое мысленное
подразделение, что позволяет обосновать методы
анализа и более ясно представить себе соотношение между
важнейшими группами почвенного гумуса.
Органическая часть почвы объединяет все
органические вещества, присутствующие в пределах
почвенного профиля, за исключением тех, которые
входят в состав живых организмов. Все органические
вещества по своему происхождению, характеру и
функциям довольно четко делятся на две большие группы.
Первую из них «составляют %отмершие части живых
организмов, еще не утратившие своего анатомического
строения; в горизонтах Ai — С это главным образом
остатки корней. Эти компоненты подвергаются в почве
процессу гумификации, 'сущность которого
заключается в формировании особых специфических
гумусовых веществ. Гумусовые вещества вместе с
неспецифическими соединениями, находящимися в свободном
состоянии или в форме органо-минеральных веществ,
образуют почвенный гумус, или перегной.
Неспецифические соединения — очень
важная группа -органических веществ. В нее входят
органические вещества, поступившие в почву из разлагаю-
7

\
\
Неорганическал
часть почву
ПОЧВА
'" 1 "
Органическое
. вещество почвы
f
Живые органнамы
(адафон)
Промежуточные
продукты распада
а гумификации
Прогуминовые
вещества
Гуминовые
кислоты
П
Черные
(серые)
Бурые
ГУМУС
Специфические
гумусовые
вещества
1
Остатки, ие
утратившие
анатомического строения
Гумусовые
кислоты
Неспецифические
соединенна
Гиматомелановые
кислоты
т—г
Н еги дроляауемыи
остаток (гумнн)
L*J фульвокислоты
т~т
Рис. I. Номенклатурная схема гумусовых веществ почвы
щихся растительных и животных остатков, с коряевыми
выделениями и т. п. Частично они могут
образовываться и за счет разложения специфических гумусовых
веществ. К этой группе относятся лигнин, целлюлоза,
протеины, аминокислоты, моносахариды, воска, жирные
кислоты, т. е. практически все компоненты,
составляющие животные и растительные ткани, входящие в
состав прижизненных выделений. Они присутствуют в
свободном состоянии или связаны с минеральными
компонентами почвы.
Неспецифические соединения наиболее быстро реа-
8

гируют на изменение внешних условии, легко
усваиваются и разлагаются микроорганизмами и с этих
позиций представляют активное начало почвенного гумуса.
Специфические гумусовые вещества представлены
тремя важнейшими группами: гуминовыми кислютами,
фульвокислотами и негидролизуемым. остатком]
который часто называют гумином. Термин «гумин» не очень
удачен, поскольку негидролизуемый остаток может
содержать и неспецифические продукты, например ами-
нополисахариды. Надо наполнить, что подразделение
на специфические и неспецифические вещества с позиций
органической химии условно. Гумусовые кислрты —
один из классов органических соединений добольно
сложного строения. Но для почвоведения важно то, что
гумусовые кислоты — это специфический продукт
гумификации, и выделение этой группы позволяет получить
важную информацию о свойствах поч© и
почвообразовательном процессе. |
Специфические гумусовые вещества значительно ус-
стойчивее большинства неспецифических соединений, с
ними связаны многие относительно «консервативные»
свойства почв: запасы углерода и азота, емкость
поглощения, окраска, частично почвенная структура, i
Гумусовые кислоты (ГК) четко выделяются
среди других групп по составу и свойствам,
сравнительно легко идентифицируются (см. с. 252). В их составе
различают гуминовые кислоты, гиматомела-
новые кислоты и фульвокислоты.
Гуминовые кислоты принято подразделять на черные |ГК и
бурые ГК. В черных ГК выше содержание углерода,
выше оптическая плотность, они обычно встречаются в
черноземах, тогда как бурые ГК — в подзолистых
почвах. Термин «черные ГК» был введен И. В. Тюриным;
в зарубежной литературе для обозначения этой
группы используется термин «серые ГК» (Craunumin-
sauren). Но, учитывая приоритет И. В. Тюрина и
реальную окраску кислот этой подгруппы, следует отдать
предпочтение термину «черные ГК».
До сих пор не упорядочено использование термина
«фульвокислоты» (ФК), он применяется в двух
значениях. Во-первых, им обозначают ту сумму
органических веществ, которая остается в кислом фильтрате
после отделения ГК при анализе группового состава

гумуса по И. В. Тюрину. Во-вторых, его используют
для обозначения группы только специфических
гумусовых веществ, легкорастворимых в воде и кислотах и
выделяемых из суммы кислоторастворимой фракции с
помощью адсорбции на активированном угле по Фор-
ситу. Иногда о последних пишут как о «собственно
фульвокислотах». Состав и свойства ФК, выделяемых
по Тюрину и по Форситу, неодинаковы.
Номенклатурная схема, показанная на рис. 1,
лежит в основе метода анализа группового состава
гумуса, но промежуточные продукты распада и прогумийо-
вые вещества отдельно -не определяют. Часть из них
соосаждается с ГК, часть остается в негидролизуемом
остатке, некоторые продукты, вероятно, попадают в
группу ФК. Неспецифические вещества в ходе анализа
подразделяются на несколько фракций. Отдельно
выделяются липиды путем прямой экстракции их спир-
то-бензольной смесью из подготовленной навески
почвы. Часть собственно ФК и некоторые неспецифические
низкомолекулярные соединения переходят в раствор
при обработке почвы кислотой, когда проводится
разрушение карбонатов и удаление поглощенного кальция.
Эту часть иногда обозначают как вещества де-
кальцината. Следовательно, между
номенклатурной схемой и ходом анализа полного соответствия нет.
Номенклатурная схема отражает принцип, положенный
в основу классификации гумусовых веществ, а
аналитически выделяемые группы соответствуют реальным
химико-техническим возможностям, имеющимся в
распоряжении исследователя. К этому надо добавить, что
во многих почвах значительная доля веществ каждой
из групп связана с катионами металлов, образуя
простые или комплексные соли, с полуторными окислами
и с глинистыми минералами. Формы связи ГВ с
минеральными компонентами в номенклатурной схеме не
отражены и составляют предмет фракционного анализа
гумуса.
Общий перечень наименований, или номенклатура,
гумусовых веществ приведен в табл. Ч. Для удобства
пользования указаны не только русские термины, но и
их эквиваленты на английском и немецком языках.
В той же таблице приведены и симврлы,
рекомендуемые для сокращенных обозначений.
10-

s
«s
U
СЛ
2
о
CQ
О
-«
i $£*!•**
1 * <- (_, О (-.
О
о
В
§ а>
ЖсЛ
£
О) <V
•Од tU
о 3 -с
-2 s
.5 «л $
Ёсо
со
Сев
О) СО
й J2 с—
СО О) N g- CUX! 5
3 с
о
CQ
3
О
О
«и
Q
Cf «*
~ *
Ч Си
cd О

Принято сокращенно обозначать не только
термины, но и многие величины, определяемые при изучении
почвенного гумуса. Главные из этих обозначений
приведены в табл. 2.
Таблица 2
Обозначения часто употребляемых величин
Величина
Общее содержание в почве:
органического углерода
органического азота
углерода гуминовых кислот
углерода фульвокислот
углерода декальцината
углерода липидов
углерода негидролизуемого остатка
Отношение количества углерода ГК к углероду
ФК
Оптические плотности ГК или ФК при 1%-ной
концентрации в расчете на вещество
То же, в пересчете на концентрацию по углероду
Коэффициент цветности
Степень окисленности
Символ
Собщ
No6n*
Сгк
Сфк
с„
Сл
Сно
Сгк • Сфк
£1%ГК> £1%фк
£1%С
сг4/6или(г465/65о
0>

Глава 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ПОЧВАХ СОДЕРЖАНИЯ
И ЗАПАСОВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
УГЛЕРОДА, АЗОТА, ФОСФОРА И СЕРЫ
СОЕДИНЕНИЯ УГЛЕРОДА
И ГУМУС ПОЧВЫ
Углерод по распространенности на нашей планете
занимает одиннадцатое место. В земной коре его
количество составляет 0,35%, в живом веществе — около
18% (Виноградов, 1964). Обезвоженная биомасса
наполовину состоит из углерода, но содержание его
существенно варьирует в отдельных видах живых
организмов/ Наибольшая часть углерода земной коры
содержится не в живых организмах, не в горючих
ископаемых, а в известняках и доломитах. Основная
масса органических соединений углерода рассеяна в
глинистых отложениях. За время геологической истории
отложился слой осадков около 100 м, из которых на
органическое вещество приходится 20 м, в том числе на
уголь — 5 см, нефть — 1 мм (Дегенс, 1967).
С углеродом связаны процессы возникновения и
развития жизни и формирования биосферы. Живые
организмы вовлекают минеральные элементы в цепь
непрерывных реакций биогеохимического круговорота.
Продукты метаболизма организмов — активные и богатые
энергией органические и органо-минеральные
соединения.
С появлением жизни на Земле начинается период
становления биосферы, неотъемлемым компонентом
которой являются почвы. Живые организмы в процессе
жизнедеятельности и после гибели оставляют
органические вещества, часть которых поступает в почвы,
природные воды и осадочные породы.,,
Результатом развития органического мира явилось
накопление в земной коре нефти, угля, гумуса,
желтого органического вещества морской воды. Вещества
этих образований различаются по элементному соста-
13

ву, содержанию и качеству функциональных групп, по
степени конденсированности, молекулярным массам и
строению молекул, по их размерам и формам.
Способность организмов к накоплению и
трансформации солнечной энергии привела к образованию
систем, обладающих запасом свободной энергии. В
течение 3—4 лет растительный покров усваивает столько
углерода, сколько его содержится в атмосфере, т. е.
условно можно считать, что за 3—4 года углерод
атмосферы завершает свой цикл. Цикл биологического
круговорота углерода не замкнут. Углерод выходит из
него, часто на длительный срок, накапливаясь в виде
карбонатов, торфов, сапропелей, гумуса и других
органических осадков. В то же время углерод поступает
в биосферу за счет глубинной двуокиси и окиси
углерода. Более динамическая, богатая превращениями
обратимая часть общебиорферного цикла углерода
осложняется целым рядом различных по длительности
и интенсивности циклов второго, третьего и болеб
высоких порядков.
В последние годы в связи с возросшим интересом к
судьбе биосферы в отечественной литературе и за
рубежом появились схемы, систематические и
концептуальные модели круговорота углерода в биосфере и
конкретных природных ландшафтах с количественными
характеристиками отдельных его звеньев (Титлянова,
1977; Болин, 1972; Reiners, 1973) (рис. 2, 3). Многие
характеристики в этих схемах не совпадают. Так,
Болин оценивает бщшассу суши в 450 млрд. т,
Титлянова — в 630, а Рейнерс — в 833 млрд. т. Расчеты
советских и зарубежных исследователей показывают,
что в разных циклах биологического круговорота
участвует около 99% ассимилированного углеррда,
оставшийся 1% ежегодно выходит из биологического
круговорота и поступает в местные водоемы, моря и океаны.
В биологическом круговороте углерода
значительное место принадлежит органическим веществам
почвы» Минерализация последних, в частности, поставляет
в приземные слои воздуха дополнительные количества
С02, необходимые для фотосинтеза.
Гумусообразование очень чувствительно к
изменения^ экологической обстановки. Содержание и запасы
гумуса, его состав не только неодинаковы в почвах
14

Углерод живого
вещества, ?
Атмосфера
С02-С, 670
СН4,3
Углерод мертвого
органического
вещества, ?
S2
Ч .
и
о а
« ев.
0.13

Фотосинтез, 100
Сгорание горючих
ископаемых 3,6
U
Дыхание
растений,
50
Углерод живого
органического ве
щеетва (в
основном раститель
ного), 833
Поток-
детритов,
37 J
Углерод мертво-]
го органического
вещества, 700
Суша
Пресноводные,
330
Осадочные
породы
Поток в
океаны
Выветривание
пород,?
Тропосфера, 610
Стратосфера, 60
СО, 0,3
Поступле
ние с рас-
твором,Ю0
W
Растворимые
потери, 98,2
Чистый при- Верхние
ход, 1,8 слои
Неорганичес- ожеан*
лерод,
'500
Разложение,
35 k
Неорганический
углерод, 35000
|Слой | Л/
смеше-1УглеР°Д
ния,40| мертвого
органи
ческого
вещества,)
1000
Горючие ископаемые,
10000
Рассеянный углерод и углерод.
ные осадки, 20000000
J

Разложение, 5

Седиментация, > 1
Раствор
Рис. 2. -Диаграммная модель глобального цикла углерода
(млрд. т) по Рейнерсу
различных типов и подтипов, но зависят от характера
растительного покрова, особенностей рельефа,
увлажнения. Резко меняется гумусное состояние почв под
влиянием агротехнических' приемов, удобрений,
известкования, при развитии эрозионных процессов. Даже в
пределах . элементарного почвенного ареала
содержание и состав гумуса варьируют, и часто в
значительных пределах. Поэтому результаты изучения гумусона-
15

Рис. 3. Графическая модель функционирования мезофитного
луга на основе углеродного обмена (Титлянова, 1977).
Квадраты — блоки биогеоценоза, стрелки — обменные процессы,
круги — интенсивность обмена углерода (г/м2-год).
/ — площадь, соответствующая среднему запасу углерода —
45 г/м2; 2 — площадь, соответствующая интенсивности
обмена углерода 100 г/м2 сезон (запас углерода в гумусе" до
глубины 1 м равен 120 кг/м2)

копления и, природы гумусовых веществ зависят от
способа отбора образцов почв при полевых исследованиях.
Способ отбора образцов зависит от цели
исследования и характера объекта исследования. Для решения
генетических вопросов, почвенно-геохимических, части
агрохимических вопросов необходимы сведения о
содержании гумуса не только в верхнем горизонте, но и по
всему генетическому профилю почв. При оценке
запасов гумуса, характера распределения гумуса по
профилю почвы, изменения группового и фракционного
состава гумуса образцы отбираются из каждого
генетического горизонта, а в случае большой мощности последнего
берут несколько образцов из одного горизонта. Для
агрохимических и почвенно-картографических целей
иногда бывает достаточно определить гумус в пахотном
или в верхнем генетическом горизонте почв.
Отбору образцов должно предшествовать описание
почвенного профиля и определение его таксономической
принадлежности. Для получения статистически
достоверных сведений о содержании гумуса образцы
отбирают с повторностью, достаточной для статистической
обработки результатов. Установлено, что
варьирование свойств почв в пределах одного контура и одного
поля близко соответствует закону нормального
распределения, а содержание гумуса, групповой состав и
другие признаки часто изменяются в широких
пределах. Например, в дерново-среднеподзолистой почве
содержание органического углерода в пределах одного
поля может колебаться от 0,8 до 1,7%, в
дерново-подзолистой сильноокультуренной почве —. от 3 до 7%.
Коэффициенты варьирования достигают 15—20%.
Следовательно, наблюдаемые в природе изменения состава
и содержания гумуса могут быть достоверны лишь при
достаточно большой повторности отбора проб для
анализов. Особое^значение это приобретает при сравнении
близких вариантов в агрохимических опытах.
Принципы и способы статистических расчетов приведены в
книгах Н. А. Плохинского (1961), П. Ф. Рокицкого
(1967), Е. А. Дмитриева (1974).
В пределах одной природной зоны отбор образцов
следует проводить с учетом ландшафтных особенностей
региона. С этой целью применяют отбор образцов по
геоморфологическому профилю. Собранные образцы
17

должны характеризовать все типичные Ландшафты (и
переходы между ними) в пределах выбранного участка.
На всех важнейших элементах рельефа
закладывают полные разрезы, в межландшафтных переходах
и на перегибах склонов — полуямы. Кроме разрезов и
полуям закладывают прикопки "в двух направлениях:
вдоль профиля между разрезами и перпендикулярно
профилю; около каждого разреза закладывают 4—
6 прикопок. Расстояние между прикопками может быть
от 10 до 50 м и более в зависимости от характера
рельефа. Прикопки должны вскрыть гумусовый профиль.
Образцы из разрезов и полуям отбирают по
генетическим горизонтам (из сер.едины горизонта). В
горизонтах большой мощности и с постепенно меняющейся
окраской выделяют два-три слоя, из которых берутся
отдельные образцы. В прикопках измеряются
мощности верхних двух-трех горизонтов и отбирается образец
из середины гор. А! (Апах). Во всех случаях
отбираются индивидуальные образцы; сбор смешанных образцов
для определения гумуса не рекомендуется. В регионах
с большой пестротой почвенного покрова отбор
образцов следует проводить с учетом этой пестроты. Отбор
образцов целинных по^в имеет ряд особенностей в
зависимости от характера ландшафта.
В тундрах следует учитывать характер
микрорельефа и тип тундровых ландшафтов.- Так, в пятнистой
тундре необходимо брать , образцы по вертикальному
профилю до уровня вечной мерзлоты не в одной точке,
а на каждом элементе микрорельефа: на пятне, валике
и в бороздке; в пятнисто-бугорковатой тундре — на
пятне, бордюре и в ложбине. Обязателен учет
отмершей органической массы на поверхности минерального
профиля почвы.
В лесных почвах наряду с отбором образцов
минерального профиля почвы необходим учет массы
подстилки по подгоризонтам Aol, Aof, Aoh, где они
выражены. Для подгоризонта Aol желателен учет
структурного компонентного состава, т. е. разбор на листву, ветви,
шишки и т. д., и количественная оценка каждого из
компонентов. В степных и пустынных типах почв
учитывают массу степного войлока или других
органических остатков на поверхности минерального профиля.
Масса степного войлока, или растительных остат-
18

ков, в степных и пустынных сообществах, где нет ку-
старников'ых и древесных пород, определяется методом
учетных площадок. В лесах, где из-за неоднородности
фитогенного поля мощность подстилки неодинакова
около стволов деревьев и между ними, для учета
подстилки берут несколько «лент» от одного ствола к
другому или шаблоном несколько проб между соседними
стволами.
При отборе образцов пбчв и подстилок для
определения содержания состава и запасов органического
вещества рекомендуется одновременно измерять
окислительно-восстановительный потенциал, температуру,
влажность и рН почвы. Если эти показатели нельзя
измерить в поле, то влажность и рН можно определить
в лаборатории. Отобранные для определения гумуса
образцы просушиваются в тени до воздушно-сухого
состояния, упаковываются и отправляются в
лабораторию.
При стационарных исследованиях параллельно с
изучением гумусного состояния почв желательны
исследования продуктивности естественных растительных
сообществ или агроценозов. В этом случае Подлежат
учету запасы биомассы, ее видовой состав, структура,
динамика нарастания и отмирания надземной и
подземной масс, оценка величины надземного опада и
корнепада, определение видового состава и биомассы
беспозвоночных и микроорганизмов, обитающих в
почве.
Для оценки интенсивности геохимического потока
углерода следует определить углерод в осадках,
почвенных растворах, лизиметрических водах и
природных водоемах, в которые вклиниваются почвенно-грун-
товые воды. Следует знать содержание углерода не
только в жидком, но и в твердом стоке.
~ В камеральных условиях образцы разбирают, еще
раз подсушивают, записывают цвет почвы
(желательно с использованием атласа Манселла), дополняя тем
самым полевое морфологическое описание почвенного
профиля. Высушенные на воздухе образцы почвы
рассыпают на бумаге, осторожно раздавливают крупные
комки и методом квартования берут среднюю пробу
весом около 100 г. Из этой пробы отбирают корни и
другие слабо разложившиеся органические остатки. Сред-
19

нюю пробу (5—10 г) после тщательного отбора
растительных остатков растирают, просеивают через сито с
диаметром отверстий 0,25 мм и в дальнейшем
используют для определения общего углерода, азота и
гигроскопической влаги.
Для оторфованных или обогащенных грубым
гумусом образцов ход подготовки к анализу несколько
отличается, так как не всегда можно отобрать
полуразложившиеся растительные остатки. Из образцов тунд-
ровух почв или почв слегка оторфованных отбирают
явно не разложившиеся и слабо разложившиеся
корешки и растительные остатки. Органические частицы,
проходящие через сито с диаметром отверстий 0,25 мм и
трудно отличимые от почвенного мелкозема, не
отбирают. Из торфянистых почв и торфа отбирают только
крупные корни и растительные остатки, сохранившие
исходные морфологические признаки • (корни, куски
древесины, шишки и т. п.). Остальную массу целиком
измельчают, и из нее берут среднюю пробу на анализ.
Оставшуюся почву помещают в фарфоровую ступку,
раздавливают агрегаты, просеивают через сито с
диаметром отверстий 1 мм и используют в дальнейшем
для определения липидов, группового и фракционного
состава гумуса.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОЧВЫ
МЕТОДОМ ТЮРИНА
Метод основан на окислении органического
вещества сернокислым раствором бихромата калия, избыток
которого обратно оттитровывается солью Мора.
Содержание углерода определяют косвенно по количеству
хромовой смеси, затраченной на окисление
органического вещества. Фактически ,этим методом определяют
окисляемость гумуса и для пересчета на количество
углерода принимают, что средний cocfae органического
вещества почвы отвечает формуле Сх(Н20)у.
Если рассматривать только окисление углерода, то
реакцию можно выразить уравнением
ЗС + 2К2Сг207 + 8H2S04-* 3C02 + 2K2S04 +
+ 2Cr2(S04)3 + 8HA
20

Обратное титрование солью Мора проходит по
уравнению
К2Сга07 f 6FeS04 + 7H2S04->-Cra (S04), +
+ 3Fe2(S04)8 + K2S04 + 7H20.
Предполагается, что окислительная смесь расходуется
лишь на окисление углерода из расчета 4 окислитель-ч
ных эквивалента бихромата на 1 -моль углерода.
Поэтому если почвы заболочены и содержат закисные
формы железа и марганца, если они засолены,
содержат ионы хлора, то результаты анализа будут неточны
(завышены), так как часть окислителя пойдет на
окисление указанных веществ. Расход окислителя может
быть больше расчетного, если гумусовые вещества
имеют восстановленный характер, или меньше расчетного,
когда атомное соотношение водорода и кислорода в
гумусе меньше 2.
Метод Тюрина очень прост, не требует специальной
аппаратуры и сложных реактивов, им можно
пользоваться даже в полевых условиях. Однако он применим
не для всех почв. Недостатком метода Тюрина можно
считать неполное окисление органического вещества в
оторфованных или обогащенных разложившимися
растительными остатками горизонтах (окисляется в
среднем 90% органического вещества). Для более полного
окисления И. В. Тюрин рекомендовал добавление 0,1—
0,2 г Ag2S04 в качестве катализатора. Тогда
окисляется органического углерода 95—97%, но в практике
массовых анализов катализатор Ag2S04 обычно не
применяют.
Ход анализа
На аналитических весах берут навеску почвы,
подготовленной для определения гумуса и азота. В
зависимости от предполагаемого содержания гумуса
масса навески колеблется от 0,05 до I г.
21

В. В. Пономарева и Т. А. Плотникова (1975)
рекомендовали следующие размеры навесок:
содержание
гумуса, %
<1
1-2
2—4
4—7
7-10
10-15
навеска
почвы, г
1,0
1-0,5
0,5 —0,2
0,2 —0,15
0,15-0,1
0,1 —0,05
При определении величины навески следует
обращать внимание на окраску образца почвы; в
зависимости от окраски навески могут быть следующие (г):
теМно-серая 0,1
серая 0,2
светло-серая 0,3
белесовато- или буровато-серая 0,5
серовато-белесая или бурая 0,7
белесая 1 ,.0
В подстилках или оторфованных горизонтах, где
содержание углерода превышает 10%, навеску не
уменьшают, но применяют больший объем окислителя.
Навеску почвы помещают в коническую колбу
емкостью 100 мл. Из бюретки медленно, равномерно, по
каплям приливат 10 мл 0,4 н. раствора двухромовокис-
лого калия, приготовленного на разведенной (1:1)
серной кислоте. Во избежание разбрызгивания капли
должны стекать по стенке колбы. Параллельно
проводится холостое определение. Все операции выполняют, как
при анализе почвы, только вместо навески почвы
берут на кончике шпателя немного прокаленной пемзы
для равномерного кипения.
Колбы закрывают вороночкой или
пробкой-холодильником и ставят на предварительно нагретую
плитку. С момента появления крупных пузырьков газа
раствор должен умеренно кипеть точно 5 мин.
Соблюдение точного времени необходимо для получения
правильных результатов.
Если в процессе кипения происходит позеленение
раствора хромовой смеси, необходимо повторить
определение, уменьшив навеску почвы или увеличив
количество хромовой смеси, взятой для окисления. По исте-
22

чении времени кипения колбы снимают с плитки и
охлаждают. Воронку или пробку-холодильник, а
также стенки колбы обмывают дистиллированной водой
из промывалки, разбавляя раствор до объема 20—
30 мл.
Перед началом титрования добавляют в качестве
индикатора несколько капель 0,2%-ного раствора фе-
нилантраниловой кислоты. Раствор перемешивают и
титруют 0,2 н. раствором соли Мора до перехода
окраски из вишнево-красной через фиолетовую в
темно-зеленую. Титрование от фиолетовой окраски до зеленой
нужно вести особенно медленно, приливая раствор по
каплям.
Вычисление результатов:
%с= («-*)■»»■-(мхи . 100>
р
где а — количество соли Мора (мл), пошедшее на
титрование холостого < опыта; Ъ — количество соли Мора,
пошедшее на титрование хромовой смеси
анализируемого образца; н. — нормальность соли Мора; р —
абсолютно сухая навеска (г); 0,003 — граммовое
значение миллиграмм-эквивалента углерода.
Для вычисления количества гумуса найденную t
величину надо умножить на коэффициент 1,724,
рассчитанный на основании среднего содержания углерода в
гумусе, равного 58%. В почвах различных .типов доля
углерода в составе гумуса может отличаться от
среднего значения, ич тогда используют
дифференцированные коэффициенты*.
Определение углерода методом Тюрина в
засоленных хлоридами почвах рекомендуется проводить после
отмывки хлоридов. По Бельчиковой, навеску почвы
помещают в стакан, заливают дистиллированной водой,
подкисленной серной кислотой, и неоднократно
перемешивают. Раствор над осадком сливают декантацией и
вновь заливают почву водой, слабо подкисленной
серной кислотой. Операцию повторяют до потери реакции
на С1~. Затем почву переносят в тарированную чашку
и доводят до воздушно-сухого состояния.
Чашку с почвой взвешивают для определения
соотношения веса почвы до отмывания и после него. Поч-
23

ву из чашки измельчают и пропускают через сито с
диаметром отверстий 0,25 мм. Из подготовленной таким
образом почвы берут навеску для определения
углерода методом Тюрина. Присутствие хлора в почве
искажает содержание перегноя, найденное методом
Тюрина, примерно на xh—xk часть от количества хлора в
навеске. Поэтому лишь в сильнозасоленных хлоридами
солончаках хлор влияет на точность определения
перегноя. Предельное содержание хлора, начинающее
влиять на точность метода, — 0,5—0,6%. При
содержании хлора меньше 0,6% можно определять углерод
без предварительного удаления хлоридов.
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА В ПОЧВЕ
ПО ОРЛОВУ И ГРИНДЕЛЬ
Метод объемного определения гумуса по Тюрину,
наиболее часто применяемый в массовых анализах,
достаточно точен при значительной простоте и скорости
определения. Введение фотометрического окончания,
вместо титрования позволяет еще более упростить ход
анализа благодаря тому, что отпадает необходимость
приготовления титрованных растворов вообще, и вместо
титрования измеряют оптическую плотность на фото-
электроколориметре и спектрофотометре.
Предложен ряд вариантов колориметрического и
фотометрического определения гумуса, которые
различаются деталями исполнения. Большинство авторов
прибегают к разбавлению и отстаиванию суспензии
после сжигания гумуса с последующим фотометрирова-
нием в красной области спектра. Окислителем обычно
служит раствор бихромата калия в серной кислоте, но
при разных соотношениях. Поскольку в растворах
серной кислоты образуются ионы три- и тетрахромата
(Сг30ю2"" и Cr4Oi32""), а при разбавлении раствора
происходит их деполимеризация и окраска со временем
(через 2—4 ч) становится более устойчивой, тр фото-
метрирование рекомендуется проводить через несколько
часов после разбавления, что обеспечивает оседание
суспензии и постоянство окраски. Некоторые авторы
24

рекомендуют добавлять сухую соль К2СГ2О7 для
полноты окисления гумуса.
Упомянутые методы мало различаются, варьируя по
количеству и концентрации окислителя, условиям
кипячения (нагревания), конечным объемам раствора и
способам измерения окраски.
Все определение складывается из двух основных
операций: окисления гумуса и фотометрирования (ко-
лориметрирования) окрасок. Окисление гумуса
целесообразно полностью осуществлять по методу Тюрина.
Это обеспечивает сопоставимость результатов,
получаемых объемным и фотометрическим методами. В то же
время количество бихромата, затраченное на
окисление, можно определять любым способом, не нарушая
преемственности данных. Общим недостатком
фотометрических методов является необходимость
приготовления шкалы. Это удлиняет определение и умаляет те
преимущества, которые дает фотометрическое окончание.
Сущность метода заключается в следующем.
При окислении гумуса бихроматом шестивалентный
хром восстанавливается до трехвалентного:
Сг20?~->.2Сг3+.
Окраска чистого раствора бихромата калия
варьирует от желтой (в разбавленных растворах) до
оранжевой. В пределах видимой части спектра раствор
бихромата имеет только один четко очерченный
максимум с Яшах=447 нм (рис. 4). Около 416 нм
наблюдается небольшой минимум, а затем поглощение света
вновь резко возрастает в ультрафиолетовой области. По
мере увеличения длины волны после максимума при
447 нм оптическая плотность быстро падает, достигая
нулевого значения около 570—580 нм. В красном
участке видимой части спектра (580—720 нм) раствор
бихромата практически не поглощает свет.
Спектр поглощения восстановленного хрома Сг3+
резко отличается от спектра бихромата (рис.
4).Максимум поглощения при 447 нм, свойственный бихромату
калия, полностью исчезает. Кривая светопоглощения
круто падает вниз при переходе от ультрафиолетовой
к видимой части спектра и достигает минимума при
25

490—500 нм. Полоса поглощения Сг3+ довольно
широкая, а максимум поглощения приходится на область
584—594 нм, имея среднее значение при 588—590 нм.
500 600
Длина волны, нм
Рис 4. Спектры поглощения
бихромата калия и
сульфата хрома:
/ — К2СГ2О7 в сернокислой
среде, /=0,3 см; 2 —
Cr2(S04)3, /=1 см
500 600
Длина волны, нм
Рис. 5. Изменение
поглощения бихромата при
введении восстановителя:
1 — раствор бихромата; 2—
13 — тот же раствор после
введения возрастающих
количеств восстановителя
Различия в коэффициентах погашения ех для
окисленной и восстановленной форм очень велики. В
области максимума коэффициент погашения бихромата
(рассчитанный на концентрацию, равную 1 мг-экв в
100 мл) равен 0,66, тогда как коэффициент погашения
восстановленного хрома при той же длине волны всего
лишь 0,062, т. е. меньше почти в 11 раз. При 530—
540 нм коэффициенты погашения окисленной и
восстановленной форм одинаковы и все кривые
пересекаются в одной точке (рис. 5).
Анализ спектров показывает, что концентрацию
ионов трехвалентного хрома можно с успехом
определить фотометрически как по максимуму 447 нм (синий
светофильтр), так и в области 590 нм (оранжевый
светофильтр). Первый из максимумов менее удобен,
поскольку оптическая плотность раствора здесь равна
сумме оптических плотностей Сг^О/2"" и _Сг3+, хотя
2S

Последний влияет в йёзйачйтельной степени. Используя
X 447 нм, пришлось бы вести расчет концентрации по
уравнению двухкомпонентных систем, что удлиняет и
вычисления и анализ, так как в этом случае надо
сделать два измерения оптической плотности при разных
длинах волн. Наиболее благоприятна длинноволновая
часть спектра, где поглощение света раствором бихро-
мата практически равно нулю, а ион Сг3+ дает хорошо
очерченный максимум.
Использование области 590 нм дает еще одно
важное преимущество. Измерив оптическую плотность при
.590 нм, мы непосредственно узнаем количество
восстановленного хрома, которое эквивалентно общему
количеству гумуса (восстановителя) в анализируемой
пробе. Таким образом, отпадает необходимость
определения «по разности», а следовательно, и установления
исходного количества бихромата в окислительной
смеси. Более того, благодаря нулевой оптической
плотности бихромата при к 590 нм не нужно титровать
исходную окислительную смесь; хее можно готовить путем
взятия навески соли на технических весах. Раствор
бихромата приливают в этом случае к навеске почвы не
из бюретки, а мерным цилиндром. Это же
обстоятельство позволяет даже добавлять к окислительной смеси
сухую соль, как было указано выше.
Высота максимума, или оптическая плотность, при
590 нм зависит только от количества восстановителя,
введенного в раствор бихромата. Происходящие при
этом изменения спектра показаны на рис. 5. По мере
увеличения количества соли Мора*; добавленного к
окислительной смеси, оптическая плотность в
максимуме с К 590 нм быстро нарастает. В коротковолновой
части спектра (окраска от бихромата) оптическая
плотность, наоборот, снижается, причем от 400 до 580—
585 нм спектр характеризует смешанную окраску
Сг2072"~ и Сг3*, а начиная от 588 нм и выше — чистую
окраску трехвалентного хрома. Суммарная
концентрация может быть определена по длине волны 538 нм,
где интенсивность окраски обеих форм одинакова.
Характер спектров показывает, что наиболее
благоприятна для количественного определения область
588—592 нм, где оптическая плотность максимальная,
а на кривой имеется небольшой горизонтальный уча-
27

сток. Это значительно снижает возможные ошибки за
счет неточного измерения (установления) длины волны.
На рис. 6 показана
зависимость между количеством
добавленного к смеси
восстановителя и оптической
плотностью при 590 нм.
Растворы, содержащие
Сг3+-ион, полностью
подчиняются закону Бугера —
Ламберта — Бэра (БЛБ):
где D — оптическая плот-
*] 1 $,Ч 5 6 *1 Ъ 9 hit ность, С — концентрация
Кт^роц^^шнодитмя, Сг3+-иона, / — толщина
поглощающего слоя (длина
кюветы) в см, а 8590 —
коэффициент погашения при
590 нм. Если концентрацию
восстановителя выразить в
мг-экв на 100 мл раствора,
то можно вычислить коэф-
Рис. 6. Градулровочные
графики для спектр
©фотометрического определения
гумуса (количества
восстановителя) :
/ — прибор СФ-2М, 590 нм;
2 —прибор СФ-2М, 610 нм;
3 — прибор ФЭК, 610 нм;
* —прибор ФЭК, 656 нм;
5— прибор СФ-2М, 656 нм фициент погашения:
емо = -£- = 0,06983 мг-экв-^-см-МОО мл.
с»
Равным образом растворы подчиняются закону БЛБ
при всех длинах волн, больших 590 нм, но уже с
иными значениями коэффициентов погашения.
Фотоэлектроколориметры различных моделей
снабжены светофильтрами, имеющими различные и
неодинаковые значения длины волны в максимуме
пропускания. При работе с фотоэлектроколориметрами
предварительно находят коэффициенты погашения
трехвалентного хрома для используемого светофильтра".
Некоторые значения коэффициентов погашения приведены в
табл. 3.
28

Итак, при любой длине волны от 590 до 660 нм
можно определять количество трехвалентного хроМа
на спектрофотометрах (СФ-14, СФ-18 и др.) или на
фотоэлектроколориметрах, пользуясь одним из
указанных светофильтров. Важно подчеркнуть, что титрова-
Таблица. 8
Коэффициенты погашения растворов Сгг+ при разных
длинах волн, мг-экв~1-см-1 -100 мл
Прибор
СФ-2М
ФЭК-57
в но
0,06983
в«ю
0,06335
0,05509
••■•'
0,02986
0,03068
ние с фенилантраниловой кислотой и измерение
оптических плотностей дают одинаковые количества бихро-
мата в окислительной смеси, что показ^о на рис. 6,
где пунктирной линией отмечено количество соли
Мора, пошедшей на титрование. Во всех случаях эта
линия пересекает перегибы на кривых оптических
плотностей, соответствующих полному превращению иона
Сг2072"~ в Сг3+. После перегиба оптическая плотность
перестает изменяться, так как весь бихромат
восстановлен и дополнительное внесение восстановителя не
может уже вызвать прирост светопоглощения.
Проверка метода показала, что определение гумуса
по Тюрину и измерение его содержания на
спектрофотометре при 590 нм дают хорошее совпадение
результатов. Коэффициенты корреляции результатов,
полученных спектрометрически и объемным методом, очень
высоки и достигают 0,99.
Ход анализа
Берут навеску подготовленной к анализу почвы —
0,3 г; эта навеска пригодна при содержании гумуса от
0,6—0,8 до 12—13%"; при большем или меньшем
количестве гумуса навеску изменяют.
Переносят навеску в коническую колбу емкостью
100 мл, заливают 20 мл 0,4 н. (по бихромату)
окислительной смеси, отмеривая раствор бихромата мерным
29

цилиндром. Осторожно перемешивают содержимое,
закрывают горло колбы маленькой воронкой и кипятят
на электроплитке с толстой асбестовой сеткой точно
5 мин с начала момента кипения.
Смесь охлаждают, переносят в мерный цилиндр
емкостью 100 мл, ополаскивая . колбу дистиллированной
водой, и доводят объем до 100 мл, добавляя воду. Для
ускорения анализа можно разбавлять смесь прямо в
конических колбах. Цилиндр (или колбу) закрывают
пробкой, смесь хорошо перемешивают и оставляют на
ночь. Отстоявшийся раствор осторожно (не взмучивая
осадка) сливают в кювету фотоэлектроколориметра
длиной 3 или 5 см. При содержании гумуса до 6—7%
можно пользоваться кюветой 5 см, при большем
содержании гумуса — кюветой 3 см.
Измеряют оптическую плотность раствора на
спектрофотометре (при 590 нм) или на фотозлектроколори-
метре со светофильтром (610 нм), устанавливая
«нуль» приборов не по воде, а по холостому раствору
(прокипяченный и разбавленный раствор
окислительной смеси).
Содержание углерода рассчитывают по одной из
приведенных ниже формул. Общая расчетная формула
в данном случае имеет вид
D-3-100- f 100 — -^г)
о/г = \ d I
/0^ ех-/т • 1000 • 100
где D — оптическая плотность, г% — коэффициент
погашения, / — длина кюветы в см, т — навеска почвы
в г, d — удельный вес твердой фазы почвы. Численные
коэффициенты учитывают фактор разбавления и
эквивалентный^ вес углерода.
Изменением объема за счет твердой фазы можно
пренебречь при величине навески 0,3—0,5 г. Тогда
получим
Окончательные расчетные формулы получим,
подставляя численные значения г% и /:
30

для спектрофотометров при К= 590 нм:
кювета 3 см, %С= 1,43—;
т
кювета 5 см, %С = 0,86—;
т
для фотоэлектроколориметра, светофильтр с Я=
= 610 нм:
кювета 3 см, %С = 1,82—;
т
кювета 5 см, %С = 1,09 —.
т
В ряде случаев может возникнуть необходимость
уточнения расчётных формул, так как коэффициенты
погашения могут отличаться от значений, приведенных л
табл. 3, и тогда уже нужно вести вычисления по
общему уравнению (см. с. 30), подставляя туда
экспериментально найденные коэффициенты погашения.
Отклонения коэффициентов погашения от
табличных данных могут быть в следующих случаях:
1) при работе на спектрофотометрах с иными
длинами волн, чем указано выше;
2) при работе на фотоэлектроколориметрах,
имеющих светофильтры с иными значениями Аэфг
3) при работе на фотоэлектроколориметрах, если
оптические характеристики светофильтров
изменились (старение, попадание агрессивных
растворов и т. п.).
Новые значения коэффициентов погашения легко
найти по стандартному оттитрованному раствору соли
Мора. С этой целью в серию колб берут по 20 мл 0,4 н.
окислительной смеси (точно отмеряя бюреткой),
кипятят 5 мин и по охлаждении в колбы последовательно
добавляют 1, 3, 5, 10, 25 мл 0,2 н. (титрованного)
раствора соли Мора. Объем раствора доводят до 100 мл
(в мерных колбах), и измеряют оптические плотности
растворов с тем светофильтром, который
предполагается использовать для определения гумуса. Коэффициент
погашения находят по формуле закона БЛБ для
каждого раствора в отдельности, а затем вычисляют
среднее значение.
31

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА
В ПОЧВЕ МЕТОДОМ ТЮРИНА
В МОДИФИКАЦИИ НИКИТИНА
Одним из недостатков метода Тюрина являетсй
нестабильность температуры окисления гумуса при
нагревании. Б. А. Никитин (1972) предложил проводить
сжигание гумуса в сушильном шкафу при 150°, что
повысило воспроизводимость результатов и точность
метода. Одновременное использование спектрофотометри-
ческого окончания по Орлову и Гриндель повышает
производительность в 2—3 раза.
Ход анализа
Из подготовленной к анализу почвы на
аналитических весах берут навеску в зависимости от
предполагаемого содержания гумуса.
Во взятой навеске должно содержаться примерно
1—15 мг углерода, на окисление которого требуется
8—12 мг 0,4 н. раствора хромовой смеси, поэтому после
добавления к навеске 20 мл хромовой смеси и
проведения окисления 8—12 мл ее останется в избытке, что
обеспечит полноту окисления. Меньший остаток
неизрасходованной на окисление хромовой смеси
нежелателен.
Навеску почвы переносят в кол0у на 50 мл и
заливают 20 мл хромовой смеси. Точный объем окислителя
не обязателен. Для приливания можно использовать
бюретку, мерный цилиндр, а при известном навыке
производить приливание «на глаз» из стакана, что не
влияет на результаты анализа. Это связано с тем, что
соединения шестивалентндго хрома обладают
практически нулевой оптической плотностью при Я 590 нм и
не мешают, следовательно, определению трехвалентно-
то хрома в растворе, количество которого эквивалентно
содержанию углерода в почве.
Содержимое колбы осторожно перемешивают,
чтобы на ее стенках не оставалось частиц почвы, и
нагревают 20 мин в сушильном шкафу, предварительно
нагретом до 150—160°. В шкаф одновременно ставят 16—
20 колб, в том числе одну колбу с 20 мл хромовой
смеси («холостая проба»). Колбы ставят в удалении от
32

стенок шкафа на 3—4 см для обеспечения более
равномерного нагрева.
После нагревания колбы охлаждают и содержимое
их разбавляют водой до 50 мл, используя для этого
мерный цилиндр. Дают отстояться примерно в течение
суток, после чего раствор над осадком осторожно
сливают или отбирают пипеткой и измеряют его
оптическую плотность на спектрофотометре или фотоэлектро-
колориметре при % 590 нм. Для сравнения в качестве
оптического нуля используют раствор «холостой
пробы». Лучшие результаты получаются в тех случаях,
когда оптическая плотность лежит в пределах 0,2—0,6.
Содержание углерода находят по калибровочному
графику. Для его построения берут 2,5000 г глюкозы
или 2,3750 г сахарозы и растворяют в мерной колбе
емкостью 1 л; в 1 мл такого раствора содержится 1 мг
углерода.
В пять колб последовательно приливают 2,5; 5,0;
10,0; 15,0; 20,0 мл стандартного раствора глюкозы или
сахарозы. Содержимое колб выпаривают Досуха на
водяной бане, затем в них приливают по 20 мл хромовой
смеси. Одновременно готовят «холостую пробу». Все
колбы помещают в сушильный шкаф. После сжигания
глюкозы содержимое колб разбавляют водой до 50 мл
и через сутки фотометрируют. По найденным
значениям оптических плотностей и известному содержанию
углерода строят калибровочный график, который
проверяют не реже одного раза в 1—2 месяца.
Содержание углерода вычисляют по формуле
' о/оС = -± . 100,
Р
где С — содержание углерода в почве, а —
содержание углерода (г), найденное по графику, р — навеска
почвы (г).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА
МЕТОДОМ КНОППА—САБАНИНА
Метод основан на окислении органического
вещества почвы, как и по методу Тюрина, хромовой смесью
(мокрое сжигание), но в отличие от метода Тюрина,
2 Д С Орлов, Л А Гришина!
33

образовавшаяся при окислении С02 учитывается
весовым способом. Прямое определение выделяющейся
двуокиси углерода делает этот метод применимым для
засоленных и болотных почв. Лишь присутствие
карбонатов в почве вызывает искажение результатов,
поэтому выполнение анализа для карбонатных почв имеет
ряд особенностей (см. с 38). Реакция протекает по
уравнениям, приведенным при описании метода
Тюрина.
Выделяющуюся двуокись углерода улавливают в
трубках с поглотителем и учитывают весовым методом.
В качестве поглотителей применяют раствор едкого
калия, натронную известь или аскарит. Аскарит
(натронный асбест) наиболее удобен, так как он способен
поглощать С02 в количестве до 20^% своего веса, а
полное поглощение двуокиси углерода происходит даже
при токе газа до 500 мл/мин.
Выделяющуюся при окислении гумуса СОг
необходимо очищать от сопутствующих примесей. С этой
целью ставят ряд вспомогательных поглотителей,
рассчитанных на связывание водяных паров и галогенов.
Для поглощения хлоридов используется железная
спираль, очищенная от ржавчины наждачной бумагой и
обезжиренная спиртом или эфиром. Высушенную
спираль помещают в U-образную трубку. Для поглощения
остатков НС1 за U-образной трубкой помещают кали-
аппарат с водным раствором AgNOs или с раствором
Ag2S04 в серной кислоте.
Для поглощения несконденсированных водяных
паров и окислов азота служит калиаппарат с
концентрированной серной кислотой (калиаппар&ты заполняются
жидкостью наполовину).
Очищенная от примесей двуокись углерода
поступает в поглотительные трубки, заполненные на 3/4—
7/8 аскаритом, а на 1/4—1/8 — хлористым кальцием.
Между аскаритом и хлористым кальцием в трубках
делают тонкую прокладочку из ваты. Чтобы избежать
распыления наполнителей, каждое колено
поглотительных трубок также закрывается тонкой прослойкой
ваты.
Поглотительные трубки соединяют * каучуковыми
трубочками таким образом, чтобы конец, заполненный
аскаритом, был ориентирован в колбе для сожжения.
34

а конец, заполненный хлористым кальцием, — к
аспиратору.
Одна из основных частей прибора — колба для
сжигания; сделанная из термостойкого стекла (рис. 7).
Рис. 7. Прибор для определения углерода по Кноппу—Сабанину:
/ — колба для сжигания; 2 — делительная воронка; 3 —
поглотитель с 50%-ным раствором КОН; 4 — трубка с железной спиралью;
5 — калиаппарат с раствором Ag2S04; 6 — калиаппарат с
концентрированной H2S04; 7—поглотительные трубки; 8 —
предохранительная колонка с хлористым кальцием
К колбе присоединяется холодильник, через который
проходит трубка, заканчивающаяся делительной
воронкой. Поступающий в прибор атмосферный воздух
очищается от углекислоты 50%-ным водным раствором
КОН. К верхнему отростку холодильника
присоединяют поглотительные трубки. Поглотительные трубки
делаются из тонкого стекла для уменьшения веса и
поэтому хрупки, при подсоединении , или отключении
трубок и при надевании на них
колпачков-предохранителей держать трубки надо только за боковые
отростки, а не за колено.
Последняя поглотительная трубка соединяется с
колонкой, наполненной хлористым кальцием или щелочью
для предохранения поглотителей от паров воды,
могущих попасть в прибор из аспиратора или
водоструйного насоса.
Перед началом анализа прибор испытывают на
герметичность. Перекрывают приток воздуха, постепенно
2*
35

включают аспиратор или водоструйный насос. Если
прибор герметичен, то через 2—3 мин ток пузырьков
воздуха через калиаппараты замедляется и затем
прекращается. Если ток пузырьков не прекращается,
прибор не герметичен. Тогда проверяют все соединения,
краны и шлифы прибора, добиваясь прекращения тока
воздуха. Может оказаться, что пузырьки воздуха с
самого начала не проходят через калиаппараты. В этом
случае или неплотно закрыты пробки аспиратора, бун-
зеновской колбй, поглотительных трубок (а также
колонки со щелочью), или трубки потеряли
газопроходимость в результате слипания зерен йоглотителя.
Проверка газопроходимости очень важна, так как в
неисправном приборе может произойти взрыв во
время работы. При работе на приборе надевают
предохранительные очки.
Ход анализа
для некарбонатных почв
Из образца почвы тщательно отбирают корни,
почву разминают и пропускают через сито с отверстиями
0,25 мм. Навеску почвы от 0,5 до 3 г (в зависимости от
предполагаемого содержания гумуса) помещают в
круглодонную колбу, которую подсоединяют к
аппарату. Отключают поглотительные трубки, а
калиаппараты соединяют непосредственно с аспиратором или
водоструйным насосом.
В течение 30 мин пропускают ток воздуха без С02
для вытеснения имеющейся в приборе углекислоты.
В это время взвешивают поглртительные трубки.
Тарированные трубки подключают к аппарату, аппарат
проверяют на герметичность, после чего аспиратор отклю-
чают^и давление в приборе уравнивают с атмосферным.
. В делительную воронку с закрытым штифтом
приливают 30 мл концентрированной H2SO4 (плотность
1,83 г/см3) и, приподнимая штифт, порциями спускают
ее по трубке в колбу для сжигания.. При этом штифт
приподнимают так, чтобы в" колбу не попал
атмосферный воздух. Несколько капель кислоты остается у
основания штифта в качестве гидравлического затвора.
Не вынимая колбу из прибора, круговым
движением осторожно перемешивают ее содержимое. После
36

прекращения тока пузырьков в калиаппарате в
делительную воронку вливают 25 мл 10%-ного раствора
К2СГ2О7 или 10 мл -50%:ного водного раствора Сг203.
Раствор порциями спускают в колбу для сжигания,
оставляя несколько капель в качестве гидравлического
затвора. Для промывания воронки приливают немного
дистиллированной воды, частично спускают ее в колбу
для сжигания, а частично оставляют в качестве
гидравлического затвора.
Если раствор кислоты или двухромовокислого
калия не спускается в колбу полностью, то подключают
на короткий промежуток времени аспиратор. Давление
в колбе снижается,^ и раствор свободно входит в нее.
Затем аспиратор отсоединяют.
Реакция между хромовым ангидридом и гумусом
почвы бурно протекает уже на холоду, а при слишком
быстром приливании окислителя может произойти
выбрасывание жидкости, потеря СОг и даже взрыв
колбы.
После прекращения реакции на холоду содержимое
колбы начинают медленно подогревать газовой
горелкой с небольшим пламенем так, чтобы ток воздуха в
калиаппаратах не превышал 3—4 пузырьков в секунду.
Постепенно жидкость доводят до кипения и кипятят
10—15 мин. Затем подсоединяют аспиратор и
равномерно протягивает воздух. Пламя горелки постепенно
уменьшают, а ток воздуха увеличивают, чтобы не
допустить засасывание раствора. Просушенный и
лишенный С02 воздух протягивают через прибор в течение
45—60 мин. За это время двуокись углерода,
образовавшаяся при сожжении органического вещества,
полностью поглощается поглотителями.
По окончании протягивания воздуха поглотительные
трубки отключают от прибора. Надевают на боковые
отростки каучуковые трубочки со стеклянной пробоч-
кой (или иные колпачки-пробочки) и переносят
поглотители в весовую комнату, где через 15—20 мин
взвешивают. Перед взвешиванием колпачки снимают и
каждую трубку взвешивают отдельно.
Содержание углерода в почве вычисляют по
формуле
0/Г а-0,273- 100
Р
37

где а — привес трубок; р — высушенная при 105° С
навеска; 0,273 — коэффициент пересчета двуокиси
углерода на углерод. Для вычисления содержания
гумуса принимают, что в гумусе содержится 58% углерода,
тогда пересчетный коэффициент равен 100:58=1,724.
Так как действительное содержание углерода в гумусе
может колебаться в довольно широких пределах (45—
60%), то чем больше отличается содержание углерода
в гумусе от условно принятой величины (58%), тем
больше ошибка в вычислении содержания гумуса.
Ход анализа
для карбонатных почв
Если карбонатов в почве немного, то их
определение можно проводить из той же навески, что, и олреде-
ление гумуса. При высоком содержании карбонатов и
низком содержании гумуса - целесообразно брать
отдельные навески для каждого из определений.
Одновременное определение гумуса и карбонатов проводят
на том же приборе. Сначала разрушают карбонаты и
находят их содержание по количеству выделившейся
С02, затем определяют содержание гумуса.
Для определения СОг карбонатов навеску почвы
помещают в колбу для сожжения и, используя описанные
выше приемы, обрабатывают ее разведенной (1:1)
серной кислотой без прибавления хромовой смеси до
прекращения выделения пузырьков газа. К. К. Гедройц
установил, что чем больше в почве карбонатов, тем
более разбавленную серную кислоту следует применять
во избежание выпадения гипса, который обволакивает
частицы гумуса и солей, препятствуя полному выделе-,
нию СОг. После окончания реакции на холоду
содержимое колбы постепенно нагревают и кипятят 5 мин.
Затем протягивают через прибор воздух и
взвешиванием трубок поглотителей находят количество ССЬ
карбонатов. Затем снова присоединяют поглотительные
трубки, приливают через .делительную* воронку 45 мл
H2S04 (плотность 1,83 г/см3) и хромовый ангидрид так,
чтобы разведение серной кислоты было 1:3, и
определяют углерод органических соединений (гумуса) почвы
как описано выше.
38

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГУМУСА МЕТОДОМ
СУХОГО СЖИГАНИЯ ПО ГУСТАВСОНУ
Метод основан на сожжении органического
вещества почвы в токе кислорода (воздуха) в контакте с
окисью меди при, светло-красном калении (700—
750°С). Образующаяся двуокись углерода
количественно улавливается поглотителями и взвешивается.
Окись меди отдает атомарный кислород,
реагирующий с органическими веществами, восстанавливаясь
при этом до закиси меди. Последняя
восстанавливается до металлической меди. Чтобы увеличить
окислительную емкость, рекомендуется применять зернистую
или чешуйчатую окись меди, получить которую можно
прокаливанием медных листов или обрезков медной
проволоки на воздухе.
В прибор для определения гумуса по Густавсону
(рис. 8) входит трубка для сожжения из тугоплавкого
Рис. 8. Прибор для определения углерода методом сухого
сжигания:
/ — поглотительная колонка с аскаритом, 2 — трубка для
сожжения, 3 — лодочка с навеской, 4%— электропечи, 5 —
трубки-поглотители, 6 — предохранительная колонка с хлористым кальцием
стекла, кварца или фарфора длиной 50—100 мм (на
15 см длиннее печей для сожжения) и внутренним
диаметром 12—20 мм. Передняя часть трубки соединяется
со склянкой Тищенко, заполненной концентрированной
H2S04 для поглощения паров воды из пропускаемого
кислорода или воздуха, а затем с поглотительно^
колонкой с гранулированным аскаритом для поглощения
С02 из воздуха. Колонка с аскаритом подключается
непосредственно к источнику кислорода или воздуха.
К другому концу трубки подключают поглотители.
U-образную трубку с гранулированным хлоридом
кальция для поглощения образующихся при сожжении
гумуса паров воды; U-образные трубки с поглотителями
для СОг; колонку с гранулированным хлоридом каль-
39

дия для предохранения поглотителей от паров воды,
которые могут проникать в прибор-из аспиратора или
водоструйного насоса. Навеска почвы помещается в
кварцевую или фарфоровую лодочку.
Трубка для сожжения заполняется в следующем
порядке. В переднем конце расположена спираль из
окиси меди, затем помещается лодочка с навеской
почвы, после которой следует слой крупной окиси меди,
предварительно освобожденной, от органических
примесей прокаливанием в железном тигле.
Рекомендуется закреплять эту медь при помощи медной сетки,
вырезанной в форме диска, или рыхлых асбестовых
пробок. Вплотную,к ней примыкает слой хромата свинца
длиной 5 см и размером зерен 2—-3 мм. Хромат
свинца поглощает двуокись серы, образующуюся при окж>
лении соединений серы в продессе анализа. Затем
следует спираль из серебряной сетки длиной 8 см длд
связывания свободных галогенов. В конце трубки
находится блестящая восстановленная* медная спираль,
служащая* для восстановления окислов азота до
свободного азота. Для ее получения накаленную медную
спираль быстро переносят из пламени горелки в
пробирку, содержащую 1 мл-чистого метилового спирта.
Спираль мгновенно восстанавливается парами спирта.
Пробирку тотчас закрывают цробкой и после полного
охлаждения выдерживают в вакуум-эксикаторе для
удаления остатков органических соединений. Медную
спираль необходимо вновь восстанавливать перед
каждым сожжением.
Трубку для сожжения наиболее удобно обогревать
двумя трубчатыми/ электрическими печами. При их
отсутствии можно использовать железный желоб,
обогреваемый газовыми горелками. В желобе делается вырез
в том месте, где находится окись меди. Использование
электрических печей позволяет точнее регулировать
температуру й создавать в трубке требуемый перепад
температур. Подвижная печь, служащая для сожжения
гумуса, нагревается до светло-красного каления и
находится сначала'в крайнем положении у переднего
конца трубки и затем постепенно передвигается вдоль
трубки. Вторая печь нагревается до темно-красного
каления и на 1/3 находится в зоне хромата свинца и
серебряной спирали, а на 2/3 -^ в зоне окиси меди.
40

Ход анализа
Для удаления органических примесей перед
началом определения трубку прокаливают в токе
кислорода или воздуха в течение получаса. Нагревание
ведется при отключенных поглотителях. В итоге сжигаются
органические примеси в трубке, доокисляется медь и
накаляется окись меди к началу определения. В это
время помещают навеску почвы от 1 до 5 г в
зависимости от содержания гумуса в фарфоровую или
кварцевую лодочку и взвешивают поглотительные трубки.
Не прекращая нагревания заднего конца трубки,
соединяют трубку для сожжения с аспиратором. С
холодного конца трубки извлекают проволокой спираль
окиси меди, задвигает в трубку лодочку с- навеской
почвы, вставляют спираль окиси меди и закрывают
каучуковой пробкой со стеклянной трубочкой, которая
подсоединяется к склянке Тищенко с серной кислотой.
Просасывают воздух, лишенный С02, в течение 15—
20 мин и подсоединяют поглотители.
Установив скорость тока воздуха (2—3 пузырька в
секунду),-начинают медленно нагревать передний
конец трубки, где стоит лодочка, постепенно повышая
температуру в течение 15 мин до темно-красного каления.
Если печь подвижна, ее постепенно передвигают от
переднего конца до лодочки. В этот период необходимо
постоянно наблюдать за скоростью прохождения
пузырьков в калиаппарате. При слишком быстром токе
нужно либо уменьшить нагревание, либо
отрегулировать аспиратор. Если в переднем конце трубки у
резиновой пробки сконденсируется вода, ее удаляют,
нагревая трубку в этом месте пламенем газовой горелки.
При темно-красном калении проводят сожжение в
течение 10 мин. К концу сожжения печь должна быть
доведена до светло-красного каления. Затем постепенно
уменьшают нагревание и усиливают, ток воздуха или
кислорода через трубку, следя, чтобы не произошло
засасывания воздуха в прибор..
По окончании сожжения осторожно отключают
поглотительные трубки и сразу закрывают их
колпачками. Поглотительные трубки протирают чистой
тряпочкой без ворса и взвешивают. По привесу хлоркальцие-
41

вой трубки определяют количество воды, а по привесу
трубок с аскаритом — количество двуокиси углерода.
После охлаждения трубки лодочку взвешивают.
Уменьшение веса соответствует потере от
прокаливания. Количество углерода в процентах к почве находят
по формуле
п/Г т 0,273 </чл
%с = 7^ • 10° •
где т — привес С02 (мг), р — навеска почвы (г),
12
=0,273— коэффициент пересчета С02 на углерод.
Метод сухого сжигания очень точен, но требует
больших затрат времени: на одно определение уходит
2,5—3 ч. Он неприменим для карбонатных почв, так
как при нагревании возможно разложение карбонатов
и привес трубок будет зависеть не только от С02 орга-*
нического вещества, но и от С02 карбонатов. Кроме
того, большое количество кальциевых солей ведет к
образованию карбонатов кальция за счет С02 гумуса.
Если вновь образованные карбоцаты останутся в
прокаленной навеске, то получатся заниженные результаты.
Методы Кноппа — Сабанина и Густавсона в
лабораторной практике применяются все реже.
В.настоящее время можно использовать для определения
углерода автоматические анализаторы (определение
углерода этим методом см. на с. 154).
ВЫЧИСЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ГУМУСА
При решении задач генетического и
агрономического почвоведения необходимо знать не только
количество органического углерода, но и содержание в почве
гумуса. Для перевода содержания углерода в гумус
пользуются коэффициентом 1,724, который был. введен
из расчета, что в гумусе содержится 58% углерода.
Такое содержание углерода свойственно гуминовым кис- ,
лотам черноземов и близким к ним типам почв. Гуми-
новыё кислоты других типов почв часто содержат
только 50—53% углерода, в фульвокислотах его
содержание снижается до 40—45%. Кроме того, в почвах
присутствуют органические соединения других классов,
42

состав которых далеко не всегда отвечает
вышеприведенному коэффициенту. С учетом этих особенностей
переводной коэффициент с углерода на гумус, по
В. В. Пономаревой, для дерново-подзолистых почв
должен быть не меньше 2, а в горизонтах В^ он достигает
2,4-2,5.
В среднем для большинства почв коэффициент 2,0
дает более правильное представление о содержании
гумуса, чем использование неоправданно громоздкого
коэффициента 1,724. Однако при оценке литературных
данных надо помнилъ, что именно этим коэффициентом
'пользовалось большинство исследователей. Поэтому в
аналитических таблицах нужно обязательно приводить
данные по содержанию в почве органического
углерода; если необходимо, в таблице показывают и
содержание гумуса, но обязательно указывая
использованный коэффициент пересчета — 1,724 или 2,0. Для
дальнейшей обработки массовых анализов методами
математической статистики в таблице* следует привести
результаты всех параллельно выполненных анализов и
результаты анализов всех образцов, взятых для
характеристики неоднородности изучаемого объекта.
ВЫЧИСЛЕНИЕ СТЕПЕНИ
ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОЙ
ОК'ИСЛЕННОСТИ
ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
При использовании метода Тюрина фактически
определяется окисляемость гумуса, по величине
которой можно найти количество органического углерода
только в том случае, когДа брутто-формула
окисляемых органических компонентов близка к Qc(H20)y.
Если органическое вещество содержит больше
водорода, чем предусмотрено формулой, то потребуется
дополнительное количество хромовой смеси на его
окисление. Если же повышена доля кислорода, тогда расход
окислителя будет меньше, чем можно было ожидать
исходя из содержания углерода.
Абсолютное содержание углерода можно найти
методом Кноппа — Сабанина или методом сухого
сжигания. Очевидно, что для вещестйа с формулой Ся(НгО)у
43

количество углерода, найденное прямым методом по
выходу С02 — Ссо2, и количество углерода, найденное
методом Тюрина по о^исляемости Со2, должны быть
равны Ссо2 = Со2. Если же Ссо2 меньше, лем Со2,
вещество имеет пониженную степень окисленности, и
наоборот.
По Тюрину, степень окисленности d органического
вещества почвы можно тогда вычислить по формуле
d= Ссо»~С°' .100%.
ссо2
При использовании этого .показателя для
характеристики почвенного гумуса необходимо принимать во
внимание реальные аналитические погрешности. При
значениях d порядка ±5—10% ошибка определения
Geo, и Со2 не должна превышать 1% (относительно).
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ЭНЕРГИИ
В ПОЧВЕННОМ ГУМУСЕ
Гумусовая оболочка Земли — мощный
геохимический аккумулятор преобразованной солнечной энергии;
в ней сосредоточено до 12-1018 ккал. Учет
Энергетических запасов и потока энергии в системе солнечная
радиация — растение — почва является одним цз
важнейших этапов выяснения закономерностей и
механизмов гумификации и почвообразования. Основы
энергетики почворбразования были разработаны В. Р. Во-
лобуевым (1974), энергетика биохимических процессов
превращения органического вещества почв всесторонне
рассмотрена С. А. Алиевым (1978).
Основываясь на работах И. В. Тюрина, нашедшего,
что 1 молю кислорода при окислении* органического
вещества соответствует 52—56 кал, С. А. Алиев
предложил вычислять запас энергии в гумусе Qr
(млн. ккал/га) по формуле
п _ (а—Ъ) • 2,675 -Н • 10
где (а—Ь) — количество 0,1 н. раствора хромовой
кислоты, израсходованной на окисление гумуса (мл);.р—
навеска почвы (г); 10 — коэффициент для перевода в
44

млн. ккал/га; Н — мощность почвенного слоя (м);
2,'675 — количество кал/г, соответствующее расходу
1 см3 0,1 н. раствора хромовой кислоты. В этой
формуле не принят во внимание объемный вес почвы — d.
Если d отличается от 1, то формула приобретает вид
п __ (а—Ь) • 2,675 -J/- 10 • d
Если вычисления проводятся для полного профиля
почвы или его части, включающей несколько
генетических горизонтов, то расчеты выполняют раздельно для
каждого слоя или горизонта, в пределах которого
сохраняются постоянными объемный вес и содержание
гумуса. Затем найденные величины суммируют.
Количество миллилитров хромовой кислоты,
пошедшей на окисление гумуса, отвечает определенному
содержанию углерода органического вещества. Если
использована 0,1 н. хромовая кислота, то величина
0,1(а—Ь) численно равна количеству мг-экв углерода
в данной навеске почвы. Беря произведение 0,1 (а—
—6)-3, найдем количество органического углерода
(мг), а произведение 0,1 (а—Ь) -3-1,724 дает
количество миллиграммов гумуса в навеске почвы р.
Процентное содержание гумуса тогда равно
0,1 (а — Ь) -3- 1,724 • 100 _ 0,1 (а — Ь) - 3- 1,724
1000р ~~ Юр '
а
г __ 0,1 (а — Ь) ■ 3
о6щ ~~ Юр
Произведя соответствующую подстановку в
предыдущем уравнении, получим
Qr = 'W Ю-2,675. И. 10 -d = 891 д.Собщ.яч
или, если содержание гумуса в почве обозначить
символом Г, получим
= Г.10.2,675.Я.10.Л = Б17э2.г.я.л
^г | 3 • 1.724 - 0,1
4Ь

По данным С. А. Алиева, теплота сгорания гумуса
составляет 5000—6000 кал/г, а запасы энергии в слое
0—20 см колеблются в интервале от 100—200 до 700—
800 млн. ккал/га в зависимости от типа почвы.
АЗОТ ОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ ПОЧВЫ
Азот — один из основных элементов питания,
элемент, необходимый всем живым организмам. Основное
количество азота на Земле сосредоточено в атмосфере
0,38-1016 т и литосфере 2,127-1017 т (Делвич, 1972),
В биосфере содержание азота составляет лишь 0,01%
от общего количества на земном шаре, или 1,804-1011 т,
а наибольшие его запасы сосредоточены в почвах.
Основная часть азота почв (70—90%) зходит в состав
специфических гумусовых веществ. В составе
индивидуальных неспецифических органических соединений
находится от 10 до 30% азота почв. В составе
минеральных солей в почве находится только около 1%
общего содержания азота.
Азот — элемент, способный уменять свою
валентность от +5 до —3 и соединяться с кислородом,
водородом, углеродом и многими другими элементами,
образуя множестве соединений.
Формы соединений азота в почве весьма
разнообразны. В почвах обнаружено не менее 17 аминокислот,
аминосахара, амиды, полипептиды. Кроме азота амин-
ных и амидных групп большую роль играют
гетероциклические соединения, в том числе пуриновые основания
и производные пиридина. До 40% азота гуминовых
кислот находится в форме негидролизуемых соединений,
представленных, видимо, гетероциклами.
Поскольку основная масса азота связана с
органическим веществом по^вы, то содержание азота, его
запасы, распределение по профилю в основном повторяют
закономерности накопления и распределения
органических веществ в почвах. Так же, как для углерода, для
азота составлены схемы круговорота его в биосфере с
количественными карактеристиками блоков и потоков
азота (рис. 9, 10). Для отдельных биогеоценозов
получены достаточно детальные сведения о биологическом
46

}
i
43
«
к
as
енитрифи
Г*
1
g Атмосферный азот
м
я « 3 800 000
3 ^5
я £ и я л
S * 2 о 5 «
3 s ч g о ^ а Биологическая
13 г-g» 8 3 фиксация
S.S eS| 2S /44
iCe-CSa. < -е-
30 |0,15 |4
1 *•*-
с"
|
/Суша

Растения,^
1 ч i
L
i

Животные, 0,2
т
Неживая
органика, 760
\
1
Неорганический
азот, 140
| 30
Речной сток
Океан
Живот-1
Растение,0,17| ния, 0,8
L ' ' т
г
Неживая
органика, 900
т
Неорганический
азот, 100
-
\
Осадочные породы,
4 000 000
Земная кора,
14 000 000
i
к
и
«
«• о» о 2
й я и я
S к 2 о
О-в? ы » и
*s s S s
§3 g-g 9
^ * " J Q
^ ^ С 2 а. |
| 3,6 | 0,05 |40
| {

Биологическая
фиксация,
10
Растворен*-
%
}
ный азот,
20 000
0,2
в? |
я
а»
S
о.
н
S
X
Рыс. Р. Диаграммная модель глобального цикла азота (млрд. т.)
по Делвичу
круговороте азота и использован системный подход для
построения его модели. Примером может служить
схема обменных процессов азота в биогеоценозах вейни-
кового луга, составленная А. А. Титляновой (1977).
Основным источником азотного питания растений
являются минеральные соединения азота. Скорость
минерализации азотистых органических веществ зависит
от форм соединений азота и интенсивности
биохимических процессов. В настоящее время возрастающим
источником азотного питания служат азотные удобрения.
В современном балансе азота в почве промышленный
47

азот играет не меньшую роль, чем биологическая
фиксация атмосферного азота. В отдельных регионах дозы
азотных удобрении возросли до 200—300 ц/га. Это не
значит, что роль органических веществ при этом умень-
1 Растения,
94
>
19
1
Опад,
20
»Я
\
f
19
Растворимый
и обменный
минеральный
азот,
23
6
24
\24У
< ' 1
19
Почвенное органическое вещество,
-2300

Микроорганизмы, 4
13
Рис 10 Запасы (г/м2) и поток азота (г/м2-год) в
глобальной системе почва—растение по Россуэллу
шилась. Напротив, отечественный и зарубежный опыт
передового сельского хозяйства показывает, что
максимальный эффект от минеральных удобрений получают в
сочетании их с органическими удобрениями, которые
способствуют созданию оптимального питательного
режима в почвах.
Для определения содержания азота в дочве
используют макрометод и , микрометод Кьельдаля в
различных модификациях. И. В. Тюрин предложил
упрощенный микрохромовый метод определения азота. При
содержании в почве азота меньше 0,1% Стюарт
рекомендует использовать микрометод Дюма.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА
МЕТОДОМ КЬЕЛЬДАЛЯ
Метод основан на учете аммиака, освобождаемого
при кипячении органических веществ почвы с
концентрированной серной кислотой. Серная кислота (плот-
48

иость 1,84 г/см3) при-кипячении разлагается на воду,
и серный ангидрид; последний распадается на двуокись"
серы и кислород. Кислород окисляет углерод и водород
органических соединений до двуокиси углерода и
воды, а освобождающийся аммиак остается в
восстановленной форме, так как его окислению препятствует
двуокись серы, которая образуется при. реакции.
Аммиак связывается серной кислотой с образованием
сернокислого аммония. Затем из сернокислой соли аммиак
вытесняют щелочью и улавливают определенным
объемом титрованной серной кислоты, избыток которой
оттитровывают щелочью.
Для ускорения сжигания органического вещества
прибавляют катализаторы — медь, ртуть или селен, а
для повышения температуры кипения — сернокислый
калий. Чтобы двуокись серы «е улетучивалась, колбу
закрывают особой стеклянной пробкой с шарообразным
расширением на одном конце и суженной на другом.
Метод Кьельдаля достаточно точен и широко
применяется в исследованиях. Однако нитратный ^ азот
этим методом не. определяется, и при его высоком
содержании в почве можно получить заниженные
результаты.
Для определения общего азота (включая
нитратный) рекомендуется метод Иодельбауэра,
отличающийся от метода Кьельдаля тем, что почву'обрабатывают
не серной, а фенолсерной кислотой. Фенолсерную
кислоту приготавливают растворением 40 г чистого фенола
в 1 л концентрированной H2S04. Ход анализа такой же,
как и при способе Кьельдаля.
Ход анализа
Берут навеску почвы 1 от 1 до 5 г в зависимости от
содержания азота с таким расчетом, чтобы в ней
находилось 20—40 мг азота. Почву взвешивают в
пробирке на аналитических весах и затем высыпают в колбу
Кьельдаля так, чтобы частички почвы не попали на
горло колбы. Пустую пробирку взвешивают и навеску
находят по разности (вес пробирки с почвой минус вес
пустой пробирки).
1 Подготовка почвы та же, что и при определении органического
углерода.
49

Сжигание. В колбу Кьельдаля со взятой навеской
почвы добавляют две-три крупинки селена или 1 г
сернокислой меди (или 0,5 г окиси меди). По стенкам,
стараясь смыть пылинки и смочить всю почву,
приливают 10 мл концентрированной H2S04. Пока вся почва
не будет смочена кислотой, нагревание содержимого
начинать нельзя. Колбу закрывают свободнолежащей
стеклянной пробкой и начинают медленное нагревание,
постепенно увеличивая пламя газовой горелки. Нужно
следить, чтобы не происходило вспучивание смеси.
Постепенно усиливая нагрев, доводят смесь до слабого
кипения, которое продолжается, пока раствор не станет
прозрачным и почти бесцветным, а осадок — белым.
Кипение должно быть медленным во избежание потерь
(NH4hS04. После просветления жидкости и побеления
осадка почвы смесь кипятят еще в течение 1—2 ч для
полной уверенности в окончании реакции.
Отгонка аммиака. Для отгонки собирают прибор,
состоящий из плоскодонной колбы на 750 или 1000 мл,
каплеуловителя, холодильника и аллонжа, опущенного
в приемную коническую колбу на 250 мл.
В охлажденную колбу Кьельдаля, поставленную
наклонно, осторожно, небольшими порциями, обмывая
стенки, приливают дистиллированную воду до объема
около 50 мл и'переносят раствор в отгонную колбу.
Осадок нужно тщательно отмыть * многократными
небольшими порциями дистиллированной воды, сливая
промывные воды в ту же колбу. Всего в отгонной
колбе должно быть не более 300—400 мл жидкости.
Переносить остаток отмытой почвы необязательно.
Вслед за этим подготавливают приемник. В
коническую колбу на 250 мл приливают из бюретки 20 мл
0,1 н. H2S04 и добавляют несколько капель
индикатора Гроака. Эту колбу с титрованной кислотой ставят
под аллонж так, чтобы его конец был слегка погружен
в кислоту.
В отгонную колбу с перенесенным раствором по
стенке в наклонном положении осторожно приливают
40%-ный раствор NaOH в 4-кратном объеме к взятой
для сжигания кислоте. Спускаясь по стенкам колбы,
щелочь стекает на дно, не смешиваясь с более легкой
жидкостью, что уменьшает опасность потери аммиака.
Колбу присоединяют к перегонному аппарату, закры-
50

вают резиновой пробкой с каплеуловителем и
содержимое колбы тщательно перемешивают круговыми
движениями. Затем колбу устанавливают на асбестовой
сетке и горло ее слегка закрепляют.
Раствор постепенно нагревают до кипения и
равномерно кипятят до конца отгонки. Через некоторое
время после начала кипения, когда раствор из
приемника начнет засасываться в аллонж, коническую колбу
можно опустить и трубку вынуть1 из раствора во
избежание перебрасывания жидкости из приемника в
отгонную колбу. Вода с растворенным аммиаком будет
стекать в приемник. Через 30—40 мин проверяют
полноту отгонки по лакмусовой бумажке. Если очередная
капля отгона не вызывает посинения лакмусовой
бумажки, то конец трубки обмывают изнутри и снаружи
дистиллированной водой, собирая последнюю в колбу-
приемник. Избыток титрованной серной кислоты в
приемнике оттитровывают 0,1 н. NaOH. По количеству
связанной аммиаком серной кислоты вычисляют
содержание азота:
%N = (а.Н1-Ь.н.2) .0,014-100
Р
где а — количество (мл) серной кислоты, взятой в
приемник, Ъ — количество щелочи, пошедшее на обратное
титрование; h.i — нормальность кислоты; н.2 —
нормальность щелочи; (a-h.i—6-н.2) — количество
(мг. экв.) кислоты, равное количеству (мг-экв)
связанного аммиака; 0,014 — количество азота в граммах,
соответствующее 1 мг-экв. аммиака; р — навеска
абсолютно сухой почвы.
ПОЛУМИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА
ПО КЬЕЛЬДАЛЮ В МОДИФИКАЦИИ
АРИНУШКИНОЙ И БОЛТЕНКО
Принцип метода тот же, что и в методе Кьельдаля:
органическое вещество почвы подвергают мокрому озо-
лению при помощи серной кислоты в присутствии
катализатора, Особенностью метода является перегонка,
аммиака непосредственно из колбы для сжигания с
водяным паром*. Количество аммиака определяют обратным
51

титрованием, а при малом его содержании —
колориметрически с реактивом Несслера.
Аппаратура для ^микроопределения состоит из
колбы Кьельдаля емкостью 100 мл, парообразователя с.
воздушным холодильником, каплеуловителя,
холодильника и приемника. Перед работой прибор проверяют
на герметичность контрольным определением аммиака
из аммонийной соли.
Прибор для отгонки и колбу-приемник перед
отгонкой пропаривают в течение 10—15 мин.
Парообразователем может быть обычная колба с водой, подкислен1
ной серной или фосфорной кислотой, незакрытая
пробкой с длинной предохранительной трубкой, доходящей
до дна. Для равномерного кипения в парообразователь
-помещают несколько кусков пемзы.
Ход анализа
Навеску почвы, специально подготовленную для
определения азота (0,1—0,9 г с содержанием азота
0,1—2 мг), взвешивают на аналитических весах и
помещают в колбу Кьельдаля. Прибавляют крупинку
металлического* селена или 0,3—0,5 г смеси сернокислой
меди и сернокислого калия (1:3) в качестве
катализатора и приливают 4 мл концентрированной H2S04.
Сжигание ведут до обесцвечивания раствора и по-
беления осадка, после чего охлаждают колбу.
Осторожно, малыми порциями, приливают в колбу
дистиллированную воду, смывая капли раствора со
стенок колбы, и доводят общий объем раствора до 40—
50 мл. Подсоединяют- к прибору колбу-приемник с J0—
15 мл титрованного раствора серной кислоты (0,05 н.
или 0,02 н.) так, чтобы конец дистилляционной трубки
был погружен в кислоту.
После этого к раствору, содержащему сульфат
аммония, приливают 20 мл 30%-ной щелочи (NaOH или
КОН). Раствор щелочи вводят осторожно и медленно
через воронку, оставляя 1—2 мл в воронке в качестве
гидравлического затвора, Открывают трехходовой кран,
и, пропуская пар из парообразователя через колбу для
сжигания, отгоняют аммиак в течение 7—-10 мин.
ГТоступление пара в отгонную колбу должно быть
равномерным, что обеспечивается умеренным и ровным
кипячением воды в парообразователе.
52

-При слабом поступлении пара происходит
засасывание кислоты из приемника в трубку холодильника.
Одновременно происходит засасывание содержимого
перегонной колбы в трубку с воронкой. При слишком
быстром токе пара наблюдается проскок пара без
достаточного охлаждения в холодильнике. В том и
другом случае часть азота будет потеряна.
По окончании отгонки приемник опускают
настолько, чтобы конец холодильника оказался на 2 см выше
поверхности кислоты, затем ополаскивают конец
холодильника струей воды.из промывалки (2—3 мл) и
отставляют приемник.
Титрование производят из микробюретки щелочью
той же нормальности, что и взятая кислота. По
окончании отгонки переключают тройником
парообразователь на .другой перегонный аппарат, не прекращая
работу парообразователя, и подготавливают следующую
отгонку.
Е. В. Аринушкина рекомендует переключение пара
и выравнивание давления в приборе делать
одновременно. Если вовремя не открыть кран воронки и
переключить пар, то содержимое перегонной колбы
заполнит трубку с воронкой. Если же открыть кран воронки,
не включив* пара, брызги щелочи могут попасть в при-,
емник и анализ будет испорчен. Необходимо
приобрести навыки в выполнении этой операции. Для проверки
реактивов проводят контрольный опыт с, прокаленной
почвой или пемзой.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА В ПОЧВАХ
МИКРОХРОМОВЫМ МЕТОДОМ ТЮРИНА
На аналитических весах берут навеску почвы,
подготовленной для определения общего углерода и азота
и пропущенной через сито с диаметром отверстий
0,25 мм. Величина навески зависит от содержания
гумуса в почве и может меняться от 0,2 г до 1 г.
Навеску помещают в сухую коническую колбочку емкостью
100 мл. Приливают 2,5 мл 25%-ного раствора Сг03
(или 10%-«ого раствора К2СГ2О7), затем добавляют
5 мл концентрированной H2SO4 и перемешивают
содержимое колбы круговым движением. Закрывают колбу
маленькой воронкой или пробкой-холодильником и ста-
53

вят на нагретую электрическую плитку с закрытой
спиралью для сжигания, нагревают до кипения и кипятят
10 мин (до явного позеленения жидкости). Если спустя
10 мин окраска остается зеленовато-бурой, кипячение
продолжают до полного позеленения раствора. Если
позеленение наблюдается сразу после прибавления к
навеске хромовой и серной кислот, определение
повторяют, уменьшив навеску или увеличив объем
окислителя и серной кислоты.
По окончании сжигания колбу снимают с плитки,
раствор охлаждают и переливают в перегонную колбу,
тщательно обмывая воронку или пробку и стенки
колбы дистиллированной водой. Добавляют немного -
прокаленной пемзы для равномерного кипения и затем по
стенке медленно приливают 50%-ный раствор NaOH.B
4-кратном количестве по сравнению с серной кислотой,
взятой для сжигания.
Отгонку аммиака и обратное титрование ведут тем
же способом, как описано в методе Кьельдаля.
Параллельно ставят холостой опыт, где вместо почвы берут
прокаленную пемзу.
ОДНОВРЕМЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА
И АЗОТА В ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ
И ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛКАХ
МЕТОДОМ АНСТЕТА
В МОДИФИКАЦИИ ПОНОМАРЕВОЙ
И НИКОЛАЕВОЙ
Торфяные почвы, лесные подстилки, органические
удобрения имеют высокое содержание органического
вещества, часто неоднородного, грубодисперсного
состава. Методы, используемые для минеральных почв,
оказываются не'вполне пригодными для анализа
органогенных образцов. Ниже описан метод Анстета,
предложенный им для быстрого определения в почвах C:N
и модифицированный В. В. Пономаревой и Т. А.
Николаевой (Пономарева, Плотникова, 1975).
Принцип метода состоит в окислении навески
почвы, содержащей от 50 до 100 мг органического
углерода, серно-хромовой смесью с концентрацией 3,0 н. по
СгОз при отношении H2S04:H20, равном 3:2. Понома-
54

рева и Николаева рекомендуют предварительно
готовить большой запас охлажденной емеси из двух
объемов 12%-ного водного раствора Сг03 и одного объема
концентрированной H2S04 и приливать к навеске
вещества 30 мл этой смеси, а затем 20 мл
концентрированной H2SO4.
Ход анализа
Навески для анализа берут в зависимости от
содержания в исследуемом материале золы:
зола, % навеска, г
<10 0,2
10—25 0,2 —0,25
25-50 0,25-0,4
50—75 0,4 —0,75
Навеску почвы, пропущенной через сито с
диаметром отверстий 0,25 мм, берут на аналитических весах
и переносят в коническую колбу на 200—250 мл из
термостойкого стекла. Для равномерности кипения
окислительной смеси к навеске добавляют немного
прокаленной пемзы. Затем приливают очень точно из
бюретки со стеклянным краном 30 мл херно-хромовой смеси
и 20 мл концентрированной H2S04 из цилиндра на
25 мл. Важно всегда придерживаться одинаковой
малой скорости стекания хромовой смеси из бюретки.
Можно пользоваться секундомером: 30 мл смеси
равномерно спускать приблизительно за 3 мин, регулируя
скорость падения капель.
После этого колбу- накрывают маленькой воронкой
или пробкой-холодильником, содержимое ее осторожно
перемешивают и по окончании бурного разложения
органического вещества колбу ставят на заранее
разогретую этернитовую плятку или песчаную баню,
содержимое колбы доводят до кипения и умеренно кипятят
точно 5 мин по секундомеру или песочным часам.
Кипение смеси начинается тогда, когда на ее
поверхности появляются крупные пузырьки пара.
По охлаждении содержимое колбы осторожно
переносят при помощи воды из промывалки в мерную
колбу на 250 мл. После окончательного охлаждения
жидкость доводят в колбе до метки и очень хорошо пере-
55

мешивают. Из полученного объема жидкости берут
точно пипеткой две парные пробы по 25 мл на
титрование солью Мора (с фенилантраниловой кислотой) для
определения органического углерода по окисляемости и
две пробы-по 50 мл для отгонки аммиака и
определения азота. Отгонку аммиака проводят с 25 мл 50%-но-
го NaOH и кусочками гранулированного цинка или
цинковой пылью.-В приемную колбу наливают 25 мл
0,01 н. H2S04. Избыток кислоты оттитровывают 0,01 н.
NaOH со смесью индикаторов метилрот+метиленблау.
При низком содержании азота в анализируемом
веществе для отгонки аммиака лучше взять не 50, а 100 мл
раствора и соответственно 50 мл 50%-ного NaOH.
В точно таких же условиях проводят холостой опыт.
Результаты определения углерода и азота
вычисляют в процентах от сухого веса анализируемого
вещества. Вычисленное содержание азота умножают на
коэффициент 1,03 с учетом, что при данном методе
минерализуется в среднем 97% азота.
Вычисление результатов анализа проводят по
следующим формулам:
о/оС = («-*)-н. -0,008-10 . Ш0,
Р
где а — количество соли Мора (мл), израсходованное
на титрование хромовой смеси в холостом опыте; Ь гт=
количество соли Мора (мл), израсходованное на
титрование избытка хромовой смеси в опыте с торфом; н. —
нормальность соли Мора, устанавливаемая по ее
титрованию 0,05 н. раствором перманганата; 0,003 —
граммовое значение 1 мг-экв углерода; 10 —_ переводное
число с пробы, взятой для титрования, на весь объем
жидкости после окисления углерода; р — навеска
торфа (г), взятая для анализа.
o/oN = (Д-»)-н.-0>014-5-1,03 . 100,
Р
где а—количество раствора NaOH (мл),
израсходованное^ на титрование серрой кислоты в холостом опыте;
Ь — количество NaOH (мл), израсходованное на
титрование избытка серной кислоты в опыте с торфом; н. —
нормальность раствора NaOH; 0,014 — граммовое зна-
56

чение 1 мг-экв азота; 5 — переводное число с пробы,
взятой для отгонки аммиака, на весь объем жидкости
после сжигания торфа; р zm навеска торфа (г); 1,03 —
коэффициент для пересчета результатов анализа с
учетом неполноты минерализации азота при данном
методе.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО АЗОТА
В ТОРФАХ И ЛЕСНЫХ ПОДСТИЛКАХ
МЕТОДОМ ГИНЗБУРГА И ЩЕГЛОВОЙ
Метод, основан на окислении органического
вещества смесью серной и хлорной кислот в присутствии
медного купороса. Преимущество метода в более
полном, по сравнению с вышеописанными методами,
окислении органического вещества, в том числе и трудно-
окисляемых его форм, и в сокращении времени
сжигания одного образца с 8—14 ч до 20—30 мин *.
Ход анализа
Непосредственно перед сжиганием готовят смесь
H2S04 + HC104 с таким расчетом, чтобы на каждые
5 мл концентрированной H2S04 приходилось 0,5 мл
60%-ной НС104. Навеску 0,2 г растительного
материала, предварительно измельченного и пропущенного
через сито с отверстиями 0,25 мм, помещают в колбу
Кьельдаля емкостью 100 мл, добавляют 5,5 мл смеси
серной и хлорной кислот и 0,1 г соли медного
купороса. Все операции проводят с осторожностью в
вытяжном шкафу. Смесь оставляют на холоде в течение 30—
60 мин (можно оставить на ночь), затем колбы
осторожно нагревают в течение 5—7 мин до образования
однородной коричневато-бурой кашицы. После этого
сжигание продолжают на более сильном огне до
появления бледно-голубой окраски прозрачного раствора.
Сжигание одного образца продолжается 20—30 мин.
После окончания озоления смесь охлаждают^ и
отгоняют аммиак на перегонном аппарате. В аналогичных
условиях с испытуемым опытом проводят холостой опыт
на чистоту реактивов.
1 Описание хода анализа дано по В. В. Пономаревой и Т А
Плотниковой (1975).
57

ВЫЧИСЛЕНИЕ
ОТНОШЕНИЙ С : N
Для всех почвенных образцов, в которых
проводили определение углерода и азота, вычисляют отношение
C:N, которое характеризует обогащенность гумуса
азотом, косвенно указывает на степень гумификации
органического вещества и позволяет, при сравнительном
анализе, рудить о направлении процесса гумификации.
Вычисляют атомные, но не процентные отношения,
поскольку атомные отношения позволяют
характеризовать структурные особенности веществ.
Отношение углерода к азоту вычисляют по формуле
%С • атомная масса азота %С « «7
- — \ • 1,1/,
%N • атомная масса углерода %N
т. е. величину содержания углерода в весовых
процентах делят на величину содержания азота в весовых
процентах и результат умножают на коэффициент, равный
1,17.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ГУМУСА,
УГЛЕРОДА И АЗОТА
Запасы гумуса в отдельных генетических
горизонтах или в профиле почвы в целом позволяют судить о
потенциальном плодородии и энергетических запасах,
обусловленных органическим веществом. Запасы азота
в почве характеризуют потенциальное плодородие и
дают представление о ресурсах одного из важнейших
элементов питания. Сопоставление запасов с
размерами поступления и выноса позволяет прогнозировать
обеспеченность почв как органическим веществом, так
и отдельными его компонентами, в частности азотом.
Запасы гумуса и азота обычно определяют для
пахотного слоя или перегнойно-аккумулятивного-
горизонта, для слоя 0—50 см, 0—100 см или всего гумусового
профиля почвы. Помимо сведений о процентном
содержании определяемого компонента и глубины слоя, для
которого вычисляют запасы, необходимы данные
объемного веса горизонтов почвы. Объемный вес
определяют в поле одновременно со взятием почвенных
образцов.
58

Запасы гумуса и азота в почвенном слое вычисляют
в т/га по формуле
где Q — запасы гумуса или азота (т/га) для
почвенного слоя Я; т -= процентное содержание определяемого
компонента; Н — мощность почвенного слоя (см);
d — объемный вес почвенного слоя.
Общие запасы в почвенной толще вычисляют
простым суммированием:
Q2 = Qi-Q2 fQ3...>
где Q2 — 'общие запасы, a Qu Q2, Q3 и т. д. — запасы
в отдельных горизонтах (слоях).
Среднее содержание компонентов в почвенной
толще вычисляют как средневзвешенное:
Я1 + Я,+ ... ~ Жп '
где С — среднее содержание элемента в почвенной
толще; С\, Сг и т. д. — содержание элемента в отдельных
горизонтах; Яь Я2 и т. д. — мощности отдельных
горизонтов.
Результаты определения содержания и запасов
органического углерода и азота заносят в таблицу по
приведенной форме (табл. 4).
ФОСФОР И СЕРА
В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ
почвьй
Фосфор органических веществ входит в состав
неспецифических органических соединений: фитина, фос-
фатидов, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, а также
всегда присутствует в специфических гумусовых
веществах. В органические вещества почвы фосфор
поступает вместе с растительными и животными остатками.
В органическом веществе почвы содержание
фосфора в 100—500 раз меньше, чем углерода и в 10—2^ раз
меньше, чем азота. Зарубежные исследователи пользу-
59

о
о
о.
о
<\>
о
CJ
а»
I
со
=5>
1§
«3 «
а ••
ciO
2 со
в 3
,S> о
^> а»
<3§
1 <и
0)
S я
я х
СХ СО
с *•
со
V.
н
Запасы
ичес-
я
со
орг
а>
*§
СО
k
£
&*
2^8
Я я о
йяе
9 S
О*
ина,
о о
*
ори-
юнт
с и
Название
почвы
.я
1 СО £
Ко
разрез
прикоп
1 ^
я
Н се
Место взя
образц;
со
гумус
СО
S
СО
S
§§
fc
z
О.
о
о
о
оо
°1
"*
ю
<N
<N
СО
со
,50
(N
,
1-*
О
8
•"*
оо
7
о
<?
дерново-
ю
об-
юсковская
\ Ъ
о
^
С7>
Ю
О
Ю
Ю
О
»—1
,94
о
1Л
о
о
1^
о
Si
1
2
<?
СО
средне-
П0Д30ЛИСТ
кая
о
00
ст>
со
о
со
^
о>
о>
~
00
со"
,86
о
со
о
о
со
о
S
1
&
iH
OQ
w
к
ласть
венигород
биостанц
СО
rt«
со
CO
■*
со
^
t^
CO
CO
^
OS*
о
CM
о
о
1Л
(N
о
со
а
1
&
«я
0Q
со
СО
[
со
со
г
I
,16
о
1
1
§
о
•120
1
$
со
00
8
*-ч
о
со
ю
О*
t^4
СО
1
1
1
1
1
умма
и
1
1
1
1
1
98'
о
~Я
о
о
со
о
■120
1
о
лое
О 2
реднее в
0—120 с
и
60

ются соотношением Р:С = 1:500 для расчетов
содержания фосфора по углероду и построения схем
биогеохимического цикла фосфора в биосфере (рис. 11).
Атмосфера
3,6-9,3
2,6-3,5
4-4
Биота суши
136
178-237 ?
2,5-12,3
Почва
12,6
Порода

Пресноводная биота
10
101
Пресная
17,4
<1

Пресноводные осадки
Морская биота
1000
н-
990-1300
Морская вода
13
Морские осадки
Рис. 11. Диаграммная модель глобального потока фосфора
(Гг/год) по Пиерроу
Соотношение минеральных и органических форм
соединений фосфора в почвах определяется
минералогическим и химическим составом почвообразующих пород
и запасами органическогб вещества. Дларк фосфора в
земной коре равен 0,12 (по Ферсману). Содержание
фосфора в растениях колеблется преимущественно в
пределах от 0,1 до 0,6%, содержание фосфора в
животных колеблется от 0,3 до 1 %.
61

В форме органических соединений может
находиться от 5 до 60% всего фосфора, а соотношение
углерода, азота и фосфора в органическом веществе
минеральных почв равно C:,N:P=110:9:1 (Williams et al.,
1960).
Количество фосфора,* связанного с органическим
веществом почвы в пахотных горизонтах, достигает
значительных величин и составляет 10—50% всего
фосфора (табл. 5).
Рис. 12. Модель глобального цикла серы (Гг/год)
too Халлббргу
Сера, как и. фосфор, входит в состав минеральных
и органических соединений. В органическом веществе
она находится преимущественно в составе аминокислот
и всегда обнаруживается в золе специфических
гумусовых веществ. Содержание серы в земной коре близко
к содержанию фосфора. Кларк серы, по Вернадскому,
0,15, по Ферсману — 0,10. В последние годы многие
исследователи пытались описать круговорот серы в
природе. Одна из последних схем глобального
круговорота серы — схема Халлберга (рис. 12) (Hallberg,
62

1975). Советские исследователи достаточно подробно
изучили круговорот серы в системе почва — растения
в разных природных зонах СССР. Схемы такого
круговорота можно найти в работах В. А. Ковды, Н. И. Ба-
зилевич и др. Содержание серы в растениях составляет
от сотых до десятых долей процента, содержание серы
в животных несколько выше. По Вильямсу и Скотту,
относительное количество серы, связанной с
органическими веществами почвы, выражается отношением
C:N:S= 135:10:1,3, причем в хорошо дренированных
поверхностных горизонтах чнезасоленных почв почти вся
сера находится в органических соединениях и лишь
незначительная доля приходится на долю сульфатов.
Существующие методы анализа почвенных
органических соединений фосфора и серы основаны на
последовательном извлечении фосфор- и серусодержащих
соединений кислотами и щелочами.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ
ФОСФАТОВ ПОЧВЫ
ПО КАРПИНСКОМУ И ЗАМЯТИНОЙ
Метод основан ha учете фосфора почвы,
освобожденного после окисления органического вещества
почвы перекисью водорода. Количество фосфора,
связанного с органическими веществами, находят по разности
между концентрацией фосфора в 0,05 н. НО-вытяжке
из исходной неокисленной почвы и его концентрацией
в такой же вытяжке из почвы, обработанной Н2О2.
По условиям метода определяется суммарное
содержание фосфора, химически связанного с органическим
веществом (соединения типа лецитинов, нуклеопротеи-
дов), и фосфора, связанного с гумусом
абсорбционными силами. Для анализа берут две навески почвы по
5 г. В одной из них окисляют органическое вещество.
Ход анализа
Навеску почвы (5 г) помещают в химический
стакан емкостью 200 мл, приливают 25 мл 6%-ной Н2О2
и накрывают стакан часовым стеклом. После
прекращения бурного выделения пузырьков углекислоты
стакан помещают в термостат при температуре 50—60°.
63

По окончании выделения пузырьков снимают стекло и
содержимое стакана выпаривают в том же термостате
до влажного состояния почвы. Описанную операцию
повторяют до обесцвечивания жидкости над почвой.
Тогда содержимое стакана высушивают в термостате.
После этого навески окисленной и неокисленной
(исходной) почв помещают на воронки с беззольными
фильтрами и промывают 0,05 н. раствором НС1. Из
почв, богатых фосфором, накапливают 1500 мл
фильтрата -(основная порция) и затем еще 500 мл
(контрольная порция). Для почв, бедных фосфором, дос*аточно
соответственно 500 и 100 мл. В обеих порциях
фильтрата определяют фосфор колориметрическим методом.
Промывание почвы раствором соляной кислоты
можно считать полным, если разница в содержании
фосфора в контрольных-порциях, полученных из
окисленной и неокисленной почв, не превышает 0,002—
0,003% Р2О5 от веса сухой почвы. Фосфор, извлеченный
0,05 н. раствором НС1 из почвы, не обработанной Н2О2,
практически включает только фосфор минеральных
соединений почвы.
Для проверки чистоты перекиси водорода,
используемой для окисления гумуса, 10 мл Н2О2 выпаривают
в фарфоровой чашке с 20 мл 2 н. раствора H2S04 до
сиропообразного состояния, остаток переносят водой в
колбу и производят определение фосфора по одной из
модификаций метода Дениже.
Очистку перекиси водорода от примесей фосфорной
кислоты рекомендуется проводить следующим образом:
100 мл 30%-ной Н2Ог наливают в колбу на 250 мл:
добавляют 10 мл 2%-ного раствора FeCl3, взбалтывают,
прибавляют 5 г СаСОз, снова взбалтывают и
немедленно фильтруют через нутч-фильтр. К чистому
прозрачному и бесцветному раствору прибавляют 0,5 мл
концентрированной НС1. В темной склянке раствор
сохраняется неделю.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРА
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ
МЕТОДОМ ХЕЙФ.ЕЦ
Метод, предложенный Хейфец (видоизмененный
метод Уреншаля и Дайера), основан на
последовательном извлечении фосфора кислотой и щелочью. Перво-
64

начально предполагалось, что в HCl-вытяжку
переходят минеральные соединения фосфора, а в
последующую, щелочную, — фосфор, связанный с органическим
веществом почвы. Однако впоследствии было
выяснено, что в солянокислую вытяжку также переходит часть
органических соединений фосфора, прежде всего
соединения типа фитина и, частично, фульвокислоты. В
щелочную вытяжку наряду с фосфором органических
соединений попадают минеральные соединения
(частично фосфаты полуторных окислов). Поэтому для
раздельного определения фосфора органических и
минеральных соединений была введена операция окисления
органического вещества как в одной, так*и в другой
вытяжке.
В качестве реагентов применяется 4*0 н. раствор НС1
и горячий. 4%-ный раствор NH4OH, а для окисления
органического вещества — КМп04. Последовательными
вытяжками извлекается до 70—75% фосфора почвы.
При обработке остатка почвы фтористоводородной
кислотой фосфор извлекается полностью; по Хейфец,
этот фосфор представлен главным образом
минеральными соединениями, хотя есть основания полагать, что
в остатке присутствует и фосфор гумина.
Фосфор органических соединений в аммиачной
вытяжке определяют по разности между общим
содержанием фосфора и фосфором минеральных соединений.
Так же определяют фосфор органических соединений в
солянокислой вытяжке (табл. 5).
Т а-бл ица 5
Запасы органических и минеральных фосфатов в пахотном слое
некоторых почв, т/га
(по Д. М Хейфец)
Почва
Сильноподзолистая
Среднеподзолистая
Серая лесная
Мощный чернозем
Каштановая
Серозем
В форме

органических
фосфатов
0,7
0,7
1,1
1,6
0,9
0,6
В форме

минеральных
фосфатов
1,9
1,6
1,4
2,8
2,7
3,6
Сумма
2,6
2,3
2,5
4,4
3,6
4,2
65

Сумма минеральных соединений в солянокислой и
аммиачной вытяжках составляет фосфор минеральных
соединений почвы. Сумма фосфора органических
соединений в тех же вытяжках составляет фосфор
органических соединений почвы.
АНАЛИЗ СОЛЯНОКИСЛОЙ
вытяжки
4 г почвы, пропущенной через сито с отверстиями
0,25 мм, помещают в коническую колбу на 250 мл,
обрабатывают 100 мл 4н. раствора НС1 в течение часа,
периодически встряхивая, и оставляют на ночь.
Вытяжку фильтрует через беззольный фильтр, промывают
почву на фильтре 0,01 н. раствором НС1, а затем
отмывают от хлора небольшим количеством воды. Общий
объем раствора доводят до 250 мл. В вытяжке
определяют общий фосфор и фосфор минеральных
соединений.
Определение общего фосфора в солянокислой
вытяжке. К 25 мл вытяжки по каплям прибавляют 2 мл
насыщенного (около 5%) раствора КМп04 и на 30 мин
ставят на песчаную баню или этернитовую плитку. За
это время появившийся осадок окислов марганца
исчезает. Остывший раствор разбавляют до 30 мл и
отделяют железо, для чего прибавляют
последовательно 6 мл 10%-ного раствора K4Fe(CN)6 и 5 мл
10%-кого MnS04, постоянно перемешивая раствор. После
нескольких минут стояния смесь титруют аммиаком до
перехода синей окраски в пурпурную (рН 6,8—6,9).
Для растворения связанного феррицианидрм фосфора
прибавляют 3,5 мл 2н. H^S04, содержимое переносят
в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки и
фильтруют. Затем берут 10 мл или 20 мл фильтрата в
мерную колбу на 50 мл для определения фосфора по ме-*
тоду Дениже (модификация Труога).
Определение проводится при рН около 3;
добавляют 1 каплю (3-динитрофенола и затем аммиак до
появления желтой окраски; прибавлением 1 капли 1,0 н.
НС1 эта окраска уничтожается, объем жидкости
доводят приблизительно до 40 мл, прибавляют 2 мл
молибденового реактива, доводят объем до метки,
прибавляют несколько капель раствора * хлористого олова и
колориметрируют с желтым светофильтром.
66

Определение фосфора минеральных соединений.
Определение фосфора минеральных соединений
проводится так же, как и общего, исключая окисление
органических веществ перманганатом калия.
АНАЛИЗ АММИАЧНОЙ
ВЫТЯЖКИ
Остаток почвы после обработки 4 н. НС1 тщательно
переносят в коническую колбу на 100—200 мл, смывая
40 мл 4%-ного NH4OH (можно почву перенести вместе
с фильтром и залить затем 40 мл 4%-ного NH4OH).
Колбу закрывают пробкой с двумя бунзеновскими
клапанами для предотвращения улетучивания аммиака и
нагревают на водяной бане в течение 4—5 ч при
периодическом встряхивании, после чего оставляют на 20 ч.
Затем содержимое колбы вместе с почвой переносят
в мерную колбу на 200 мл, споласкивая колбу
дистиллированной водой, и доводят до метки. После
тщательного перемешивания и отстаивания вытяжку
фильтруют при разрежении через воронку Бюхнера с
беззольным фильтром из плотной бумаги до накопления
необходимого для дальнейших анализов количества
раствора (около 100 мл). В фильтрате определяют общий
фосфор и фосфор органических соединений.
Определение общего фосфора. 20—40 мл вытяжки
помещают в фарфоровый тигель емкостью' 50 мл для
разрушения органического вещества. В тигель
добавляют 5—10 мл 1 н. раствора Mg(N03h> содержимое
выпаривают на водяной бане, осторожно подсушивают
на плитке, избегая разбрызгивания, и для разрушения
органического вещества прокаливают в муфельной
печи при температуре 550° (темно-красное каление) 20—
30 мин.
После охлаждения в тигель прибавляют 10 мл 1 н.
раствора НС1, тигель накрывают часовым стеклом и
ставят на кипящую водяную баню до полного
растворения железа. Содержимое тигля смывают
дистиллированной водой в колбу на 100 мл, доводят рН до
значения, соответствующего выбранному для колориметри-
рования варианту, и заполняют колбу водой до метки.
Для определения фосфора берут 10 мл или 20 мл
раствора в мерную колбу на 50 мл.
67

Определение фосфора минеральных соединений.
Избыток аммиака удаляется кипячением вытяжки при
разрежении. Для этого 40 мл вытяжки помещают в
коническую колбу и плотно закрывают каучуковой
пробкой, в которую вставлена стеклянная трубка,
соединенная с водоструйным насосом. Содержимое колбы
нагревают на водяной бане 30 мин, в течение которых
происходит удаление аммиака. Удалить аммиак можно
и просто под тягой, оставляя колбу с определенным
объемом испытуемого раствора открытой на 1—?1,5 сут
до исчезновения запаха аммиака. Раствор из колбы
переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят водой
до метки.
40 мл свободной от аммиака вытяжки
нейтрализуют в конической колбе, прибавляя по каплям 1,0 н.
раствор НС1 при тщательном перемешивании. Подкис-
ление считают достаточным, когда появляется
хлопьевидный осадок гуминовой кислоты. Образовавшийся
осадок отделяют, фильтруют жидкость через маленький
беззольный фильтр и промывают его 0,01 н. раствором
НС1; фильтрат и промывную жидкость собирают в
мерную колбу на 50 мл и затем определяют содержание
фосфрра колориметрически по Дениже.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ФОСФОРА ПО ГРИНДЕЛЬ И ЗЫРИНУ
Метод Гриндель и Зырина позволяет определить
важнейшие формы соединений фосфора: 1) фосфор
фосфатидов; 2) фосфор фитина; 3) фосфор кислотора-
створимых гумусовых веществ; 4) фосфор гуминовой
кислоты; 5) фосфор фульвокислот (рис. 13).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ФОСФОРА ФОСФАТИДОВ
Фосфатиды выделяют из почвы органическими
растворителями, наиболее полно — метанолом. Вместе
с фосфатидами частично извлекается фосфор других
органических соединений, а также небольшая доля
фосфора минеральных соединений.
68

ПОЧВА
Экстракция I метанолом
Почва,
гидролиз 1 н H2SO
f
Почва,
0,3 н NaOH
♦
Раствор,
AgNQ3
Экстракт (Робщ)
выпаривание,
бензол 4- 0,1 н НС1
♦
I )
Бензольная
фракция
(Рфосф)
Солянокислая
фракция
(* неорг)
Почва фильтрат,
(отбрасы- НС1
вают) I
Осадок фильтрат
гуминовой (Робщ)»
кислоты уголь+
СБС-1
Б *
Бесцветный
фильтрат
(Рнеорг)
Рис. 13. Схема анализа группового
Гриндель и
Осадок, Раствор
0,1 н НС1 Робщ (фитин.
I кислотораствори*
? мые гумусовые
Ф°сфор соединения,
нуклеино- неорганический
вых кислот фосфор )
У голь +
СБС-'!
Бесцветный
фильтрат
♦ I
Робщ Рнеорг
состава .соединений фосфора по
Зырину
Фосфор минеральных соединений отделяют от фос*
фора фосфатидов смесью соляной кислоты и бензола в
делительной воронке. В солянокислом растворе
концентрируются фосфаты неорганических соединений, в
бензоле — фосфатиды. Фосфор фосфатидов
определяют после озоления органического вещества.
Разность между общим содержанием фосфора в вы*
тяжке и суммой минеральных соединений и
фосфатидов Робщ — (Рнеорг+Рфосф) дает содержание фосфора
иных органических соединений, переходящих в мета-
нольн^ю вытяжку1.
1 Здесь и далее величины Робщ, Рнеорг и т. д. даны в расчете на
сухую почву.
69

Ход анализа
20 г почвы, высушенной в эксикаторе над
концентрированной серной кислотой, помещают в стакан
емкостью 100 мл, заливают 20 мл метанола,
перемешивают и оставляют на 18 час. Отстоявшийся раствор
декантируют через воронку с бумажным фильтром,
промывают почву метанолом до исчезновения желтой
окраски гумусовых веществ в фильтрате, намывая
объем 150—200 мл. Последние два раза почву лучше
промыть серным эфиром для быстрого высыхания ее
остатка 2.
Фильтрат сгущают, переносят в мерную колбу на
100 мл, доводят до метки метанолом и перемешивают.
В аликвоте (25 мл) определяют общее содержание
фосфора мётанольной вытяжки — Робщ, для чего
сжигают органическое вещество (после осторожного
выпаривания метанола) в колбе Кье^ьдаля смесью азотной
и хлорной кислот (30 мл HN03 + 3 мл НСЮ4). После
озоления органического вещества жидкость в колбе
выпаривают почти досуха, до появления белых паров
НСЮ4. После этого колбу охлаждают, приливают в нее
10—20 мл дистиллированной воды и кипятят,
упаривая воду, не не допуская появления снова белых паров
НС104, так как в присутствии концентрированной
НС104 ортофосфаты конденсируются до полифосфатов,
не дающих синего окрашивания с молибденовым
реактивом. Остаток после озоления растворяют в 10—15 мл
10%-ной НС1, переносят в мерную колбу на 100 мл и
в этом растворе определяют фосфор.
Оставшиеся 75 мл метанольного фильтрата
выпаривают в фарфоровой чашке на водяной бане досуха.
К сухому остатку прибавляют 10 мл бензола и 15 мл
0,1 н. НС1 при помешивании стеклянной
палочкой для растворения остатка в чашке. Сливают
раствор из чашки в делительную воронку на
100 мл. Повторяют прибавление смеси (бензол+
-fHCl) до полного растворения остатка. Эмульсию
в воронке встряхивают, отделяют водный слой от
бензольного, водный раствор промывают еще раз
бензолом. Бензольную фракцию собирают в колбу Кьельда-
2 Описание анализа'дается по Гриндель и Зырину (1965).
70

ля, осторожно выпаривают на водяной бане и сжигают!
Остаток переносят 10%-ной НС1 в мерную кодбу на
50 мл; в растворе определяют содержание фосфора фос-
фатидов — Рфосф.
Водную фракцию из делительной воронки
переносят в мерную колбу на 100 мл и в растворе
определяют неорганический фосфор — Рнеорг-
Фосфор органических соединений (кроме фосфати-
дов), перешедших в метанольную вытяжку,
вычисляют по разности:
*орг ==i *общ \*фосф i *неорг/#
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРА ФИТИНА
И ПУРИНОВЫХ ОСНОВАНИЙ
Фитин экстрагируют из почвы 1,0 н. H2SO4 при
80—90°. Вместе с фитином в раствор частично
переходят пуриновые основания, адсорбированные почвой
и отщепленные от нуклеопротеидов почвы в
результате гидролиза, кислоторастворимые гумусовые
вещества и минеральные соединения фосфора. Пуриновые
основания осаждают в виде комплексных солей с
серебром. Осадок отделяют центрифугированием, затем
растворяют в соляной кислоте; вновь образующийся
осадок AgCl отделяется, а в растворе определяют
пуриновые основания^ спектрофотометрическим методом.
Количество фосфора нуклеиновых кислот вычисляют по
пуриновым основаниям по формуле Спирина. После
осаждения пуриновых оснований фитин отделяют хро*
матографически на смешанном адсорбенте (уголь в
смеси с катионитом СБС-1, насыщенным водородными
ионами). На катионите адсорбируются белковые и гу-
миновые вещества, а. в растворе остается фосфор
фитина и фосфор неорганических соединений. Фосфор
минеральных соединений определяют непосредственно из
аликвоты этого раствора. Общее количество
оставшегося в растворе фосфора находят после сжигания
органического вещества, и фосфор фитина вычисляют по
разности.
Фосфор кислоторастворимых органических
соединений и фосфор кислоторастворимых гумусовых веществ
71

определяют по разности между общим количеством
фосфора, найденным до хроматографирования и после
него.
Ход анализа
Сухой остаток почвы после экстрагирования
метанолом переносят в коническую колбу на 100 Nftn,
заливают 25 мл 1 н. H2S04, горло колбы закрывают
пробкой с воздушным холодильником в виде стеклянной
трубки длиной 25 см. Колбу держат на кипящей
водяной бане 1 ч, перемешивая гидролизат круговыми
движениями (4—5 раз). Остывший гидролизат
фильтруют, промывают осадок 80%-ным спиртом,
разбавленным до этой концентрации 0,01 н. H2SO4, намывая
100—200 мл (до бесцветного фильтрата). Упаривают
фильтрат на слабокипящей водяной бане до
исчезновения запаха спирта.-Выпадающие при выпаривании
белые хлопья белковых соединений отфильтровывают,
фильтр озоляют, органическое вещество сжигают;
после растворения остатка в 10%-ной НС1 его переносят
в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки водой,
перемешивают и в аликвотной части определяют фосфор
белка (Рбелк).
Фильтрат концентрируют до 25 мл, переносят в
центрифужные пробирки на 50 мл и осаждают пури-
новые основания в виде серебряных комплексов: к 25 мл
раствора добавляют 2,5 мл 0,5 н. AgN03, тщательно
перемешивают, ставят в холодильник (+Г)'на 1 ч, не
допуская освещения осадка. Осадок отделяют
центрифугированием (2000 об/мин), промывают два раза (по
5 мл) охлажденным раствором (до +1—2°)
насыщенного Ag2S04 в 0,01 н. H2S04. Отделение центрифугата
проводят очень тщательно.
Осадок обрабатывают 1 мл 0,1 н. НС1 в течение
часа при 15—20°, отделяя затем образовавшийся осадок
AgCl центрифугированием. Раствор, содержащий пури-
новые основания, сливают, доводят до объема 2 или
5 мл (точно!) и спектрофотометрируют на СФ-4 при
длинах волн 270 и 290 нм.
Центрифугат и промывные воды% после отделения
'пуриновых оснований собирают и доводят в мерной
колбе водой до объема 200 мл. Из этого раствора
берут 25 мл на определение содержания общего количе-
72

ства фосфора в 1 н. сернокислой вытяжке. Для этого
органическое вещество сжигают, остаток растворяют,
фильтруют в мерную колбу на 100 мл, доводят до
метки водой. В аликвоте определяют содержание фосфора
(Робщ).
50 мл раствора (окрашенного) подготавливают для
определения фитина, для чего пропускают его через
колонку с адсорбентом.
Приготовление колонки. Колонкой может служить
цилиндрическая воронка высотой 7 см и диаметром
2,5 см со стеклянной пористой пластинкой. На
пластинку кладут фильтровальную бумагу. В качестве
адсорбента используется смесь равных количеств
ионообменной смолы СБС-1, насыщенной водородными
ионами, и активированного угля, промытого 10%-ной НС1
до потери реакции на фосфаты и водой до слабокислой
реакции по метилроту. Промывание колонки и
пропускание окрашенного раствора проводят отсасыванием.
После пропускания окрашенного раствора через
колонку адсорбент промывают 1—2 раза 0,1 н. НС1, а
затем водой до потери реакции на фосфаты (после
намывания 200 мл реакция практически отсутствует).
Элюат, который должен быть бесцветным, собирают в
мерную колбу (на 250 мл), доводят до метки водой и
перемешивают.
Из собранного в мерную колбу бесцветного элюата
50 мл идет на определение содержания общего
количества фосфора. Для этого раствор выпаривают,
органическое вещество сжигают, остаток растворяют в 10%-
ной НС1, переносят в мерную колбу на 200 мл,
доливают до метки водой и в аликвоте этого раствора
определяют общее содержание фосфора ( Р0бщ).
Для определения содержания неорганического
фосфора из мерной колбы с бесцветным элюатом берут
20 мл, разводят в мерной колбе водой до 100 мл и в
аликвоте определяют содержание неорганического
фосфора (Рнворг):
р р р
г фитин ^общ г неорг*
Содержание фосфора кислоторастворимых
органических фосфорных соединений и кислоторастворимых
гумусовых веществ (сернокислой вытяжки) вычисляют
по разности.
73

, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФОРА
ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Для более полного выделения гумусовых веществ
авторы рекомендуют применять двойную экстракцию
0,3 н. раствором NaOH при нагревании. Вместе с
гумусовыми кислотами в раствор переходят нуклеопротеи-
ды, если они есть в почве, и фосфор минеральных
соединений (фосфаты алюминия и железа). В вытяжке
определяют общий фосфор фильтрата, затем осаждают
гуминовые кислоты.
Фосфор гуминовых кислот можно определить по
разности между общим содержанием фосфора в
растворе до осаждения гуминовой кислоты и после ее
осаждения. Можно определить фосфор гуминовой кислоты,
и непосредственно анализируя рсадок.
В кислом фильтрате определяют общее содержание
фосфора. Часть раствора пропускают через колонку с
адсорбентом (уголь+СБС-1), фульвокислоты
задерживаются адсорбентом, а в фильтрате остаются
неорганические фосфаты.
Ход анализа
Почву после обработки 1 н. H2S04 (определение
фитина) подсушивают на воронке и переносят в
коническую колбу на 100 мл, куда наливают 40 мл 0,3 н.
NaOH, и, закрыв колбу пробкой с воздушным
холодильником, ставят на кипящую водяную баню на
30 мин, перемешивая круговыми движениями (2—3
раза). Экстракцию проводят два раза; каждый раз после
30 мин нагревания раствор охлаждают и
отстоявшуюся жидкость сливают и центрифугируют при 5000 об/мин
в течение 15—20 мин. После 2-кратной экстракции
почву промывают два раза холодным 0,3 н. раствором
NaOH (по 20 мл) и один раз водой, промывные воды
центрифугируют. Весь центрифугат собирают в мерную
колбу (200 мл), доводят до метки водой и хранят в
холодильнике (^ + Г), долгое хранение не
рекомендуется.
25 мл полученного раствора берут на определение
содержания общего фосфора щелочной вытяжки. Для
этого органическое вещество сжигают, остаток раство-
74

ряют в 10%-ной НС1, раствор переносят в мерную
колбу (200 мл), доливают до метки водой и в аликвоте
определяют содержание фосфора.
Оставшийся раствор нейтрализуют 10%-ной НС1
до рН 2 по индикаторной бумаге.- Осевшую гуминовую
кислоту отделяют на следующий день
центрифугированием при 2000 об/мин. Прозрачный окрашенный цент-
рифугат переносят в мерную колбу на 200 мл и
доливают до метки водой. Для определения содержания
общего фосфора кислоторастворимой фракции (фульво-
кислоты+неорганический фосфор) берут 25 мл
раствора. Органическое вещество сж-игают, остаток
растворяют в 10%-ной НС1, переносят в мерную колбу (на
200 мл) и в аликвоте определяют общее содержание
фосфора.
Для определения содержания неорганического
фосфора, перешедшего в щелочную вытяжку и оставшего--
ся в кислом растворе, берут 50 мл окрашенного
кислого центрифугата. Окрашенный раствор пропускают
через колонку, заполненную катионитом СБС-1 и
активированным углем. После пропускания раствора через
колонку ее промывают 1—2 раза 0,1 н. НС1, а затем
водой до потери реакции на фосфаты, собирая
бесцветный элюат в мерную колбу на 200 мл, доливают до
метки водой. В аликвотной части раствора определяют
содержание неорганического фосфора.
Фосфор, связанный с гуминовой кислотой, находят
по разности между общим содержанием фосфора в
щелочной вытяжке и общим содержанием фосфора в
кислоторастворимой фракции. Чтобы найти фосфор,
связанный с фульвокислотами, из общего содержания
фосфора в кислоторастворимой фракции вычитают то
количество фосфора, которое было найдено в элюате
после отделения фульвокислот на активированном угле.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Метод определения серы основан на окислении
органических соединений серы до сульфатов при
одновременном разложении органического остатка. После
окисления органического вещества прибегают к весовому,
75

денситометрическому или объемному определению
образовавшейся серной кислоты.
В почве, где одновременно находятся и
минеральные и органические соединения серы, последние
определяют по разности между общим содержанием серы
и количеством серы минеральных соединений
(аналогично анализу фосфорных соединений).. Серу можно
определять в тех же вытяжках, как это принято для
'фосфатов, используя те же приемы разложения
органического вещества.
Наиболее распространен гравиметрический метод
определения серы в виде сульфата бария, хотя
используют также методы комплексонометрического
титрования.
ГРУППОВОЙ АНАЛИЗ ФОРМ
СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ В ПОЧВАХ
Методика, разработанная Вильямсом и Стейнберг-
сом (Williams, Steinbergs, 1962), позволяет определить
в почве легко- и труднорастворимые сульфаты,
адсорбированные соединения серы, серу минералов, серу
неспецифических органических веществ и серу фульво-
кислот и гуминовых кислот (рис. 14).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
ЛЕГКОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Определение серы легкорастворимых сульфатов (в
1%-ной NaCl-вытяжке). Для проведения
предварительного легкого гидролиза 5 г почвы помещают в чашку
(50 или 100 мл), добавляют 20 мл дистиллированной
воды, помещают на водяную баню и высушивают
досуха. Чашку переносят в термостат и сушат в течение
часа при 102°. После высушивания почву переносят в 50-
или 100-миллилитровый центрифужный стакан,
заливают 33 мл 1%-ного NaCl и взбалтывают 30 мин.
Суспензию центрифугируют и фильтруют через
сухой фильтр. В порции раствора определяют серу
легкорастворимых сульфатов, для чего Вильяме и
Стейнбергс рекомендуют нефелометрический метод.
Определение общего содержания серы (в 1%-ной
NaCl-вытяжке). 10 мл 1%-ной NaCl-вытяжки поме-
76

ПОЧВА
1%-ный NaC!
Фильтрат
I i
Почва,
0,1 н НС1
Г
Фильтрат
Почва,
ОД н NaOH
^обзд ^неорг
С О
"общ ^иеорг
Почва,
Сплавление
с Г*а202
Сера
минералов и
„гумина"
Рис 14 Схема анализа группового состава соединений серы:
А — сера неспецифических соединений (Бобщ—SHeoPr), Б-—сера
фульвокислот (S06nx—SHeopr), В — сера гуминовых кислот и фуль-
ВОКИСЛОТ (Эобщ—SHeopr), Г — Сера фулЬВОКИСЛОТ (S0pr—SrK)
щают в чашку и выпаривают досуха. Остаток
обрабатывают 2—3 мл Н202 для разрушения органического
вещества. Затем содержимое чашки сушат в течение
часа в термостате при 102°, чтобы удалить избыток
перекиси водорода. После охлаждения остаток
растворяют в 25 мл дистиллированной воды, помещают в
центрифужный стакан и центрифугируют для осаждения
взвешенных частиц. В порции центрифугата
определяют серу.
77

Сера неспецифических органических соединений
численно равна разности между общим содержанием
серы и количеством серы минеральных соединений. •
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
КИСЛОТОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Остаток почвы после обработки 1%-ным раствором
NaCl переносят в центрифужный стакан на 200 мл,
заливают 100 мл 0,1 н. НС1 и нагревают на кипящей
водяной бане в течение 30 мин. После нагревания
суспензию взбалтывают на механической болтушке в
течение часа и центрифугируют. """
В солянокислой вытяжке определяют серу
минеральных соединений (возможно, сульфатов кальция,
бария и адсорбированных соединений серы) и общее
содержание серы, как это описано выше для 1%-ной
NaCl-вытяжки.
Серу фульвокислот к кислото^астворимых
неспецифических органических соединений вычисляют по
разности между общим содержанием серы и серой
минеральных соединений.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
ЩЕЛОЧНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Остаток почвы после обработки 0,1 н. НС1 в
центрифужном стакане заливают 0,1 н. NaOH и
взбалтывают суспензию в течение 17 ч (оставляют
взбалтываться на ночь). Затем суспензию центрифугируют и в
одной порции раствора определяют серу минеральных
соединений, в другой порции -=а после разрушения
органического вещества — общее содержание серы.
Разность между общим содержанием серы в щелоч>
ной вытяжке и серой минеральных соединений
численно равна сере гуминовых кислот и фульвокислот. Если
есть необходимость определить раздельно серу
гуминовых кислот и фульвокислот, то в третьей порции
раствора осаждают гуминовые кислоты и в осадке
определяют содержание серы.
78

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
В ОСТАТКЕ ПОЧВЫ
Остаток почвы сплавляют с перекисью натрия, сплав
растворяют в соляной кислоте, отделяют кремнекйслоту
и в фильтрате определяют содержание серы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ
В ГУМОФОСЕ, ТОРФАХ И УГЛЯХ
С. С. Драгунов рекомендует определять общее
содержание серы в органических продуктах по способу
Эшке.
Навеску препарата 1 г смешивают с 3 г смеси
Эшке (2 части MgO и 1 часть КагСОз), помещают в
тигель и нагревают на небольшом пламени в течение
часа, постепенно повышая температуру. По
охлаждении содержимое тигля извлекают водой, сернистые
металлы окисляют бромной водой, а сульфаты осаждают
хлористым барием.

Глава 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
НЕСПЕЦИФЙЧЕСКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ
СОДЕРЖАНИЕ И КАЧЕСТВЕННЫЙ
СОСТАВ УГЛЕВОДОВ В ПОЧВАХ
Углеводы относятся к числу наиболее активных
неспецифических веществ почвенного гумуса. Они входят
в состав гумусовых веществ, участвуют в
формировании почвенной структуры, являются источниками
легкодоступного углерода и энергии для
микроорганизмов. Углеводы быстрее других групп органических
веществ реагируют на изменение биохимической ситуации
в почве, способствуют развитию восстановительных
процессов при переувлажнении почв.
Общее содержание углеводов в почвах зависит от
запасов гумуса и для верхних горизонтов большинства
типов почв доля углеводов в составе гумуса составляет
от 6—10 до 20—30% (в пересчете на углерод).
Преобладающая часть углеводов входит в состав фульвокис-
лот и негидролизуемого остатка (60—80% всех
углеводов); около 15% углеводов сосредоточено в гумино-
вых кислотах. В остальных группах почвенного гумуса
содержится 1 —10% углеводов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО
СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОВ
В почве углеводы частично находятся в свободном
состоянии, частично — в составе специфических
гумусовых кислот, формируя боковые периферические цепи
наряду с аминокислотами и полипептидами. Все формы
соединений углеводов могут быть определены
одновременно после предварительного гидролиза почвы
крепкой серной кислотой. При этом определяются
свободные моно-, олиго- и полисахариды, а также углеводные
фрагменты гумусовых веществ и углеводы, связанные
с минеральными компонентами. Количество продуктов
80

гидролиза определяют спектрофотометрическими
методами, среди которых получили распространение антро-
новый, этилкарбазоловый методы и фенолсернокислый
метод Дюбуа. Последний метод при анализе почв дает
наиболее удовлетворительные результаты.
Ход анализа
Навеску почвы от 30 до 100 мг помещают в
центрифужную пробирку, приливают 1 мл воды, 1 мл
5%-ного водного раствора фенола, 5 мл
концентрированной H2S04, осторожно перемешивают и оставляют
на 10 мин для охлаждения. Затем смесь
центрифугируют 10 мин при 6000 об/мин, надосадочную жидкость
сливают в кювету спектрофотометра и снимают спектр
в диапазоне 470—500 нм. По спектру находят
оптическую плотность раствора при 488—490 нм и
содержание углеводов, пользуясь градуировочным графиком,
построенным по стандартным растворам глюкозы. При
действии серной кислоты на почву образуются
окрашенные в разной степени растворы. Поэтому из резуль-
татов измерения оптической плотности вычитают
величину оптической плотности «холостого» раствора,
который готовят тем же способом, но вместо фенола
добавляют еще 1 мл воды1.
Для построения градуировочного графика готовят
серию стандартных растворов глюкозы, содержащих от
0,01 до 5 мг глюкозы в 1 мл. При необходимости
диапазон стандартов расширяют. Затем в мерных колбах
на 25 или 50 мл смешивают растворы глюкозы, фенола
и серной кислоты в отношении 1:1:5 и далее измеряют
оптическую плотность при 488—490 нм. По оси
ординат графика откладывают оптическую плотность, а по
оси абсцисс — концентрацию глюкозы (мг/мл)\ В
описанных условиях найденное по графику количество
глюкозы соответствует ее содержанию во взятой
навеске почвы. Для пересчета на почву найденное по
графику содержание (мг/мл) надо разделить на навеску
почвы' (мг) и умножить на 100. Результат получится
в процентах.
Участие углеводов в формировании почвенного
гумуса удобно сравнивать по количеству углерода угле-
1 Описание анализа дается по Орлову и Садовниковой (1975).
81

водов. Чтобы перевести абсолютное количество
углеводов на содержание углерода углеводов, используют
коэффициент 0,4.
_ Тем же способом можно определить углеводы не
только в почве, но и в препаратах гумусовых веществ
и во фракциях органического вещества, выделяемых по
Тюрину. Анализ препаратов ничем не отличается от
анализа почв, только уменьшают навеску
соответственно содержанию углеводов. При анализе фракций
используют растворы гумусовых веществ. В этом случае
в центрифужную пробирку вместо воды вносят 1 мл
раствора гумусовых веществ, добавляют 1 мл фенола,
5 мл концентрированной H2S04 и далее поступают так,
как описано выше. Для последующих расчетов
необходимо знать, какое количество углерода гумусовых
веществ содержалось во взятом для анализа 1 мл
раствора.
КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ УГЛЕВОДОВ,
ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
В гидролизатах гумусовых кислот обнаруживается
большой набор моносахаридов. В составе нейтральных
Захаров обычно присутствуют рамноза, арабиноза,
ксилоза, глюкоза, галактоза, манноза. В кислой
фракции — глюкуроновая кислота, реже альдобиуроновые
кислоты. В заметных количествах находят глюкозамин.
Идентификация и раздельное определение
моносахаридов возможны методом бумажной хроматографии.
Ход анализа
200 мг препарата гуминовой кислоты в 2 мл 1 н.
раствора H2S04 гидролизуют на кипящей водяной бане
10 ч в запаянной ампуле1. Гидролизат, окрашенный в
желтей цвет, разбавляют водой в 2—3 раза,
отфильтровывают от негидролизуемого остатка и
нейтрализуют, добавляя ВаСОз до рН 7,0. Белый осадок солей
отделяют с помощью центрифугирования. Надосадоч-
ную жидкость декантируют, осадок трижды промыва-,
ют 50%-ным этиловым спиртом для удаления
адсорбированных Сахаров. Объединенную надосадочную жид-
1 Описание анализа дается по Садовниковой и Щербухину (1975).
82

кость и промывные воды фильтруют через бумажный
фильтр, а затем для удаления ионов Ва2+ пропускают
через колонку со смолой Дауэкс-50 в Н+-форме.
Полученный раствор сгущают на роторном испарителе до*
объема 1 мл, добавляют несколько капель 0,1 н. NaOH,,
доводя рН до 7,5—8,0, выдерживают несколько часов*
и наносят на колонку, содержащую 8—9 мл смолы Да-
уэкс в ацетатной форме. На смоле задерживаются
кислые продукты типа уроновых кислот. Нейтральные
сахара элюируют водой * до отрицательной реакции на
углеводы. Затем элюируют кислые продукты,
пропуская через колонку 20 мл 4 н. СН3СООН. Элюаты
сгущают на роторном испарителе и хроматографируют.
Хроматографическое разделение проводят на
бумаге «Ватман-1». Для разделения нейтральных Сахаров-
используют в качестве растворителя систему ацетон —
н-^бутанол — вода в отношении 7:2:1. Для разделения
уроновых кислот используют систему этилацетат —
уксусная кислота — вода в отношении 18:7:8.
Для определения аминосахаров можно применить
гидролиз 3—6 н. НС1, как это принято при анализе
аминокислот. При анализе гидролизата аминосахара
необходимо предварительно отделить от аминокислот.
Это достигается электрофорезом при напряжении
1500 В в буферном растворе пиридин — уксусная
кислота — вода (10:4:286) с рН 5,3. В таких условиях:
аминокислоты остаются у стартовой линии, а
аминосахара движутся к катоду.
АНАЛИЗ ЛИПИДНОЙ ФРАКЦИИ
ПОЧВЕННОГО ГУМУСА
Среди неспецифических соединений, входящих в
состав почвенного гумуса, значительную долю составляют
вещества, растворимые в спирто-бензольной смеси. Эту
группу веществ обозначают несколькими терминами.
Ранее было принято называть их битумами, воеко-смо-
лами. Иногда используют сложное групповое
обозначение: жиры, воска, смолы — по главным компонентам,
входящим в' их состав. Все эти термины неоднозначны
и неудовлетворительны. В последние годы широко
распространился термин «липиды», перенесенный из био-
83

химии, где им обозначают группу веществ,
извлекаемых органическими растворителями. Поскольку в
спирто-бензольный экстракт из почвы могут переходить
частично гиматомелановые кислоты, а также
свободные аминокислоты, моносахариды, то и «липиды» —
термин не идеальный, тем не менее мы будем его
использовать, поскольку он точнее других характеризует
выделяемую группу веществ и довольно прочно вошел
в отечественную и зарубежную литературу.
Определение общего содержания веществ,
переходящих в спиртобензольные экстракты, предусмотрено
в методе анализа группового состава гумуса по Тюри*
ну (см. с. 100). В последних вариантах метода
Пономаревой «спирто-бензольная вытяжка считается
необязательной (кроме торфов и лесных подстилок).
Действительно, при массовых генетико-географиче-
ских исследованиях эта группа , веществ
сравнительно малоинформативна. Относительное содержание
липидов в верхних гумусовых горизонтах обычно
составляет 3—8%, редко превышает 10% от
Собщ, хотя в нижних горизонтах, где количество
гумуса невелико, доля липидов может превышать 50% (в
пересчете на углерод). Но при специальных химических
и биохимических исследованиях гумификации анализ
липидов приобретает существенное значение. Доля
липидов в составе гумуса верхних горизонтов
закономерно уменьшается от подзолистых и болотно-подзолистых
почв к черноземам и затем вновь нарастает в почвах
более южных регионов. Липиды могут служить
индикатором интенсивности биохимических процессов в
почвах, они содержат физиологически активные
компоненты. В группу липидов входят и многие органические
вещества, попадающие в почву в результате
техногенного загрязнения.
Общее содержание липидов часто определяют
экстракцией смесью спирт — бензол в отношении 1:1,
используя аппарат Сокслета. Экстракция липидов в
аппарате Греффе позволяет bn 2—3 раза увеличить выход
липидной фракции. Надо сказать, что применение для
экстракции липидов спирто-бензольной смеси в
отношении 1:1 нельзя считать обоснованным. Дело в том,
что спирт и бензол образуют азеотропную смесь при
соотношении 1:2, кипящую при 68°. Когда используется
84

смесь 1:1, то сначала в экстракторе конденсируется
спирт, до тех пор, пока в остатке не будет достигнуто
соотношение азеотропной смеси. Поэтому более
рационально извлекать липидную фракцию азеотропной
смесью спирта и бензола, на что указал еще Прусин-
кевич.
Для характеристики липидов выполняют следующие
исследования: 1) снимают спектры поглощения в УФ-
и видимой областях спектра и при наличии
максимумов около 660 нм определяют содержание хлорофилла;
2) снимают инфракрасные спектры; для этого на
сколы кристаллов КВг наносят при подогревании тонкий
слой липидной фракции и после охлаждения снимают
ИК-спектр, используя в качестве контроля чистый скол
кристалла КВг; 3) определяют элементный состав;
4) определяют кислотное, йодное и эфирное числа.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
И СВОЙСТВ ЛИПИДНОЙ ФРАКЦИИ
Е. В. Фридланд (1978) предложила систематический
ход анализа, включающий способ выделения липидов
из почвы и количественное их определение, , изучение
спектров поглощения, определение кислотного,
эфирного и йодного чисел. Для выполнения анализа берут
около 50 г воздушно-сухой почвы, из которой
отбираются пинцетом корешки, образец измельчают в
фарфоровой ступке и пропускают сквозь сито с отверстиями
диаметром 1 мм.
Экстракция липидов. Навеску подготовленной почвы
(20 г), взятую на технических весах, помещают в
патрон из фильтровальной бумаги и экстрагируют в
аппарате Сокслета 200 мл азеотропной смеси спирта с
бензолом в отношении 1:2 (по объему); техника
экстракции обычная. Использование азеотропной смеси
позволяет ускорить процесс, экстрагировать почву
растворителем постоянного состава, а также снизить расход
спирта. Почвы экстрагируют в течение 24 ч.
Окрашивание свежих порций растворителя, как правило,
прекращается не позже чем через 12 ч, но поскольку не все
компоненты липидов окрашены, то время экстракции
увеличено до 24 ч и одинаково для всех почв. Это
позволяет получать сравнимые результаты, не зависящие
85

от присутствия в составе липидов окрашенных
компонентов, по переходу которых в раствор ранее судили о
времени окончания экстракции.
Снятие спектров поглощения в видимой области.
После окончания экстракции спиртобензольные
растворы фильтруют и количественно переносят в мерные
колбы с притертыми пробками на 250 мл.
Использование резиновых пробок при работе со спиртобензольны-
ми растворами исключается, так как спиртобензол
растворяет некоторые компоненты резины. Растворы до-
водят до метки спиртобензолом и на спектрофотометре
снимают спектры поглощения растворов в интервале
400—750 нм (видимая область). Этот спектр позволяет
количественно определять содержание хлорофилла и
(или) хлорофиллоподобных пигментов по
интенсивности полосы поглощения при 660—670 нм, а также
судить о присутствии каротиноидов по наличию полос при
460 и 490 нм. *
Определение содержания липидов в почве. После
снятия видимого спектра поглощения 200 мл раствора
помещают в круглодонную колбу и растворитель
отгоняют на водяной бане с холодильником Либиха, доводя
объем раствора до 10—20 мл. Этот остаток
количественно переносят в бюкс, предварительно взвешенный
на аналитических весах, и сушат, прикрыв бумажным
фильтром, на воздухе при комнатной температуре под
тягой до постоянного веса. Нагревание липидов на
воздухе до температуры 40—-50° С может привести к
окислению и конденсации, изменяющим их
первоначальный состав. В растворах эти-процессы ослаблены
вследствие разведения, что позволяет проводить отгонку
растворителя при 68° С. Высушенные бюксы взвешивают
и по разности определяют содержание липидов в
почве: абсолютное (вес липидов в % к весу почвы) и
относительное (углерод липидов в % к общему углероду
почвы). Содержание углерода в липидах принимается
равным 72%. Ошибка метода составляет 8—10%, что
не превышает средней ошибки при определении
содержания в почвах других групп гумусовых веществ.
Абсолютное содержание липидов [Л] в процентах к
почве находят по формуле
ГТТ1 _ тух. 100
86

где т — вес липидов в г, найденный после отгонки
объема экстракта, равного V2 (200 мл), Vx — объем
спиртобейЗольной смеси, помещенной в аппарат Сок-
слета (250 мл), р — навеска почвы (20 г). Для
принятых условий расчетная формула выглядит так:
[Л] - m-250-100 - 6,25m.
1 J 200 . 20
Для дальнейших анализов готовят растворы липидов
в хлороформе.
АНАЛИЗ ХЛОРОФОРМЕННОГО РАСТВОРА
ПОЧВЕННЫХ ЛИПИДОВ
Липиды с помощью горячего хлороформа
количественно- переносят из бюкса в мерную колбу с притертой
лробкой. Объем колбы следует подбирать так, чтобы
содержание липидов в растворе составляло примерно
0,4 мг/мл. Хлороформ выбран в качестве растворителя
из-за того, что бензол сильно поглощает излучение в
ультрафиолетовой области, а спирт, петролейный эфир
и другие растворители, прозрачные во всей
ультрафиолетовой области, плохо растворяют почвенные липиды.
В хлороформе липиды растворимы почти целиком;
нерастворимый остаток составляет 0—10% от общей
массы (вес нерастворимого остатка определяют по
разности между весом бюкса после обработки хлороформом
и весом пустого бюкса). Кроме того, хлороформенный
раствор удобен для определения кислотного, йодного
и эфирного чисел липидов.
СНЯТИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ
В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОБЛАСТИ
Ультрафиолетовые спектры поглощения хлорофор-
менных растворов липидов снимают в кювете толщиной
1 см. В случае сильного поглощения раствор разводят
в 2—3 раза. Полученные данные пересчитывают на
концентрацию 0,4 мг/мл по формуле закона Бугера —
Бэра и представляют в виде крцвой в координатах D—
X. Пересчет на стандартную концентрацию производят
для удобства сравнения спектров. Имеющиеся в
ультрафиолетовых спектрах липидов максимумы поглоще-
87

ния, а также отношение оптических плотностей при
длинах волн 250 и 350 нм (£250' £350) позволяют судить
об особенностях липидных фракций различных типов,
почв.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КИСЛОТНОГО ЧИСЛА
Аликвоту (10 мл) хлороформенного раствора липи-
дов с концентрацией 0,4 мг/мл помещают в коническую
колбу на 30 мл, прибавляют 3 капли тимолфталеина
(1%-ный раствор в спирте) и титруют 0^01 н.
спиртовым раствором КОН с установленным титром. Точку
перехода определяют по изменению окраски
тимолфталеина от бесцветной к сине-фиолетовой (рН
10,6).Окончание титрования происходит в щелочной области, так
как кислотность липидов обусловлена в основном
присутствием слабых кислот, точка эквивалентности
которых лежит при рН 9,0—10,0. Титрование проводят с
помощью микробюретки, краны которой не
смазывают, так как спиртовая щелочь растворяет смазку. Для
каждого образца проводят два параллельных
определения, расхождения между которыми не должны
превышать, как правило, 0,04 мл, Если титруемый раствор
окрашен в желтоватый цвет, в точке перехода
возникает зеленоватая окраска из-за наложения цветов.
Предварительно той же щелочью титруют 10 мл
хлороформа и полученный объем вычитают из объема,
полученного при титровании образцов (холостое
титрование). Результат выражают в миллиграмм-эквивалентах
КОН на 1 г липидов. Это позволяет вычислить
количество свободных кислых групп, приходящихся на
единицу веса липидной фракции. Расчет кислотного числа-
проводят по формуле
(У-Уо)п
р
где V — объем щелочи, пошедшей на титрование
образца; V0 — объем щелочи, пошедшей на холостое
титрование; п — нормальность щелочи; р — навеска
липидов, отвечающая взятому для титрования объему
раствора.
88

Пример расчета. Общий объем хлороформен-
иого раствора 50 мл; аликвота, взятая для
титрования, 10 мл, содержание липидов в 50 мл хяороформен-
ного раствора 0,0220 г; нормальность щелочи 0,01 Ш;
объем щелочи, пошедшей на титрование, 0,90 мл;
объем щелочи, пошедшей на холостое титрование, 0,10 мл.
Кислотное'число составляет
0,0110(0,90 —0,10) -50 олп
— — ■— = 2,00 мг-экв/г.
0,0220 • 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЭФИРНОГО ЧИСЛА
Для определения эфирного числа используют
реакцию образования гидроксамовой кислоты, дающей
окрашенные комплексы с ионами трехвалентного
железа:
у° /Р
R—C<f -*- NH2OH -> R—Cf -,- R'OH,
X)R' NN—OH
H
О
3R—C<f I Fe3+->Fe
*\
NHOH
[r-V° 1
L 4N-CrJ3
3H+
H
Этот метод быстрее обычного щелочного омыления
сложноэфирных групп и позволяет получ'ать достаточно
точные -результаты при работе с микроколичествами
вещества (1—2 мг). Для определения эфирного числа
аликвоту хлороформенного раствора (5 мл) помещают
в колбу на 30 мл с притертой пробкой и упаривают
почти досуха на водяной бане. Остаток растворителя
удаляют при комнатной температуре и давлении 20—
25 мм рт. ст. (25—30 гПа) в вакуумном эксикаторе.
Затем в колбу с веществом вносят 1 мл щелочного
раствора гидроксиламина, закрывают пробкой и нагревают
на водяной бане 2 мин при 65°. Дают колбе остыть,
89

приливают в нее 3 мл рабочего раствора перхлората
железа, перемешивают и оставляют на 30 мин. После
этого снимают кривую поглощения фиолетово-розового
раствора на спектрофотометре при 480—540 нм в
кювете толщиной 1 см. Количество сложноэфирных групп в
аликвоте (в микромолях) определяют по
калибровочной прямой, построенной по стандартному раствору ме-
тилстеарата. Результат определения представляют в
виде числа миллиграмм-эквивалентов сложноэфирных
групп на 1 г липидов.
Пример расчета. Общий объем раствора
50 мл, аликвота 5 мл, вес липидов 0,0220 г, оптическая
плотность раствора 2Э5зо=0,206, по калибровочному
графику ей соответствует концентрация С=0,82 мкмо-
ля. Эфирное число составляет
0'82'50 ,=0,37мг.экв/г.
5-0,0220.1000
В качестве реагентов используют следующие
растворы.
Запасной раствор перхлората железа: 5 г Fe(C104bXi
ХбН20 растворяют в смеси 10 мл 70%-ной НСЮ4 и
10 мл воды и полученный раствор доводят до 100 мл
абсолютным этанолом. Этот раствор может храниться
в холодильнике в течение месяца.
Рабочий раствор перхлората железа: смесь 2 мл
запасного раствора и 1,5 мл 70%-ной НСЮ4 доводят
абсолютным этанолом до 50 мл. Рабочий раствор
можно использовать только в день его приготовления.
Щелочной раствор гидроксиламина готовят
непосредственно перед использованием. Смешивают равные
(по объему) части 4%-ного этанольного раствора хлор-
гидрата гидроксиламина (2 г NH2OH-HCl растворяют
в 2,5 мл воды и доводят абсолютным этанолом до
50 мл) и 8%-ного этанольного раствора NaOH (4 г
NaOH растворяет в 2,5 мл ^воды и доводят до 50 мл
.абсолютным этанолом). Осадок отделяют
центрифугированием, для анализа используют прозрачный супер*
натант.
Стандартный раствор сложного эфира: 29,8 мг ме-
тилстеарата (С17Н35СООСН3) растворяют в 100 мл
хлороформа; 1 мл этого раствора Содержит 1 мкмоль
сложного эфира.
90

Построение калибровочной прямой. В колбы на
30 мл с притертой пробкой вносят 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 мл
стандартного раствора метилстеарата. В отдельную
колбу вносят 5 мл хлороформа (холостой опыт).
Растворитель упаривают на водяной бане и далее растворы
для спектрофотометрирования готовят, как указано
выше. Для построения калибровочной прямой в
координатах С (мкмоли) — D используют оптическую
плотность при-530 нм. В исследуемых растворах положение
максимума может меняться в зависимости от длины
углеродной цепи кислотной и спиртовой частей
молекулы сложного эфира, поэтому для расчетов берут
максимальное поглощение в области 500—530 нм;
1 мкмоль сложного эфира дает при 530 нм в кювете
толщиной 1 см оптическую плотность, равную
примерно 0,24.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЙОДНОГО ЧИСЛА
Для определения йодного числа используют
реакцию присоединения брома к двойной связи; непрореа-
гировавший бром вытесняет из йодистого калия йод,
который затем оттитровывают раствором ЫагЭгОз'
\С=С/ -t- Br2->\CBr-CBr/
Br2- 2I~->I2i-2Bf\
2Na2S203 + I,-*-2NaI h Na2S406.
Показатель, характеризующий количество двойных
связей, способных присоединять свободные галоиды,
называют йодным числом независимо от того, происходит в
ходе реакции присоединение к двойной связи брома
или йода.
Аликвоту (10 мл) хлороформенного раствора липи-
дов переносят в колбу на 30 мл с притертой пробкой
Туда же прибавляют 5 мл реагента Дома, закрывают
пробкой и оставляют на 15 мин в темноте при
комнатной температуре Затем прибавляют 0,5 мл 10%-ного
раствора KI, 0,5 мл воды и выделившийся йсд титру-
91

ют 0,02 н. раствором Na2S203 до обесцвечивания как
водного, так и хлороформенного слоев. Вблизи точки
эквивалентности титровать следует медленно,
тщательно перемешивая каждую каплю. Холостой опыт с 10 мл
хлороформа проводят в тех же условиях для каждого
образца отдельно. При расчете используют разность
между объемами, пошедшими на титрование холостого
опыта и испытуемого раствора. Йодное число
рассчитывают по формуле (мг-экв/г)
(а — Ь)-п
0,5р '
где а и Ь — объемы растворов Na2S203, пошедшие на
холостое и рабочее титрование соответственно (мл);
п — нормальность раствора тиосульфата; р = навеска
липидов (г).
Пример расчета. Общий объем раствора 50мл;
содержание в нем липидов 0,0220 г; аликвота 10 мл;
нормальность раствора тиосульфата 0,0210; объемы
тиосульфата, пошедшие на титрование рабочего и
холостого растворов, соответственно 7,60 и 7,72 мл.
йодное число составляет
(7,72-7,60) -0.0210 50 g мр.
В качестве реагентов используют следующие
растворы.
0,02 н. раствор Na2S203:2,5 г Na2S203-5H20 взвеши-
вают на технических весах, растворяют в 50 мл воды
и дают постоять не менее недели; титр раствора
тиосульфата устанавливают по раствору К2Сг2С>7,
приготовленному по точной навеске. Раствор хранят в
темноте.
Реагент Дома: к раствору 2,5 г (1,85 мл)
концентрированной H2S04 в 5 мл ледяной уксусной кислоты
прибавляют раствор 2,0 г (2,06 мл) пиридина в 5 мл
ледяной уксусной кислоты. Смесь охлаждают и
приливают к ней 2,0 г (0,64 мл) брома. Разбавляют до 500 мл
ледяной уксусной кислотой
Раствор йодистого калия (10%-ный): 10 г KI
растворяют в воде и доводят объем раствора до 100 мл.
92

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ХЛОРОФИЛЛА (ИЛИ ЕГО
ПРОИЗВОДНЫХ) В ПОЧВАХ
Е. В. Фридланд с соавторами (1976) предложил»
простой хпектрофотометрический метод определения
количества хлорофилла, переходящего из почв в спир-
тобензольные экстракты. Хлорофилл является одной иа
форм соединений азота в почве и особенно интересен
для оценки интенсивности протекающих в почве
биохимических процессов. Чем более активна микрофлора^
чем напряженнее окислительные процессы, тем
быстрее разлагается хлорофилл и ниже его содержание б
почве.
Хлорофилл и его производные легко извлекаются из
почвы органическими растворителями и обладают
специфическим спектром с хорошо выраженными
максимумами в видимой области спектра. Наличие хлорофилла в
экстрактах обнаруживается по максимумам в области
660—670 нм, которые свойственны хлорофиллам а, Ь, с,
d и бактериовиридину. Бактериохлорофилл имеет
максимум, сильно, смещенный в длинноволновую область до«
780 нм.
При анализе растительного материала вычисление-
содержания хлорофилла* в ацетоновых экстрактах
проводят обыч«о по оптическим плотностям 'при двух
длинах волн (в мкг/мл):
Cfl = 9,78D6e2 — 0,99De44,
Cb = 21,40D644 — 4,65 De2,
где Са и Съ — концентрации хлорофиллов а и Ь
соответственно, D644 и Dqg2 — оптические плотности растворов
при длинах волн 644 и 662 нм. Общую концентрацию*
можно найти, суммируя уравнения:
Са + Сь = 9,78 Dm - 0,99 De44 Ч 21,40 D644 -
- 4,65 D6e2 = 5,13D662 4- 20,41 De44.
При анализе почв оказалось -возможным и достаточ-
ным определить только суммарную «концентрацию
хлорофилла, измеряя оптическую плотность только при
одной длине волны (в максимуме одной полосы).
Поскольку липидная фракция извлекается из почв спиртобен-
93

зольной смесью, то целесообразно этот же экстракт
использовать для определения хлорофилла. В этих
условиях и при указанных допущениях расчетная формула
приобретает вид
Схл= 13,26De66 мкг/мл,
где Схл — общая концентрация хлорофилла в мкг на мл
вытяжки, D666 — оптическая плотность раствора при
666 нм, измеренная с кюветой, рабочая длина которой
1 см. В измеренное значение D вносится поправка на
фоновое поглощение бензольного раствора.
Ход анализа
Навеску почвы, приготовленную для анализа
группового состава гумуса, экстрагируют обычным способом в
аппарате Сокслета спиртобензолом. Полученный
экстракт фильтруют через бумажный фильтр и, если
раствор слабо окрашен, упаривают. Затем раствор
«количественно переносят в мерную колбу и объем раствора
доводят до метки, прибавляя спиртобензольную смесь.
После перемешивания раствора снимают на
спектрофотометре СФ-18 его спектр в интервале длин волн 600—700
нм. Интенсивность поглощения света вычисляют как
разность между оптическими плотностями суммарной и
фоновой кривых при длине волны, соо?ветствующей
максимуму поглощения. Количество хлорофилла в
экстракте вычисляют по формуле
г __ 13,260^
тде V — объем мерной колбы (мл), а / — толщина
кюветы (см).
Содержание хлорофилла в почве находят по формуле
п 13,26DV
Схл = —%— мкг/г,
где р — навеска почвы (г), взятая для приготовления
экстракта
Содержание хлорофилла в верхних горизонтах почв
обычно составляет десятые доли микрограмма на 1 г,
редко — целые микрограммы. В подстилках оно может
достигать десятков микрограммов на 1 г. -
94

Глава 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППОВОГО
И ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ГУМУСА
Для характеристики состава гумуса, выявления его
генетических различий и форм связи с минеральной
частью почвы определяют групповой и фракционный
состав гумуса.
Первые схемы выделения гумусовых веществ
принадлежат еще Шпренгелю (1826), Берцелиусу и Сиверсу
(1880); все современные методы основаны на работах
И. В. Тюрина (1951, 1956). Наибольшее
распространение получили методы Тюрина, Кононовой и Бельчико-
вой (1961), Пономаревой и Плотниковой (1980). Эти
методы основаны на извлечении гумусовых веществ из
почвы растворами NaOH или щелочными растворами пи-
рофосфата натрия, для отделения фульвокислот от гу-
миновых кислот используют нерастворимость последних:
в растворах минеральных кислот.
В ходе анализа осуществляется разделение
гумусовых веществ на группы, различающиеся по своей
природе (принадлежность к разным классам.соединений).
Набор выделяемых групп характеризует групповой
состав гумуса. Определяемый в ходе анализа
групповой состав гумуса близок к номенклатурной схеме
гумусовых веществ (рис 1), но не идентичен ей. Обычно
выделяют и количественно определяют гумицовые
кислоты (ГК), которые иногда подразделяют на
черные (ЧГК) и бурые гуминовые кислоты (БГК).
Определение гиматомелановых кислот до последнего времени не
входило в распространенные схемы анализа группового
состава. Во всех схемах обязательным является
определение фульвокислот ~ (ФК),, однако аналитически
в эту группу попадают частично и неспецифические
вещества, поэтому ФК группового состава и собственна
ФК, указанные в номенклатурной схеме (их выделяют
методом Форсита, см с 129), не тождественны.
Обязательным также является определение негидролизу-
емого остатка (НО). Неспецифические вещества
95

•81
«я К
e
2 м
та о)
ОнС
* О
я с
я
Й5ЙЗ
о х Я в
я So я*
<L> S ^ _<•
со к а
MIS
я
g 5 и л с о, г*
ев Л a u *
3 й* Ь « ffl
са о л и с s
О Ч GT ~
5 и
О У
00 *£ &
g ° *
й н х я
s s g э
* <* 2
en S
х •
►Д. s cl.v ^Г X
2 o,>S a" * о к
а с я о~ s
со" О ё ,—,о£ сз
03 о У ^ ч °* -
,1 я а> _
&5§|х
О)
•с *
+
+ с
8
6
8.
+
X
i
О
J О
9*
/\ +
и sa-
о о <
\/ +
X ^ X „^
О £ О *•
/\ I
О О, <и
X X ^
X га» ___Х
О Й О
—п
г
X
2 «
SC в
СО о
2 R
£ «
о. о
о s
о cf
о, а
о ж
о g
х д
и о
са е{
Ч £
u о.
с
6 *.*
§ Я з
„ О- со
3 $ к
с £ 9
Н sc
О) _ 25
2 са Ч
° S
Ч
4 5. Г?
0) 2» О
Я
S cd X s
ч ж 3 х
о о я л
о S л CQ
ggSgsaoo
a 4 „. Я
» Ь S W
о о S S
S S § ч
О е w с
. ч
о о
с р
о '
Он а»
ф 3
Ё «
22 о я я
5 &: °-ч
с а> к о
S ^ Ч о
о о о
^ я с
я 3
я о) S
96

0>
о
я S s о » но)
a85«'*8!ft
4w
^ о
I
с*
а
5 \/
О О
£
£ -8
О)
а:
8 -5? \/ n/ 8 i •%/
_ О
Ctf U О
о °
С/)
Х-
о
8 о
а* =•
-X
О
/\
V-
/ел
./
IS
Or я •
d, а о •
о ac^s •
S я~£ "
X л *
fc Я «
£ « *>
2 о к
&* о
. S я sя
i'SSisS-^^
Н я S П
*— » Я Г о О
__, е Я 2 Я о X ^
.*» чв »в S 2! » О О Я К
. J « S О
S О £ S «S
U S * ей •
97

попадают частично в группу ФК, а частично их
определяют в составе декальцината. К неспецифичесвдм
веществам относится также группа л и п и до в.
Гумусовые вещества могут находиться в почве как в
«свободном состоянии, так и в форме различных
соединений с катионами металлов (простые и комплексные
соли), с минералами тонкодисперсной части почв, в
форме адсорбционных комплексов. Распределение групп
гумусовых веществ по формам связи с минеральной частью
гумуса характеризуется фракционным составом
гумуса. Фракции гумусовых веществ различаются по
их -отношению к растворителям и могут быть
экспериментально найдены в ходе'последовательной обработки
навески почвы разбавленными растворами кислот и
щелочей в различных условиях.
Первую детальную классификацию форм связи
гумусовых веществ с минеральной частью почвы
предложил Тюрин. Эта схема включает: 1) гумусовые
вещества в свободном состоянии; 2) гумусовые вещества в
форме гуматов сильных оснований; 3) гумусовые вещества в
форме гуматов и смешанных гелей с гидроокисями
алюминия и железа; 4) гумусовые вещества в форме
комплексных соединений с минеральными компонентами; 5)
гумусовые вещества,,прочно связанные с глиной («аргил-
логумины»).
Л. Н Александрова (1980) разработала на основе
экспериментальных исследований классификацию и,
номенклатуру органо-минеральных веществ, которая
характеризует не только типы
органо-минеральных производных, но также вероятные формы связи,
устойчивость и формы нахождения в почвах главнейших
представителей'этих соединений (табл. 6).
Наиболее полно гумусовые вещества извлекаются
растворами щелочей из образцов почв, предварительно
обработанных минеральными кислотами. Необходимо
подчеркнуть, что в щелочной среде в присутствии
кислорода воздуха многие органические вещества способны
окисляться с образованием темщюкраШенных гуминопо-
добных продуктов. Поэтому неоднократно
высказывались сомнения в целесообразности щелочной экстракции.
Были испытаны многие, более «мягкие» растворители
гумусовых веществ, в том числе фтористый,
щавелевокислый и хлористый натрий, катиониты в натриевой форме
98

и др. Однако левысокая полнота извлечения гумусовых
веществ не позволила заменить щелочные растворы.
Кроме того, было установлено, что для почв с хорошо
сформированным гумусом вторичные изменения
гумусовых кислот в ходе экстракции сравнительно невелики.
При достаточно строгом соблюдении прописей все это
дозволяет пользоваться традиционными экстрагентами.
Использование щелочных растворов может вызвать
существенные искажения результатов только в почвах с
высоким содержанием слабаразложившихся
растительных остатков, подстилок, торфов и в модельных опытах
по гумификации растительных остатков.
Основные операции, применяемые в современных
методах, следующие.
1. Экстракция спиртобензольной смесью для
извлечения липидов, составляющих одну из групп
неспецифических соединений. При этом извлекаются воски и
смолы, обволакивающие отдельные почвенные частицы, что
облегчает последующее растворение гумусовых веществ.
2. Декальцирование почв нейтральными растворами
натриевых солей или разбавленными растворами
минеральных кислот. При обработке солевыми растворами
логлощенные основания замещаются на ион натрия, что
повышает растворимость гумусовых веществ. Обработка
минеральными кислотами переводит все гумусовые
вещества в Н-форму (свободные кислоты) и частично
растворяет полухорные окислы.
3. Обработка почвы разбавленными растворами
щелочей, при которой растворяется большая часть
гумусовых веществ.
-Кроме этого, применяют попеременную обработку
лочвы растворами кислот и щелочей для извлечения
прочно связанных гумусовых веществ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППОВОГО СОСТАВА
ГУМУСА ПО МЕТОДУ ТЮРИНА
По методу Тюрина (1966) определяют в почве
содержание следующих групп органических соединений.
1. Вещества, растворимые в спиртобензольной смеси
и представляющие смесь различных смол и восков (ли-
пиды).
99

2. Неспецифические органические соединения и часть
гумусовых веществ, растворяющиеся при обработке
почвы 0,05 н НС1 или H2S04 с целью декальцирования
(вещества декальцината).
3. Свободные гуминовые кислоты и кислоты,
связанные с подвижными полуторными окислами. Извлекаются
при непосредственной обработке почвы 0,1 н. NaOH без
предварительного декальцирования (фракция I).
4. Гуминовые кислоты и фульвокислоты,
предположительно связанные с Кальцием и подвижными
полуторными окислами. Извлекаются обработкой почвы 0,1 н.
NaOH после декальцирования (фракция II).
5. Гуминовые кислоты и фульвокислоты, прочно
связанные с минеральной частью почвы. Для их извлечения
остаток почвы от предыдущей операции попеременно
обрабатывается 0,1 н. H2S04 и 0,1 н. NaOH (фракция III).
6. Гумины — нерастворимый (негидролизуемый)
остаток органических веществ почвы.
Схема Тюрина включает разделение гумуса почвы на
группы, различающиеся как по природе (гуминовые
кислоты, фульвокислоты и т. д.), так и по формам связи с
минеральной частью почвы.
Для выполнения анализа из образца почвы берут
среднюю пробу от 15 до 60 г в зависимости от
содержания органического вещества, отбирают корни и
другие неразложившиеся растительные остатки. Полностью
отобрать все негум'ифицированные остатки из верхних
горизонтов многих почв (луговые, дерновые, некоторые
лесные почвы) практически не удается. Значительная
часть этих остатков всплывает при дёкальцировании
почвы, и тогда их можно удалить, собирая фильтровальной
бумажкой. Перед отбором корней почву не растирают,
а только осторожно раздавливают и просеивают через
сито с диаметром отверстий 1 мм.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЯ ЛИПИДОВ
Навеску воздушно-сухой почвы (20—50 г) помещают
в бумажный патрон (или пакетик) из фильтровальной
бумаги (предварительно промытой смесью спирта с
бензолом), который вставляют в аппарат Сокслета, после
чего почва подвергается экстрагированию смесью спир-
100

та с бензолом (в отношении 1:1) около 40 ч. По
окончании экстрагирования из экстракта удаляют растворитель
отгонкой на водяной бане, а содержание извлеченных ли-
пидов определяют взвешиванием после высушивания до
постоянного веса в термостате при 80°. Для последующих
вычислений содержание углерода в этой группе
гумусовых веществ принимается равным 72%.
Экстрагированную почву 'вынимают из патрона,
помещают тонким -слоем в широкую фарфоровую чашку и
оставляют под тягой при комнатной температуре на
несколько дней (при периодическом перемешивании) до
полного удаления растворителя. После этого ее
дополнительно растирают в ступке и пропускают через сито с
отверстиями в 0,25 мм. Из этого образца берут три
навески, от 5 да 10, иногда до 20 г (размер навески
зависит от содержания гумуса), для последующих:
определений. С одной из взятых навесок продолжают основной
(последовательный) ход анализа, две другие служат
для дополнительных определений, описанных ниже.
ДЕКАЛЬЦИРОВАНИЕ 1,0 н.
РАСТВОРОМ Na2S04.
Навеску почвы (5—10, иногда 20 г) помещают
равными порциями по 2,5 г в толстостенные центрифужные
стаканы (пробирки), и в каждый стакан приливают 30-—
35 мл 1,0 н. раствора Na2S04. Стаканы закрывают
пригнанными каучуковыми пробками и содержимое их хо*
рошо взбалтывают, после чего стаканы оставляют на
ночь. На другой день смесь центрифугируют в течение
5 мин, после чего прозрачный раствор сливают в чистый
сосуд, а в стаканы с почвой приливают свежий 1,0 ~н«
раствор Na2S04. Содержимое стаканов хорошо
взбалтывают и после настаивания в течение 1 ч снова
центрифугируют и сливают прозрачный раствор. Такая
обработка 1,0 н. раствором Na2S04 с настаиванием и
центрифугированием производится до полного вытеснения
обменного кальция. Дйя этого требуется, в зависимости от
содержания обменного кальция, от трех до пяти (редко
более) обработок.
Объединенные экстракты пропускают через плотный
фильтр и доводят до определенного объема (250 или
500 мл), из которого берут аликвоты для определения
101

углерода и азота. Углерод определяют объемным
методом Тюрина после выпаривания взятой порции
раствора; азот определяют хромовым микрометодом Тюрина.
При точном определении органического азота надо
внести поправку на содержание аммонийного азота, который
определяется в отдельной порции раствора путем
отгонки с магнезиальным молоком (по методу.Мансуряна).
В случае заметной буроватой окраски вытяжки в
отдельной его порции осаждают гуминовую кислоту,
подкисляя раствор серной кислотой до концентрации
0,05 н.; в осадке гуминовой кислоты определяют углерод
и азот как при анализе щелочной вытяжки.
При фильтровании вытяжки на фильтре остаются в
небольшом количестве мелкие корешки и неполно гуми-
фицированные органические остатки с небольшим
количеством минеральных частиц. Корешки и органические
остатки могут быть легко смыты с фильтра и
присоединены к почве, а для уменьшения ошибки от потери
приставши* к фильтру мелких органических частиц фильтр
промывают два раза подогретым 0,1 н. раствором NaOH
и фильтрат присоединяют к последующей щелочной вы*
тяжке.
ВЫДЕЛЕНИЕ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ
' ИЗ ДЕКАЛЫДИРОВАННОИ ПОЧВЫ
Почва после декальцирования .•настаивается в
течение ночи с 0,1 н. раствором NaOH, для чего в
центрифужные стаканы с декальцированной почвой наливают
по 30 мл 0,1 н. NaOH, стаканы закрывают пробкой и
содержимое хорошо взбалтывают. На другой день в
стаканы добавляют 7—8 мл насыщенного (на холоду)
раствора Na2S04 (для коагуляции глинистых частиц), после
чего стаканы закрывают, взбалтывают и после
отстаивания в течение 10—15 мин центрифугируют 5—10 мин,
росле чего темный раствор сливают в чистую склянку
('или колбу), а оставшуюся почву обрабатывают
повторно 0,02 н. NaOH до получения почти бесцветного
раствора.
Собранный щелочной раствор доводят до
определенного объема, после чего оставляют на сутки в закрытом
сосуде для дополнительного отстаивания. Затем
декантируют и фильтруют через плотный фильтр. Осевший на
дне осадок на фильтр не переносят и после декантиро-
102

вания раствора присоединяют смыванием к почве,
находящейся в центрифужных стаканах.
Из отфильтрованного раствора берут аликвоты для
определения Углерода и азота. Кроме того, в отдельной
большой порции (обычно половина всего раствора)
осаждают гуминовую кислоту 1,0 н. раствором H2S04, взятым
в количестве, примерно вдвое превышающем содержание
в растворе NaOH (т. е. до концентрации около 0,05 н.)\
при нагревании до 60—70°. Осадок гуминовой кислоты
после охлаждения и оседания (лучше в течение ночи)
отфильтровывают через бумажный фильтр, промывают
0,02 н. H2S04 и снова растворяют горячей 0,02 н.
щелочью. Раствор гумата натрия доводят до Определенного
объема (100 <мл), из него берут отдельные порции для
определения углерода и азота.
Для определения углерода в щелочных растворах
последние помещают в колбояки емкостью 100 мл,
нейтрализуют серной кислотой до появления осадка
гуминовой кислоты, после чего избыток кислоты
нейтрализуют несколькими каплями 1,0 н. раствора соды до
растворения осадка; в колбочки прибавляют около 0,1 г
прокаленного порошка пемзы и растворы упаривают до
небольшого объема на этернитовой плитке (осторожно), а
потом — на водяной бане досуха. Затем определяют
углерод объемным методом Тюрина.
При определении азота выпаривание раствора
производится с небольшим избытком кислоты. По разности
между общим содержанием углерода и азота в щелочной
вытяжке и содержанием их в гуминовой кислоте
вычисляется содержание углерода и азота в фульвокислотах*
ПОПЕРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
КИСЛОТОЙ И ЩЕЛОЧЬЮ
К почве в центрифужных стаканчиках после
окончания предыдущей операции приливают 30 мл 0,5 н. H2S04«
Смесь взбалтывают и оставляют на ночь, после чего
центрифугируют и сливают прозрачный раствор. Для
удаления избытка кислоты почву два раза промывают
дистиллированной водой, приливая каждый раз по 30 мл
и взбалтывая. После центрифугирования промывные
воды присоединяют к основному кислому фильтрату*
Затем к почве в центрифужных стаканчиках прили-
103

вают 25—30 мл 0,1 н. NaOH, смесь взбалтывают и
настаивают в течение ночи. На другой день прибавляют
7—8 мл насыщенного раствора Na2S04, взбалтывают,
дают отстояться Ю-г-15 мин и центрифугируют.
Прозрачный раствор сливают и продолжают экстрагирование
0,02 н. NaOH до получения почти бесцветного раствора,
для чего обычно требуется не более двух обработок.
Сливаемые растворы соединяют.
По окончании обработки щелочью почву в
центрифужных стаканчиках заливают 30 мл 1,0 н. H2S04,
после чего стаканчики ставят в водяную баню и нагревают
в течение 1 ч при периодическом перемешивании
стеклянной палочкой. После охлаждения центрифугируют,
сливают раствор и два раза промывают водой, как и
при обработке 0,5 н. раствором H2SO4.
После этого почву в центрифужных стаканчиках
снова заливают 25—30 мл 0,1 н. NaOH, смесь взбалтывают
и оставляют на ночь; на другой день прибавляют 7—8 мл
насыщенного раствора Na2S04, центрифугируют и
сливают раствор, а затем производят повторную обработку
0,02 н. NaOH.
Оба кислых раствора, полученных при
обработке 0J5 н п 1,0 н. H2S04, соединяют вместе,
упаривают (после неполной нейтрализации) на водяной
бане до объема 200—250 мл ,и затем определяют в
отдельных порциях углерод и азот. При определении
углерода взятую порцию раствора перед-выпариванием
нейтрализуют едким натром или содой.
Щелочные растворы соединяют вместе и
анализируют на содержание углерода, азота, и гуминовой кислоты
так же, как и щелочной раствор после декальцирования.
Остаток почвы в центрифужных стаканчиках
отмывают от солей три раза водой, причем первый раз вода
подкисляется несколькими миллилитрами 1,0 н. H2SO4.
При каждом промывании смесь взбалтывают, дают*
немного отстояться и центрифугируют. По окончании
промывания почву переносят во взвешенную фарфоровую
чашку. После отстаивания избыток воды сливают, затем
выпаривают досуха на водяной бане, доводят до
воздушно-сухого состояния и взвешивают. Сухой остаток
растирают агатовым пестиком и берут навески для
определения углерода и азота. Содержание последних пересчиты-
вается в процента* к исходной навеске почвы.
104

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Непосредственная обработка почвы 0,5 н. H2S04
применяется для определения фульвокислот, находящихся
в форме соединений с подвижными (легкарастворимыми
в кислотах ,и щелочах) полуторными окислами, а
частью и в свободном состоянии.
Навеску почвы (5—10 г) помещают в колбу и к ней
приливают 250 мл 0,5 н. H2S04. Колбу закрывают пробг
кой, содержимое взбалтывают несколько раз и
оставляют на ночь. На другой день содержимое колбы снова*
взбалтывают и затем фильтруют через сухой складчатый
плотный фильтр, перенося на него почву. Фильтрование
обычно идет достаточно быстро, и раствор получается
прозрачный. Из него берут пробы для определения
углерода и азота. Для вычисления содержания углерода и
азота фульвокислот этой фракции из полученных
результатов вычитают содержание этих элементов в солевой
вытяжке (1,0 н. Na2S04).
Непосредственная обработка почвы 0,1 н. NaOH
применяется для определения гумусовых кислот, не
защищенных кальцием или образующих с последним соли,
растворимые в растворах щелочей.
Навеска почвы от 5 до 10 г может быть обработана
одним из двух возможных способов. В первом способе
обработку ведут в центрифужных стаканчиках так же,
как и при выделении гумусовых кислот после декальци-
рования. Недостатком этого способа для многих почв
(особенно не насыщенных основаниями) является
трудность получения прозрачных растворов, так как
прибавление в качестве коагулятора насыщенного
раствора Na2S04 и центрифугирование не дают хороших
результатов. Удобнее пользоваться вторым способом, при
котором навеску почвы целиком помещают в цилиндр
или колбу, куда приливают 200 мл 0,1 н. NaOH,
закрывают пробкой, несколько раз взбалтывают и оставляют
в покое на ночь. На другой день прибавляют 50 мл
насыщенного раствора Na2S04, взбалтывают и через 15—
30 мин фильтруют через складчатый плотный фильтр,
перенося на последний сразу, по возможности, всю
почву. Первые мутные порции фильтрата выливают
обратно на фильтр, а собирают только прозрачный раствор, из
105

которого берут аликвоты для определения углерода,
азота и осаждения гуминовой :кислоты.
Для более детальной характеристики состава гумуса
и его состояния, особенно почв, близких по своим
генетическим признакам, этот анализ можно дополнить
следующими определениями: 1) определение
водорастворимого гумуса в исходной почве; 2) определение
водорастворимого гумуса (и гуминовых кислот) после декальци-
рования и насыщения натрием (из 1,0 н. раствора
Na2S04); 3) дополнительное разделение группы фульво-
кислот (по фракциям) на осаждаемые и не
осаждаемые гидроокисью алюминия при слабокислой реакции
(рН 4,8) или гидроокисью кальция при щелочной
реакции. Осаждаемые при таких условиях фульвокислоты
отличаются темногжелтой окраской, тогда как неосаждае-
мые имеют бледно-желтую окраску илн^бесцветны.
Описанная методика разработана для почв, не
содержащих карбонатов. При анализе карбонатных почв
неприменимо декальцирование 1,0 н. раствором
сернокислого натрия: необходима обработка соляной кислотой.
Если почва содержит немного карбонатов при
диффузном распределении их в массе почвы, то можно
пользоваться слабыми растворами соляной кислоты: сначала
0;2 н., затем 0,02 н. Для почв со значительным
содержанием карбонатов, особенно в виде кусочков
известняка, конкреций и т. д., целесообразно начинать с
обработки более концентрированным раствором соляной
кислоты (0,5—1,0 н.) для скорейшего разложения
углекислого кальция, после чего перейти к отмыванию кальция
0,02 н. кислотой.
Обработанная соляной кислотой навеска почвы
отмывается от кислоты водой до удаления С1-иона, после
чего высушивается, взвешивается, и в ней производится
определение углерода и азота, на основании чего
вычисляется количество органических веществ, перешедших в
раствор при обработке кислотой. Дальнейший ход
последовательного анализа тот же, что и для бескарбонатных
почв.
После опубликования схемы Тюрина были
предложены ее модификации и некоторые оригинальные схемы.
Наибольшее распространение получили схемы Тюрина в
модификации Кононовой (1963), Пономаревой (1957) и
Пономаревой—Плотниковой. В. В. Пономарева и
106

Т. Н. Плотникова провели большую работу по
сравнительному изучению методов анализа группового и
фракционного состава органического вещества, результаты
которой обобщены в книге «Гумус и почвообразование»
(1980).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППОВОГО СОСТАВА
ГУМУСА В МОДИФИКАЦИИ
ПОНОМАРЕВОЙ И ПЛОТНИКОВОЙ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОСКО-СМОЛ
И БИТУМОВ 1
Это определение авторы считают необязательным для
большинства минеральных почв и рекомендуют только
при анализе органического вещества торфяных почв и,
если возникает надобность, при анализе лесных
подстилок. С этой целью навески почв (10—20 г)
экстрагируют в аппарате Сокслета смесью спирта и бензола (1:Г)
до полного выделения фракции воско-смол и битумов.
Фракция определяется по весу после отгонки
органического растворителя на водяной бане и высушивания-
остатка до постоянного веса при температуре 70—80°.
Содержание углерода в этой фракции принимается равным
72%.
НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ
0,1 н. NaOH-ВЫТЯЖКА
' В эту вытяжку переходит фракция гуминовых
кислот — свободных и предпол'ожительно связанных с
подвижными полуторными окислами. Из-образца почвы,
пропущенной через сито в 1 мм, берут в конические
колбочки на 300—400 мл навески от 2,5 до 20 г в
зависимости от общего содержания в аючве гумуса.
Навеска
почвы, г Гумус, %
2,5 > 10
5—10 10—3
10—15 3—0,5
20 <0,5
Сохранена терминология авторов метода.
107

К навескам приливают из мерной колбы по 200 мл
0,1 н. NaOH, хорошо перемешивают и оставляют «а 20—
24 ч. В течение дня содержимое колб периодически
перемешивают. Чтобы изолировать раствор NaOH от
двуокиси углерода (во избежание образования соды и
растворения гуматов кальция), необходимо колбы плотно
закрыть пробками. На следующий день в колбы
прибавляют насыщенный раствор Na2S04 в количестве lU от
объема жидкости (точно пипеткой на 50 мл) для
коагуляции илистых частиц и ускорения фильтрации, хорошо
перемешивают растворы, оставляют колбы в покое на
10—15 мин. Непосредственно перед фильтрованием
снова перемешивают и фильтруют через простой бумажный
фильтр диаметром 15—17 см, перенося на фильтр
раствор вместе с почвой. Если 'первые порции фильтрата
получаются мутными, их снова выливают на фильтр,
добиваясь абсолютной прозрачности фильтрата. Остаток
почвы на фильтре и в колбах не промывают, а
выбрасывают, так как в дальнейший анализ он не идет. В
отдельных порциях щелочной вытяжки делают следующие
определения.
Общее содержание органического углерода. В
конические колбочки на 100 мл берут от 10 до 50 мл вытяжки
в зависимости от густоты ее окраски. Прибавляют
немного прокаленной пемзы и выпаривают содержимое
колбочек почти досуха на кипящей водяной бане или
этернитовой плитке. Окончательное досушивание остатка
производят на воздухе или в сушильном шкафу при 80—
90°. Органический углерод в сухих остатках
определяют по Тюрину в двух повторностях.
Содержание углерода гуминовых кислот. В
коническую колбочку на 100—200 мл берут пипеткой 50—100 мл
щелочной вытяжки и прибавляют к ней 10 или 20 мл
1,0 н. раствора H2S04, Tr е. с таким расчетом, чтобы
концентрация свободной серной кислсГгы в подкисленной
вытяжке была приблизительно 0,05 н., а рН раствора —
около 1,3—1,5. Содержимое колбочек нагревают
приблизительно до 70—80°, не .доводя до кипения, и
фильтруют в подогретом или охлажденном состоянии через
небольшой беззольный фильтр — белая или синяя
лента. Фсадок гуминовых кислот в колбочке и на фильтре
промывают 2—3 раза слабым раствором серной кислоты
(0,05 н.); водой осадок не промывают. Воронки с промы-
108

тыми осадками гуминовых кислот вставляют в те же
колбочки, в которых производилось осаждение (на их
стенках всегда остаются частицы гуминовых кислот), и
растворяют гуминовые кислоты из промывалки
небольшими порциями горячего 0,4 н. раствора NaOH.
Щелочной раствор доводят до объема 100 мл в мерной
колбочке и отсюда берут аликвоты на определение
углерода гуминовых кислот. Это определение делается так же,
как определение общего углерода щелочной вытяжки.
Углерод фульвокислот вычисляют по разности между
общим углеродом щелочной вытяжки и углеродом
гуминовых кислот.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ ФРАКЦИЙ ГУМУСА
ИЗ ДРУГОЙ НАВЕСКИ ПОЧВЫ
Декальцирование почвы. Берут такие же навески
почв, какие были-взяты для непосредственной щелочной
вытяжки, и помещают их в конические колбы на 250 мл.
Приливают к навескам из мерной колбы по 200 мл 0,1 н.
H2S04, хорошо перемешивают и оставляют на 20—24 ч.
Колбы закрывают пробками или. часовыми стеклами во
избежание попадания пыли и в течение дня несколько
раз перемешивают их содержимое. На другой день
сернокислую вытяжку фильтруют в колбы на 500—1000 мл
(в зависимости от содержания в почве обменного Са2+
и длительности его отмывания) через гладкий бумажный
фильтр средней плотности, перенося на него вместе с
раствором и почву. Сначала обработку проводят
декантацией, а затем переносят всю почву на-фильтр и
продолжают промывание почвы на фильтре 0,1 н. раствором
H2S04 до полного вытеснения кальция. После этого
промывают 2—3 раза водой, слабо подкисленной серной
кислотой, для удаления избытка серной кислоты.
Пробу на кальций в промывных водах делают так:
в стаканчик на 20—25 мл набирают свежую порцию
промывных вод, нейтрализуют кислый раствор аммиаком
(если выпадает осадок г!олуторных окислов, его
отфильтровывают), прибавляют 1—2 мл насыщенного
раствора щавелевокислого аммония, оставляют
стаканчик в теплом месте на 10—15 мин. Полное отсутствие
белого осадка щавелевокислого кальция указывает на
109

полноту отмывания кальция. Пробу на кальций можно
делать и трилонометрическим методом.
После полного отмывания кальция сернокислую
вытяжку вместе с промывными водами переносят в
мерную колбу, доводят до объема 500 или 1000 мл и
хорошо перемешиваю^ Органические вещества "кислых
вытяжек из почв неустойчивы к микробиологическому
разложению, поэтому анализ их нельзя откладывать
больше чем на 2—3 дня.
В вытяжках определяют содержание, органического
углерода методом Тюрина. Для этого выпаривают 10—
100 мл вытяжки (в зависимости от ее окраски),
предварительно нейтрализовав ее сухой содой до начала
выпадения в осадок полуторных окислов.
Для декальцирования навесок карбонатных почв
берут не серную, а соляную кислоту. Сначала приливают к
навеске почвы приблизительно эквивалентное
содержанию карбонатов количество 1,0 н. раствора НС1 или,
если содержание карбонатов не известно, приливают
раствор соляной кислоты небольшими порциями при
постоянном помешивании до прекращения вскипания. По
окончании реакции разложения карбонатов прибавляют
еще 200—250 мл 0,1 н. НС1 и проверяют полноту
разложения карбонатов. Концентрация свободной НС1 в
растворе должнд быть близка к 0,1 н. На следующий день
отфильтровывают раствор от почвы через гладкий
фильтр и промывают почву в колбе и на воронке сначала
0,1 н. раствором НС1 до удаления Са2+, а после этого —
0,1 н. раствором H2S04 до удаления хлора.
/ Наличие в солянокислой вытяжке большого
количества хлор-ионов, которые окисляются хромовой смесью,
мешает определению углерода. Поэтому для
приблизительного учета кислоторастворимой фракции
органического вещества в образцах почв, содержащих
карбонаты, отдельную навеску почвы заливают 0,1 н. раствором
H2S04 (200 мл), как это описано выше для
некарбонатных почв, и определяют в вытяжке органический
углерод. В этом случае навеску почвы на воронке не
промывают и доводить фильтрат'до определенного объема
не требуется.
Щелочная вытяжка после декальцирования почвы.
В эту вытяжку переходят гуминовые кислоты и фульво-
кислоты, извлекаемые непосредственной щелочной вы-
110

тяжкой, а также гуминовые кислоты и фульвокислоты,
связанные предположительно с кальцием и растворимые
в щелочи только после декальцирования почвы.
Сразу после декальцирования влажные навески почв
смывают с бумажного фильтра в те же колбы.
Замедление приведет к подсыханию навесок почв на фильтрах,
после чегб их трудно будет количественно смыть с
фильтров. Эта операция требует большой тщательности и
осторожности и проводить ее надо так: в колбу, куда
должна быть смыта навеска почвы, вставляют воронку
диаметром 10—15 см с коротким и широким горлом.
В небольшую промывалку наливают точно 200 мл 0,1 н.
раствора NaOH, и этим количеством щелочи смывают с
фильтра, не вынимая его из воронки, всю почву в ту же
колбу. Следует избегать разбрызгивания раствора
щелочи и частиц почвы. На фильтре все же иногда
остается незначительный налет мелких частиц почвы. Остатки
щелочи из промывалки выливают на фильтр, и щелочь
растворяет гумусовые вещества, которые могли
задержаться с частицами почвы на фильтре. Отмеренным
остатком щелочи обмывают и широкогорлую воронку,
вставленную в колбу. Если взятого количества щелочи
не хватило на смывание почвы с фильтра, следует
добавить в промывалку еще 50 или 100 мл раствора 0,1 н.
NaOH и продолжать смывание.
После того как навески почв полностью смыты с
фильтра в колбы, их закрывают пробками или стеклами
и оставляют на 20—24 ч. В течение дня содержимое колб
несколько раз перемешивают. На следующий день в
колбы прибавляют по 50 мл насыщенного раствора
Na2S04 для коагуляции тонких илистых суспензий и
ускорения фильтрации. Содержимое колб хорошо
перемешивают, оставляют в покое на 10—15 мин, выжидая
свертывания илистых частиц, после чего снова
перемешивают непосредственно перед фильтрованием и сразу
фильтруют через плотно пригнанные к воронкам
бумажные фильтры, перенося на них раствор вместе с
почвой. Остатки почвы в колбах и на воронках промы-
ваТОт 1—2%-ным раствором Na2S04 до полного или
почти полного обесцвечивания промывных вод. Щелочную
вытяжку вместе с промывными водами доводят до
определенного объема и перемешивают. В отдельных
порциях ее определяют содержание органического углерода и
111

углерода гуминовых кислот по Тюрину, а содержание
углерода фульвокислот находят по разности между
содержанием общего углерода в вытяжке и углерода
гуминовых кислот. В той же вытяжке находят индекс
оптической плотности гуминовых кислот, определяемый с синим
светофильтром. Для определения .индекса оптической
плотности используют раствор гуминовых кислот в 0,1 и,
NaOH'с рН-12—13. Измерение проводят на фотоэлект-
роколориметре или спектрофотометре при длине волны
430 мм и' толщине слоя раствора 1 см. Результаты
выражают индексом Есмт/мл, который получают путем
деления оптической плотности на содержание в растворе
органического углерода (мг/мл).
Щелочная вытяжка при нагревании. В эту вытяжку
переходят гуминовые кислоты и фульвокислоты, ^прочно
связанные с глинистыми минералами и устойчивыми
формами полуторнкх окислов. Остаток почвы после
предыдущей щелочной вытяжки в .сыром состоянии смывают в
ту же колбу с помощью 200 мл 0,02 н. раствора NaOH.
Смывание идет быстрее/если раствор щелочи
предварительно подогреть до 70—80°. Затем колбы накрывают
часовыми стеклами во избежание испарения жидкости и
нагревают на кипящей водяной бане 6 ч. Фильтрование
вытяжек и промывание остатков почвы на фильтрах
производят на следующий день после, прибавления 50 мл
насыщенного раствора Na2S04 и при комнатной
температуре. Вытяжку вместе с промывными водами доводят до
определенного объема, и в ней производят те же
определения, что и в предыдущих щелочных вытяжках.
Определение, остатка гумуса. Для обычных
аналитических работ авторы метода рекомендуют определять
углерод остатка по разности между общим содержанием
органического углерода в почве и суммой углерода в
выделенных фракциях гумусовых веществ. Все случайные
и систематические ошибки анализа относятся в этом
случае за счет негидролизуемого остатка.
Описанная методика дает возможность определить в
составе почвенного гумуса три фракции гуминовых
кислот rf четыре фракции фульвокислот, а именно:
гуминовые кислоты
Фракция 1 — растворимая непосредственно в 0,1 н.
NaOH — свободная и связанная с подвижными полу-4
торными окислами;
112

Фракция 2 — растворимая й 0,1 н. NaOH только
после декальцирования почвы и связанная э основном с
кальцием;
Фракция 3 — растворимая в 0,02 н. NaOH при
6-часовом нагревании на водяной бане — связанная с
глинистыми минералами и устойчивыми полуторными
окислами;
фул ьво кисл оты
Фракция /а — растворимая в 0,1 н. H2S04 при де-
кальцировании почвы — свободная и связанная с
подвижными полуторными окислами (так называемая
«агрессивная» фракция);
Фракция 1 — растворимая непосредственно в 0,1 н.
NaOH и связанная в почве с фракцией 1 гуминовых
кислот;
Фракция 2 — растворимая в 0,1 н. NaOH только
после декальцирования и связанная с фракцией 2 гуминовых
кислот;
Фракция 3 — растворимая в 0,02 н. NaOH при
6-часовом нагревании на водяной бане и связанная с
фракцией 3 гуминовых кислот.*
Количества гуминовых кислот фракций 1 и 3
находят без дополнительных пересчетов, прямо по
результатам анализов непосредственной щелочной вытяжки и
щелочной вытяжки при нагревании соответственно.
Количество гуминовых кислот фракции 2 находят путем
вычитания результата анализа непосредственной
вытяжки из результата анализа щелочной вытяжки
после декальцирования. Поскольку определения ведут из
раздельных навесок почвы, то для многих почв, не
насыщенных основаниями, эта разность может оказаться
отрицательной.
Фракция 1а фульвокислот соответствует результатам
анализа декальцината, фракция 3 — определению
содержания ФК в щелочной вытяжке при нагревании.
Фракция 1 фульвокислот вычисляется как разность
между содержанием ФК в непосредственной щелочной
вытяжке и в декальцинате. Чтобы найти фракцию 2
фульвокислот, суммируют результаты определения ФК
в декальцинате и в щелочной вытяжке после
декальцирования и из этой суммы вычитают количество ФК,,
найденное в непосредственной щелочной вытяжке.
113

ВЫЧИСЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
АНАЛИЗА ГРУППОВОГО СОСТАВА
ГУМУСА
Результаты определения группового и фракционного
состава гумуса выражают в процентах к почве и
процентах к общему содержанию органического углерода
почвы. Все расчеты ведут па углероду. Данные состава
тумуса в процентах к почве вычисляют до второй
значащей цифры после запятой, в процентах от общего
углерода — до первого знака.
Содержание липидов (Л) вычисляют по формуле
л<*)-'-£1М.
Р
тде q — найденное в опыте количество липидов (г),
р — навеска почвы (г).
Содержание углерода липидов в процентах к почве
равно
п q 0,72 • 100
WI = *-* ,
Р
я в процентах к общему содержанию углерода
Сд = „.0,72. 100, юо>
Р * %0>бЩ
I
где % С0бщ — о,бщее содержание органического
углерода в процентах к почве.
Количество углерода гуминовых кислот и фульвокис-
лот различных групп находят так же, как количество
общего углерода в методе Тюрина. Если вычисляют
содержание в процентах к почве, то
Л/П (а—Ь) -н. -0,003- 100
%ЬГк(фк) = ; ,
где а — количество соли Мора, пошедшее на титрование
исходного раствора бихромата (мл); Ь — количество
соли Мора, пошедшее на титрование избытка бихромата
после окисления гумубовых веществ (мл); н. —
нормальность соли Мора; р' — навеска почвы, отвечающая
объему раствора гумусовых веществ, взятому для
определения углерода, т. е. с учетом всех последовательных
разбавлений. Содержание углерода отдельных групп и фрак-
114

дий в процентах к общему содержанию углерода
находят по формуле
о/Г (а-б)-н. -0,003-100 10ft
%СГк(фк) = 1W.
Р • %4>бщ
Количество гумина в процентах к поч<ве находят так
же, как общее содержание гумуса, но с поправкой на
уменьшение навески в ходе анализа группового состава:
0/Г __ (а—Ь) • н. -0,003- 100 д2
РЯ1
где р —,навеска остатка почвы, взятая для определения.
гумина; q{ — вес почзы, взятой для определения
группового состава гумуса; q2 — вес остатка почвы после
извлечения растворимых гумусовых веществ.
Содержание углерода гумина к С0бщ находят по
формуле
о/0с = jfl-fr) -н -0,003- 100.(72 . юо
РЯх ' %С0бщ
Метод определения группового и фракционного
состава гумуса имеет существенный недостаток, связанный
с использованием двух разных навесок почв. Это
приводит к тому, что из многих почв в непосредственную
NaOH-вытяжку переходит больше гуминовых кислот, чем
в вытяжку после декальцирования. В результате
количество фракции гуминовых кислот, предположительно
связанных с кальцием, оказывается меньше нуля. Это
обычно встречается в почвах, не насыщенных основаниями
(дерново-подзолистые, красноземы, темно-красные фер-
раллитные и т. п.), р объясняется следующими
причинами. Если в почве практически нет гуматов кальция, то
согласно методике, выход гуминовых кислот доложен быть
одинаковым как в непосредственную NaOH-вытяжку, так
и в вытяжку после декальцирования. Однако обработка
почвы кислотой в ходе декальцирования несколько
изменяет органическую часть почвы. С одной стороны,
происходит частичный гидролиз ГК, от которых
отщепляются баковые периферические группы, что снижает
последующий выход ГК в щелочную вытяжку. С другой,
стороны, растворяются, гидролизуются и элюируются из
почвы такие вещества, как гемицеллюлоза, полипептиды,
которые, переходя в непосредственную NaOH-вытяжку, мо-
115

гут затем соосаждаться с ГК^ особенно в присутствии
минеральных коллоидов. Это может привести к
кажущемуся увеличению количества ГК фракции 1. Такой
эффект обычно наблюдается в почвах, степень
насыщенности основаниями которых менее 50%. С учетом
сказанного более строгой должна быть такая схема
анализа, в которой предусматривается последовательное
выделение всех групп и фракций органического вещества из
одной навески почвы.
УСКОРЕННЫЙ ПИРОФОСФАТНЫИ
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СОСТАВА ГУМУСА
ПО КОНОНОВОЙ И БЕЛЬЧИКОВОЙ
Применение пирофосфатного метода позволяет
ускорить выделение гумусовых веществ из почвы. В
водной и щелочной средах пирофосфаты кальция, железа и
алюминия труднорастворимы. При взаимодействии пи-
рофосфата натрия Na4P207 с гуматами кальция и
полуторных окислов образуются соединения типа СагРгОуХ
Х5Н20 и Fe4(P207)3-9H20, не растворимые в воде, но
частично растворимые в избытке пирофосфата с
образованием комплексных солей. Поэтому реакция
образования гуматотв натрия протекает с большой полнотой и
выход гуматов при однократной экстракции повышается.
В отличие от действия кирлот при декальцировании пи-
рофосфат не разрушает несиликатные формы
полуторных окислов и не извлекает алюминий и железо из
материнских^ пород. Наибольшее количество гумусовых
веществ, по~Коно,новой, извлекается щелочным раствором
пирофосфата натрия с рН около 13. Благодаря этому
применение пирофосфата в некоторой степени
заменяет декальцирование почвы. •
Извлечение из почвы гумусовых веществ
производится смесью пирофосфата натрия и NaOH, содержащей в
1 л раствора- 44,6 г Na4P207- 10Н2О и 4 г NaOH;
концентрация пирофосфата натрия в таком растворе
соответствует 0,1 М, a NaOH — 0,1 н. Смесь имеет рН около 13.
В ускоренном пирофосфатном методе определения
состава гумуса исключен длительный (особенно в случае кар-
116

бонатных почв) процесс декальцирования почвы. Вместо
длительного отмывания используется однократное
настаивание пО)Чвы со смесью пирофосфата натрия и NaOH,
без последующего промывания водой, что также
значительно сокращает время анализа.
При такой обработке почвы выход гумусовых
веществ, по данным авторов, близок 'к результатам по
сокращенной схеме Тюрина (гумусовые вещества,
извлекаемые 0,1 н. раствором NaOH из декальцированной
почвы плюс вещества декальцината). В пирофосфатно-
щело,чную вытяжку переходят гумусовые вещества,
свободные и связанные с несиликатными формами железа
и алюминия, а также связанные с кальцием.
Разграничение этих двух фракций производят путем
дополнительного определения, количества гумусовых веществ,
извлекаемых из недекальцированной почвы 0,1 н. раствором
NaOH.
Ход анализа
Из образца почвы, пропущенной через сито в 1 мм,
берут в коническую колбочку на 250—300 мл навеску
10 г и заливают 200 мл свежеприготовленного раствора
пирофосфата натрия.
Колбу закрывают резиновой пробкой для изоляции от
СОг'воздуха, содержимое перемешивают несколько раз
в течение дня и оставляют до следующего утра. Время
•взаимодействия почвы л растворителя 16—18 ч. На
следующий день прибавляют в колбы насыщенный раствор
Na2S04 в количестве lU от объема жидкости (точно пи-
петкфй 50 мл) для коагуляции илистых частиц и
ускорения фильтрации, хорошо, перемешивают растворы,
оставляют колбы в покое на 15—20 мин, снова перемешивают
непосредственно перед фильтрацией и фильтруют через
гладкий бумажный фильтр диаметром 15^-17 см. Если
первые порции-фильтрата 'мутные, их снова выливают
на фильтр, добиваясь прозрачности фильтрата. Остатхж
почвы на фильтре и в колбах выбрасывают. Для
определения общего содержания органического углерода в
конические колбочки на 100 мл пипеткой берут от 2 до
50 мл вытяжки в зависимости от интенсивности
окраски, выпаривают досуха на этернитовой плитке, а под
конец на водяной бане и определяют количество углерода
117

по Тюрину, добавляя прокаленную пемзу. Определение
проводят в двух повторностях.
Для определения содержания углерода гуминовых
кислое в коническую колбочку на 100 мл пипеткой берут
20 или 50 мл пирофосфатной вытяжки и прибавляют к
ней соответственно 10 или 25 мл 1,0 н. H2SO4, доводя
рН раствора до 1,3—1,5. *
Содержимое колбочек нагревают до 70—80° и
после некоторого отстаивания хлопьев гуминовой кислоты
фильтруют теплый раствор через небольшой фильтр
(белая лента). Осадок гуминовых пкислот в колбочке и на
фильтре отмывают от примеси фульвокислот 2—3 раза
слабым раствором серной кислоты (0,05—0,1 н.) Воронки
с осадками гуминовых кислот вставляют в те же
колбочки, в^которых производилось осаждение, и
растворяют гуминовые кислоты -из промывалки небольшими
порциями горячего 0,1 н. раствора NaOH. Щелочной"
раствор охлаждают, доводят до объема 100 мл в мерной
колбочке и берут пробы на определение углерода
гуминовых кислот (от 5 до 25 мл). Углерод фульвокислот
вычисляют по разности <между общим углеродом
щелочной вытяжки и углеродом гуминовых кислот.
Свободные и связанные с подвижными формами R2O3
гуминовые кислоты определяют с помощью
непосредственной щелочной вытяжки из недекальцированной
почвы. Ход анализа тот же, что и в методе Пономаревой и
Плотниковой.

Глава 5
ВЫДЕЛЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ
ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ
Изучению свойств гумусовых веществ практически
ъсегда предшествует выделение препаратов, т. е.
получение исследуемого вещества в изолированном от других
соединений состоянии. Некоторые представления о
свойствах гумусовых веществ можно получить, изучая поч-
«у в целом, но поскольку гумус представлен сложным
комплексом большого набора органических соединений,
в значительной мере химически или адсорбционно
связанных с минеральными составляющими, то такой
подход дает только суммарные (интегральные) показатели.
Выделение препаратов гумусовых веществ осложнено по
ряду причин. В,о-первых, чтобы выделить достаточные
для исследования количества вещества, приходится
работать с большими навесками почвы, часто в несколько
килограммов. Работа с большими навесками осложняет
выполнение всех операций. При количествах почвы 1—
% кг ее приходится делить на порции меньшего размера
и многократно экстрагировать, При этом объемы
кислотных вытяжек и щелочных экстрактов часто
достигают десятков литров. Все это увеличивает длительность
"операций, а это не только неудобно, но и нежелательно,
поскольку в присутствии кислорода воздуха в щелочной
среде гумусовые кислоты могут претерпевать более или
менее значительные изменения. Во-вторых, не всегда
легко получить чистые препараты; практически во всех
случаях £ни представлены смесью близких по строению
групп веществ и содержат примеси органических
соединений иных классов. Поэтому в дальнейшем приходится
прибегать к дополнительному фракционированию
полученных препаратов. Гумусовые кислоты, кроме того,
всегда содержат некоторый процент золы,
представленной примесью тонкодисперсных минералов (даже
кварца), солей и катионами металлов,
образующими с ГК и ФК простые или комплексные соли. Очистка
(или обеззоливание) препаратов составляет один из
119

важнейших этапов работы. Наконец, в-третьих, до сих
пор не решен вопрос о нативности получаемых
препаратов. Гумусовые кислоты приходится извлекать из
почвы действием кислот и щелочей (реже используют
менее эффективные нейтральные растворы и катиониты),
которые могут вызвать различные вторичные изменения
гумусовых кислот: изменение конфигурации* молекул,
таутомерные переходы, гидролиз, частичное окисление.
В настоящее время почвоведы не располагают
критериями нативности гумусовых кислот, и поэтому одно
из важнейших условий сопоставимости результатов
исследований — использование строго стандартных
приемов выделения препаратов.
В целях химического изучения выделяют из почв
вещества группы липидов, а также различные фракции
гуминовых кислот и фульвокислот. Техника получения
препаратов липидов- идентична выделению этой группы
в ходе группового анализа гумуса; при необходимости
увеличивают навески или проводят экстракцию спирто-
бензолом нескольких порций почвы.
Для получения препаратов гуминовых кислот часто
выделяют из декальцированной почвы совместно две
фракции: свободные и предположительно связанные с
кальцием ГК. В специальных случаях проводят раздель*
ное выделение.
Выделение фульвокислот основано на методе Форси-
та (iForsyth, 1947), причем получаемые препараты не
идентичны ФК, определяемыми групповом анализе по
методу Тюрина. Фульвокислоты, по Тюрину,
представлены смесью различных органических веществ, как
низкомолекулярных неспецифических, так и собственно
фульвокислот, отличающихся более высоким содержанием
углерода, значительной оптической плотностью и рядом
других признаков, сближающих их с гуминовыми
кислотами. Общим для всех «фульвокислот», по Тюрину, яв«
ляется их растворимость в растворах с низкими значе*
ниями рН (до 1—2). По Форситу, собственно
фульвокислоты отделяют от других веществ кислорастворимой
фракции Адсорбцией на активированном угле. По
.методу Пономаревой их можно отделить и в форме
труднорастворимых солей.

подготовка почвы
Навеска почвы зависит от количества Г К или ФК,
которое желательно получить. В 1 кг почвы может
содержаться примерно от 1—2 до 10—25 г гуминовых
кислот при общем количестве гумуса 1—6 %. Содержание
собственно фульвокислот, как правило, значительно
ниже. При препаративном выделении неизбежны
заметные потери гумусовых веществ, поэтому для выделения
достаточных для анализа количеств вещества
приходится брать большие навески почвы. В случае проведения
комплексных исследований, включающих определения
элементного состава, выхода бензолполикарбоновых
кислот, функциональных групп, вязкости, молекулярно-мас-
сового распределения и т. д., берут навеску 2—3 кг (для
среднегумусных почв). Навеска может быть изменена в
зависимости от типа почвы и задач исследования.
Полностью отобрать корни из такой навески почвы
очень трудно, но в этом и нет необходимости. Достаточно
отобрать крупные, хорошо заметные корни, затем
размять почву и пропустить ее через сито 1 мм. Мелкие
корни и неполностью разложившиеся остатки растений
всплывают при декальцировании почвьГ и удаляются
вместе с декальцинатом.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ
ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Гуминовые кислоты и фульвокислоты извлекают из
почвы 0,1 н. раствором NaOH после предварительного
декальцирования. Подготовленную навеску почвы
переносят в вегетационные сосуды, батарейные стаканы или
бутыли в зависимости от размера навески. Почву
заливают 0,05 н. раствором H2S04 и тщательно
перемешивают. Количество добавляемой кислоты должно в 5—6
раз превышать количество почвы; это обеспечивает
наиболее быстрое удаление кальция из почвы. После
отстаивания суспензии раствор отсасывают через стеклянный
фильтр или сливают через сифон и отбрасывают вместе
с всплывшими на поверхность неразложившимися
растительными остатками. Декальцирование продолжают до
121

тех пор, пока качественная цроба на кальций не
покажет только следы последнего, в растворе.
Карбонатные почвы предварительно приходится обра-
батывать 10%-ной НС1 до полного разрушения
карбонатов, а затем проводить декальцирование.
Следует иметь в виду, что -присутствие остатков
серной кислоты не всегда может быть желательным;
например, при изучении инфракрасных спектров гумусовых
веществ даже небольшая примесь S042~ ионов может выз-'
вать появление в спектре сильных полос S042~,
'накладывающихся на полосы, обусловленные гумусовыми
кислотами. Это может вызвать существенные ошибки при
интерпретации спектра. В этих случаях серная кислота в
ходе анализа может быть заменена на соляную.
После4 декальцирования почву промывают 1—2 раза
дистиллированной водой и экстрагируют гумусовые
вещества 0,1 н. раствором NaOH. Щелочь добавляют из
расчета 6—7 л на 1 кг почвы. После перемешивания
суспензии дают отстояться и темно,окрашенный щелочной
раствор, содержащий гуматы и фульваты натрия,
сливают через сифон в приемную бутыль. При очень
медленном оседании суспензии можно ввести (коагуляторы
(см. с 102). Обработку почвы щелочью и извлечение
гумусовых веществ продолжают до заметного осветления
щелочного экстракта. Добиваться полного осветления
раствора необязательно, поскольку количественное
определение содержания тех или иных фракций в
дальнейшем не производят, однако нельзя ограничиться и од-
ной-двумя обработками, потому что гумусовые вещества
в первых порциях экстракта могут несколько отличаться
по своим свойствам и составу от веществ,
экстрагируемых позднее. Общий объем вытяжки при больших
навесках почвы может достигать 20—30 л.
Полученный щелочной раствор гумусовых веществ
всегда содержит некоторое количество минеральных
примесей в виде тонкой взвеси, от которых надо
освободиться до осаждения гуминовых кислот. Часть взвешенных
частиц оседает на дно сосуда при отстаивании вытяжки
в течение нескольких дней. Отстоявшийся раствор
осторожно сличают, не взмучивая осадка, и пропускают
через проточную центрифугу при скорости вращения 12—
18 тыс. об/мин. Частицы гуматов и, тем более, фульва-
тов при таких скоростях сохраняют устойчивость в раст-
122

воре, тогда как минеральные коллоиды, особенно в
присутствии коагуляторов, выделяются в виде осадка.
Весьма эффективным может оказаться многократное
центрифугирование. Д. С. Орлов и В. Е. Моток
применили метод последовательного осаждения, что позволило
значительно повысить чистоту препаратов. Суть метода
заключается в том, что после
первого центрифугирования
к жидкости добавляют NaCl с
таким расчетом, чтобы довести
концентрацию до 2М по
NaCl, и снова центрифугируют.
После этого жидкость
нейтрализуют до рН 7 и
центрифугируют еще раз.
При анализе больших
объемов жидкости используют
проточные центрифуги или
центрифуги непрерывного действия,
предназначенные для
отделения взвешенных в жидкости
частиц. В почвенных
лабораториях такие центрифуги
применяют как дЯя очистки
больших объемов растворов' ОТ Рис. 15. Проточная су-
взвешенных примесей, .так и перцентрифуга
для разделения тонкодисперс- -
ной части почв на фракции, различающиеся по
размерам частиц.
Роторная суперцентрифуга непрерывного действия
С-100 '(рис. 15) рассчитана на скорость вращения до
20 тыс. об/мин и развивает центробежную силу, в
12000 раз превосходящую силу тяжести. За чПас работы
через центрифугу можно пропустить до 10 л раствора,
однако скорость про'пуск^ния подбирается в зависимости
от размера частиц, присутствующих во взвеси. Чем
медленнее протекает раствор, тем меньшего размера
частицы успевают достичь стенок ротора и тем выше качество
очистки.
Основной рабочей частью центрифуги является ротор.
Раствор поступает через впускной патрубок ротора и
равномерно распределяется по его стенкам. Под
действием центробежной силы твердые частицы оседают на
123

стенки ротора, а центрифугат выбрасывается в сливной:
лоток и поступает в приемный сосуд. В центрифуге
С-100 использованы аэродинамические подшипники с
воздушной подушкой. Упругая воздушная подушка
образуется за счет засасывания атмосферного воздуха
между опорными поверхностями. Благодаря ей достигается
высокая скорость вращения. Основным условием
надежной работы аэродинамических опор является чистота
рабочих поверхностей. Для поддержания чистоты рабочие
поверхности шпинделя, подшипников, шкива и
подпятника периодически протирают замшей. Смазка
поверхностей недопустима.
Для запуска центрифуги поворачивают против
часовой стрелки пусковой рычаг в головке центрифуги,
слегка приподнимая шпиндель. Включают электродвигатель
и через 1,5—2 с медленно отводят назад пусковой
рычаг. Скорость вращения ротора определяют по
счетчику оборотов, диск которого ;имеет контрольную черту.
Число оборотов диска подсчитывают по секундомеру в
течение 30 с, это число равно тысяче оборотов ротора в
минуту.
Когда скорость вращения ротора достигает 20 тыс.
об/мин, сосуд с раствором устанавливают так, чтобы
днище сосуда было расположено выше подошвы
центрифуги не менее чем на*20 см. По окончании
центрифугирования прекращают доступ раствора в центрифугу и
выключают ее. После остановки ротора его отъединяют
от стержня, проталкивают стержень кверху, снимают
сливной лоток и вынимакгг ректор. Специальным ключом
вывертывают из ротора заглушку и извлекают осадок,
Затем Тщательно промывают и высушивают все детали
и устанавливают ротор на место.
При неисправной работе (центрифуга не набирает
скорости, стук в нижней части центрифуги, вытекание
раствора и др.) необходимо немедленно перекрыть
доступ раствора и выключить электродвигатель.
Работа в центрифужной проводится только в
присутствии дежурного преподавателя, техника или лаборанта*
Установка, наладка и ремонт центрифуги проводятся
только специалистами.
При анализе сравнительно небольших объемов
жидкости используют лабораторную стационарную
центрифугу ЦЛС-3 (рис. 16). Она имеет два сменных ротора:
124

угловой (для пробирок) с максимальным числом
оборотов 6Q00 об/мин, и ротор-крестовину (для стаканов) —
3000 об/мин. Центрифуга может работать в режиме
автоматической остановки ротора («с часами» — и «без
Рис, 16. Центрифуга лабораторная ЦЛС-3:
У —кнопка «стоп», 2 — часы, 5 —тумблер для
включения часов, 4 — лампа «тормоз», 5 —
крышка центрифуги, 6 — указатель скорости
вращения, 7 •— лампа — «сеть», 8 — тумблер «сеть»,' 9 —■
ручка регулятора числа оборотов
часов»). Чтобы провести центрифугирование, открывают
крышку 5 центрифуги и устанавливают
ротор-крестовину (устанавливает преподаватель). Наполняют и урав-
125

довешивают попарно стаканы на центрифужных весах с
вкладышами из нержавеющей стали и размещают их
в диаметрально противоположных гнездах ротора.
Затем, закрыв крышку центрифуги, подключают
центрифугу к сети. Тумблер 8 ставят в положение «включено»,
при этом Должны загореться сигнальные лампы 7
(«сеть») и 4 («тормоз»). Тумблер 3 («с часами» — «без
часов») устанавливают в требуемое положение. Затем
плавно в течение 1—2 мин поворачивают по часовой
стрелке ручку регулятора оборотов 9 до значения'3000
-об/мин, при этом должна погаснуть лампа 4. Ручкой
часов 2 устанавливают требуемое время
центрифугирования. После истечения заданного времени автоматически
включается тормоз, при этом загорается лампа 4, тогда*
рукоятку регулятора оборотов 9 переводят в положение
«О» После полной остановки ротора открывают крышку
центрифуги, вынимают стаканы, отключают центрифугу
от сети. Закрыв крышку и вымыв стаканы, убирают
рабочее место.
ВЫДЕЛЕНИЕ
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Отцентрифугированную жидкость собирают в
приемные бутыли и осаждают гуминовые кислоты. Для этого в
-бутыли осторожно при перемешивании добавляют 10%-
ную H2S04 из расчета 20—25 мл на литр экстракта (или
соответствующее количество НС1, если в ГК
предполагается определять серу и снимать инфракрасные спектры),
а затем продолжают медленно добавлять кислоту до
появления первых признаков коагуляции (жидкость
теряет прозрачность, окраска становится более бурой).
Значение рН должно быть в пределах 1—2. Осадку гу-
миновой кислоты дают отстояться, а надосадочную
жидкость осторожно (не взмучивая отгадка) сливают в
бутыль. Затем рыхлый осадок гуминовой кислоты
отсасывают на бюхнеровской воронке или центрифугируют,
кислые растворы объединяют, а гуминовую кислоту
промывают 1—2 раза дистиллированной водой в
центрифужных пробирках. Полученный осадок гуминовых кислот
в дальнейшем переосаждают и очищают от примесей, а
из кислого фильтрата выделяют фульвокислоты.
126

ПЕРЕОСАЖДЕНИЕ И ОЧИСТКА
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Сырой препарат гуминовых кислот обычно содержит
примесь фульвокислрт, неспецифических органических
соединений и имеет высокую зольность. Для
освобождения от примесей гуминовую кислоту растворяют снова
в 0,1 н. NaOH и осаждают из относительно
разбавленного раствора добавлением минеральной кислоты, как
описано выше. От примесей легкорастворимых солей гель
можно очистить с помощью электродиализа.
Электродиализ проводят в трехкамерном
электродиализаторе, изготовленном из обыкновенного или
органического стекла. Торцевые поверхности камер тщательно-
пришлифованы; между камерами проложены и хорошо
натянуты листы целлофана. Электродами служат
платиновые пластинки или сетки; иногда применяют
графитовые электроды.
Напряжение на электроды подается от сети через
выпрямители; для обычных целей вполне достаточны
выпрямители, обеспечивающие ток в несколько десятков
миллиампер при напряжении 220 В. В электрическую
схему электродиализатора включен прерыватель,
отключающий ток при сильном перегреве раствора.
Перед началом работы осадок (гель) гуминовой
кислоты слегка разбавляют дистиллированной водой до
сметанообразного состояния и переносят в среднюю
камеру электродиализатора. Боковые камеры заполняют
дистиллированной водой, уровень которой оставляют
на несколько миллиметров ниже уровня суспензии в
средней камере. Затем подают, на электроды напряжение
и убеждаются в наличии тока.
О нормальной работе электродиализатора можно
судить по пузырькам газа, почти сразу выделяющегося на
электроде. В первое время происходит разложение
свободных солей и сила тока в электродиализаторе
довольно быстро нарастает. Увеличение тока до 500—600 мА
при диаметре камер 150—180 мм сопровождается
сильным разогреванием раствора в средней и боковых (ка-
толите и анолите) камерах электродиализатора. Как
только температура поднимается до 45—50°, сливают и
отбрасывают растворы из боковых камер и заполняют
их свежей дистиллированной водой.
127

После удаления основной массы солей сила тока в
диализаторе изменяется медленно; раствор меняют 1 —
2 раза "в сутки. Когда сила тока упадет до нескольких
миллиампер, берут пробу из средней камеры на
зольность ГК, а из боковых — на содержание анионов и
катионов. Хорошо очищенный препарат должен иметь
зольность не более 0,5—1,5%, хотя для многих рабог
допустима зольность до 5—8%* (Орлов и др , 1969).
Очищенную суспензию гуминовой кислоты из средней
камеры -диализатора сливают в стаканы,
центрифугируют и полученный осадок высушивают при 60° Сухой
препарат имеет черный или» буровато-черный цвет,
блестящий раковистый излом и должен хорошо
растворяться в 0,1 н. NaOH без нагревания
Во многих случаях высушивание ГК нежелательно,
если предполагается в дальнейшем работа с водными
золями ГК, то густую пасту гуминовой кислоты
переносят в склянки с притертыми пробками и в таком виде
хранят до использования в холодильнике.
ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Препараты, полученные описанным выше способом,
ъсегда полидисперсны. Для исследования строения ГК
необходимо смесь фракций с различными
молекулярными массами разделить так, чтобы каждая фракция
была представлена статистически однородной
совокупностью молекул. Относительно гомогенные фракции можно
получить методом гель-фильтрации (см. с 211), но этот
прием удобен для фракционирования только малых
навесок препаратов Чтобы получить- достаточные по
размерам количества вещества, можно воспользоваться
методом дрббного высаливания по Орлову, Глебовой и Ми-
-роненковой (1976). Сущность метода заключается в
следующем: к щелочному раствору гумата натрия
добавляют возрастающие количества NaCl; (часть ГК выпадает
в"осадок уже при минимальной концентрации NaCl. По
мере возрастания концентрации NaCl в осадок переходят
все новые и новые порции ГК. Собирая раздельно
последовательно выпадающие осадки, можно разделить
препарат ГК на относительно гомогенные фракции. В
качестве коагулятора был выбран NaCl потому, что он об-
128

ладает наименьшей коагулирующей способностью- по
сравнению с другими солями. Это позволяет получить
наибольшее количество фракций.
Ход анализа
Условия разделения могут быть несколько
неодинаковыми в зависимости от типа ГК. Для ГК из черноземов
удобен следующий вариант. Навеску ГК размером 30—
40 г растворяют в 1 л 0,1 н- NaOH и центрифугируют
несколько раз, пока не перестанет появляться осадок.
Затем к 1 л щелочного раствора добавляют 250 мл 2 н. NaCl
так, чтобы общая концентрация стала 0,4 н. по NaCl.
Раствору дают постоять 2—3 д**я, и центрифугированием
отделяют первую фракцию — ГК-1. К надосадочной
жидкости снова добавляют 2 н. NaCl" в таком
количестве, (чтобы получить конечную концентрацию 0,55 н. по
NaCl. После отстаивания жидкость центрифугируют и
отделяют вторую фракцию — ГК-2. Далее повторяют те
же операции, последовательно доводя концентрацию
NaCl до 0,70; 0,85; 1,0 н. и 2,0 н. Это позволяет
получить 6 фракций: ГК-1, ГК-2, ГК-3, ГК-4, ГК-5,
ГК-6. Остаток гуминовой кислоты после отделения ГК-6
в 2 н. NaCl представлен бурыми ГК; их переводят в
осадок, добавляя НС1 до рН 1—2, как описано выше.
Собранные осадки промывают сначала
дистиллированной водой, подкисленной НС1, затем чистой водой, не
допуская, однако, пептизации ГК. Промытые осадки
сушат при температуре не выше 60°С и хранят в бюксах
или склянках с притертыми пробками.
При разделении этим методом ГК из типичного
чернозема основное количество составляют фракции ГК-3,
ГК-4 и ГК-5 (до 80—90%). ГК-1 и ГК-2.представлены
в значительной мере минералоорганическими
соединениями с высокой зольностью. В этих фракциях
обнаруживаются глинистые минералы и даже кварц.
ВЫДЕЛЕНИЕ ФУЛЬВОКИСЛОТ
ПО ФОРСИТУ
Для разделения веществ в кислом фильтрате после
осаждения гуминовых кислот Форсит применил
адсорбцию органических компонентов на активированном жи-
129

.туиномд
насщ
вотном угле Адсорбционный метод разделения
позволяет получить однородные препараты, не загрязненные к
тому же ионами осадителя.
Чтобы провести разделение, в бюхнеровскую воронку
вкладывают два фильтра (белая лента), смачивают
водой и слегка отсасывают е помощью водоструйного
насоса (рис. 17). Затем насыпают слой угля (пригоден
уголь марки АГ-3)' толщиной
1—2 см. Размер воронки
подбирают в зависимости от
накопленного объема кислоты
фильтрата. Воронку вставляют
в колбу Бунзена и соединяют с
водоструйным насосом. Уголь
промывают на воронке при
непрерывном отсасывании
небольшими порциями 0,1 н.
NaOH, ацетоном, 0,1 н. НС1 и
водой. Затем через уголь
пропускают кислый фильтрат,
содержащий фульвокислоты.
Прошедший через уголь
раствор должен быть бесцветным
или очень слабо
окрашенным, при появлении окраски необходимо добавить в
воронку новую порцию угля или продолжать пропускать
раствор через другую воронку со свежей порцией угля
После пропускания всего объема раствора уголь
промывают ОЛ н НС1. В фильтрате и промывных водах
могут содержаться простые органические вещества:
аминокислоты, пуриновые основания, углеводы и др. Эти
вещества, по Форситу, образуют фракцию А.
Затем проводится элюирование фракции В, для
чего уголь промывают ацетоном, содержащим 10% воды;
промывание заканчивают после обесцвечивания
фильтрата. Эта фракция также содержит неспецифические
соединения, преимущественно углеводного характера, и
фенольные компоненты После ацетона уголь
промывают водой (фракция С), которая снимает с угля
полисахариды. Промывание заканчивают, когда при
добавлении к элюату избытка ацетона не образуется осадка.
Эти фракции не являются специфическими
гумусовыми веществами. Количество их в почвенных образцах
Рис 17 Приспособление
для адсорбции фульвокис-
лот на активированном
угле
/ — воронка Бюхнера, 2 —
колба Бунзена, 3 — склянка
Вульфа
130

обычно невелико, тогда как при анализе подстилок, за-
торфованных почв и торфов неспецифические соединения
могут преобладать в составе кислоторастворимой
фракции. Если в дальнейшем не предполагается
исследование неспецифических соединений, то фракции А, В и С
отбрасывают.
Последняя, по, Форситу, фракция D представлена
собственно фульвокислотами, которые снимают с угля
промыванием 0,5 н. раствором NaOH. Щелочшэй раствор
имеет обычно интенсивный винно-красный цвет, объем
его зависит от количественного содержания
фульвокислот. Промывание щелочью заканчивают по
обесцвечивании раствора.
Описанный метод не обеспечивает 100%-ный выход
фульвокислот с угля. В адсорбированном состоянии
остается 30—60% всех ФК.
Чтобы полностью снять фульвокислоты с угля и
одновременно разделить их на две фракции, можно
воспользоваться следующим приемом (Юхнин, Орлов, 1972).
Кислый фильтрат после осаждения гуминовых кислот
пропускают через активированный уголь, как описано в
методе Форсита. Уголь с адсорбированными
фульвокислотами последовательно промывают 0.1 н. НС1, ацетоном
и водой до обесцвечивания растворов. Затем фракцию 1
фульвокислот элюируют 0,5 н. NaOH; когда элюат
станет бесцветным, уголь смачивают ацетоном и снова
элюируют фульвокислоты (фракция 2) 0,5 н. NaOH до
обесцвечивания фильтрата. Фракции 1 и 2 объединяют
или исследуют раздельно в зависимости от поставленной
задачи. Выход ФК приближается к 100%.
ОЧИСТКА
И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ФК
Полученный элюат содержит натриевые соли
фульвокислот и избыток NaOH. Для получения свободных
кислот щелочной элюат нейтрализуют соляной кислотой,
сгущают, диализуют и высушивают. Нейтрализация
раствора необходима для лото, чтобы jipn последующем
сгущении раствора не образовалась сильнощелочная
среда; в которой фульвокислоты могут быть изменены
131

под действием кислорода воздуха. По мере сгущения
реакцию среды необходимо периодически проверять,
поддерживая величину рН в пределах 5—6.
Для сгущения элюата используют роторные
испарители, позволяющие быстро отогнать избыток
растворителя, не повышая слишком сильно температуру
Нагревание фульвокислот выше 35—40° может привести их к
необратимым изменениям. Если в лаборатории нет
роторного испарителя, для сгущения элюата можно
использовать прибор для
перегонки в-вакууме (Орлов и
др., 1969).
Элюат сгущают до объема
200—500 мл, в зависимости от
количества исходного
раствора, и затем диализуют в
целлофановых мешочках (рис. 18),
часто меняя воду. Перед
окончанием диализа к раствору
в целлофановых мешочках
добавляют несколько раз
небольшими порциями соляную
кислоту, чтобы перевести фуль-
ваты натрия в свободные фуль-
вокислоты Диализ
заканчивают, когда внутренний и внепг-
ний растворы будут иметь
одинаковые значения рН (4—5),
а проба на С1~ во внешнем
растворе даст отрицательный
результат.
Полученный раствор содержит свободные фульвокис-
лоты, частично натриевые соли фульвокислот или их
соединения с железом и алюминием. Преобладание той
или иной формы зависит от тщательности выполнения
всех операций. Полный перевод препарата в Н-форму
(свободные фульвокислоты) достигается
дополнительным пропусканием раствора препарата через колонку с
Н-катиО|Нитом.
Сгущенные и отдиализованные растворы
высушивают в вакууме, в роторном испарителе или сушат током
сухого теплого воздуха (феном). Сухие препараты
фульвокислот имеют вишнево-красный цвет, легко растрес-
Рис^ 18 Приспособление
для диализа
фульвокислот
/ — штатив, 2 —
стеклянная трубка
(«горлышко») , 3 — целлофановый
мешочек, 4 — стеклянный
сосуд
132

киваются, образуя характерные удлиненные
пластиночки, и хорошо растворяются в воде.
Зольность свободных фульвокислат в Н-форме
невелика. Зольность натриевых солей ФК может достигать
20%. В этом случае зола имеет голубовато-белый цвет
и представлена окисью (карбонатом) натрия. При
избытке железа зола может быть окрашена в красновато-
бурый цвет.
Несмотря на диализ, препарат ФК может иметь
очень высокую зольность, что вызывается наличием
случайных примесей, в (частности некоторых сульфатов,
если при выделении препаратов использовали Na2S04.
В этом случае препарат ФК весом в несколько граммов
снова растворяют в 0,5—1,0 л дистиллированной воды и
дают отстояться. Выпавший осадок примеси
отфильтровывают, а затем снова очищают и концентрируют
препарат:

Глава 6
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ
АНАЛИЗ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Гуминовые кислоты характеризуются высоким
содержанием углерода (до 60% )v Фульвокислоты содержат
несколько меньше углерода (40—50%). Кроме углерода
в гумусовые вещества входят водород и кислород,
соотношение между которыми близко к атомному отношению
этих элементов в воде (2:1), и 3—5% азота. В составе
гумусовых веществ обнаруживаются также фосфор,
сера и ряд других элементов (в частности алюминий,
железо, кремний), однако их положение в молекуле и
характер взаимодействия (примесь или составная часть)
окончательно не выяснены.
Определение элементного состава является
необходимым условием исследования любых органических
соединений и служит для идентификации, составления
простейших формул и для изучения изменений,
происходящих в веществе под действием химических агентов.
Элементный анализ гумусовых веществ позволяет вскрыть
особенности гумификации в почвах различных
природных зон, для чего вычисляют обычно атомные отношения
С:Н и С:0. Простейшие (элементарные) формулы для
гумлновых кислот и фульвокислот составляют редко.
Это объясняется как сложностью веществ и условностью
понятия молекулярной массы применительно к гумино-
цым кислотам, так и тем обстоятельством, что атомные
доли различных элементов, устанавливаемые анализом,
не находятся, как правило, в простых ,кратнь;х
отношениях. Все же составление простейших формул в ряде
случаев следует признать целесообразным. Простейшая
формула наглядно показывает атомные отношения
входящих в состав элементов и удобна при оценке
спектров, при изучении распределения кислорода по
функциональным группам и азота по типам связей, при графо-
статистической обработке результатов.
Сведения об элементном составе необходимы для
обоснованного отнесения природных органических соеди-
134

нений различного происхождения к группе гумусовых
веществ.
Методы элементного анализа разнообразны.
Содержание углерода может быть найдено изложенными выше
методами Кноппа—Сабанина или Густавсона;
содержание азота — методом Кьельдаля. В сочетании с
определением окисляемости по Тюрину эти методы
позволяют довольно точно характеризовать состав гумусовых
веществ.
Наилучшие результаты дает применение
модифицированных методов Прегля, получивших широкое
распространение в почвенно-химических лабораториях.
Значительные изменения и усовершенствование методов
элементного анализа были сделаны М. О. Коршун,
Н. Э. Гельман, В. А. Климовой (1975).
ПОДГОТОВКА ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
К АНАЛИЗУ И ВЗЯТИЕ НАВЕСКИ
Для проведения элементного анализа используются
гуминовые кислоты и фульвокислоты в твердом
состоянии, высушенные и растертые в порошок. Качество
анализа зависит от чистоты препарата; заметное влияние
могут оказать примеси низкомолекулярных соединений,
вода и минеральные компоненты. Поэтому очистка
гумусовых веществ для микроанализа должна проводиться
особенно тщательно.
Препараты гумусовых веществ, высушенные при 60—
70°, всегда содержат некоторое количество воды.
Повышение температуры при сушке нежелательна, так как
это может привести к изменению состава за счет
частичного разложения и окисления вещества. Наиболее
целесообразно сушить гуминовые кислоты при той же
температуре в вакууме, применяя сильные водопоглощаю-
щие средства (например, пятиокись фосфора).
Вещества, не поглощающие больших количеств
влаги, Бобранский рекомендует анализировать в воздушно-
сухом состоянии. Для этого растертый образец гумино-
вой кислоты высушивают в вакууме, взвешивают и
оставляют на 12—24 ч^при доступе воздуха;
порошкообразное вещество поглощает влагу. Затем образец снова
взвешивают и узнают количес!во поглощенной воды. На
135

анализ берут вещество с адсорбированной влагой, а в
результаты анализа вводят соответствующие поправки.
Взвешивание гумусавых веществ для
микроопределений осуществляется на микровесах, позволяющих
брать отсчет до 0,01—0,001 мг; точность взвешивания
составляет ±0,002—0,003 мг (0,02—0,03 мг).
Апериодические (демпферные) весы несколько менее точны, чем
периодические (весы свободного качания), однако
демпферным веса'м отдают предпочтение, так как работать
с ними менее утомительно и значительно быстрее.
Микровесы должны быть установлены в специальном
помещении, где колебания температуры не превышают
1°, и защищены от воздушных течений. Для установки
пригодны тяжелые («физические») столы или столы на
кронштейнах, укрепленных на стенах, свободных от
вибраций. Положительное действие оказывает
утяжеление стола с помощью мраморной или цементной доски.
Вблизи весов не должны находиться радиаторы или
другие источники тепла.
Апериодические микровесы. Они отличаются
наличием демпфера — металлического поршня, свободно
входящего в металлический цилиндр, в середине которого
укреплен опрокинутый колокол, связанный с арретиру-
ющим механизмом весов. Поршень свободно
накрывает колокол и при открытом арретире поднимается и
опускается вместе с чашкой весов. Воздушное
сопротивление в пространстве между поршнем, цилиндром и
опрокинутым колоколом способствует быстрому
торможению колебаний, благодаря чему стрелка весов
останавливается за одну-две минуты. Слишком быстрое
(мгновенное) торможение может быть вызвано неправильной
установкой весов в горизонтальное положение или
неправильной установкой груза на чашках весов; в
результате поршень при открытом арретире касается стенок
цилиндра и тормозит ход весов.
Шкала весов с рейтером имеет 100 делений с ценой
деления 0,1 мг. Каждое целое значение миллиграммов
отмечено цифрой. Оптическая шкала- имеет 100
делений; каждое деление микрошкалы соответствует 0,01 мг.
Весы находятся в равновесии, если рейтер весом 5 мг
стоит «а нулевом делении.
При точном взвешивании отсчет по оптической шкале
не должен превышать пяти делений по обе стороны от
136

нулевой черты, так как большее отклонение вызывает
ошибку за ачет неравноплечести.
Перед началО|М взвешивания устанавливают нулевой
отсчет и записывают его в журнал. Нулевым отсчетом
называется отсчет положения стрелки по оптической
шкале при открытом арретире без нагрузки на весах.
Если в этом положении стрелка расположена в правой
части оптической шкалы, то величина нулевого отсчета
имеет положительный знак и ее вычитают из
результата взвешивания; если нулевой отсчет имеет знак минус,
то его прибавляют ,к результату.
После установления нулевого отсчета определяют
чувствительность весов, или цену одного деления
оптической шкалы. В идеальном случае перемещение
рейтера на 1 деление (0,1 мг) должно вызывать смещение
оптической шкалы на 10 делений. Практически весы
'бывают менее чувствительны, и в этом случае при
взвешивании вводятся поправки. Для введения поправки или
вычисления относительной чувствительности рейтер
устанавливают на деление 0,1 мг, берут несколько
отсчетов по оптической шкале и вычисляют относительную
чувствительность в миллиграммах на 1 деление.
Взвешивание на микрозесах ведется без разновесов.
Тару и поглотительные аппараты (или лодочку с
навеской) предварительно уравновешивают на
аналитических весах дробью или битым стеклом. Приборы и
уравновешивающую тару помещают на чашки микровесов,
соблюдая центрирование, так как перекос чашек весов
вызывает сдвиг поршня, а следовательно, и ошибку
взвешивания.
Когда аппарат уравновешен, первый отсчет на
микровесах имеет минимальное значение; и не должен
превышать 1 мг. Результаты записывают в журнал и
вводят поправку на чувствительность.
Так же записывают результаты второго взвешивания
(после опыта). По разности находят навеску или
привес в поглотительном аппарате."
При определении углерода и водорода привес в
поглотительных аппаратах превышает иногда 10 мг. В этих
случаях используют предварительно тарированные
(калиброванные) на микровесах разновесы 10, 20 и 50 мг.
При работе на микровесах надо соблюдать
следующие правила: 1) не облокачиваться на стол при взве-
137

шивании; 2) не дышать на открытый механизм весов;
3) не брать рейтер руками или пинцетам, снимать его
можно, продевая в ушко стеклянную палочку; 4) не
ставить в весы осушители, 5) протирать все части весов
только замшей.
Ремонт и наладка микровесов проводятся только
специалистом
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА
И ВОДОРОДА В ГУМУСОВЫХ
ВЕЩЕСТВАХ
Применяемые методы определения углерода и
водорода основаны на количественном сожжении
органического вещества до С02 и Н20 с последующим
количественным определением образующихся продуктов
сгорания. Окисление проводится кислородом воздуха, чистым
кислородом, а также твердыми окислителями в
присутствии катализаторов и при различных температурах.
Наиболее часто применяют кислород, окись меди,
хромат свинца, перекись марганца.
Скоростной метод разработали Коршун и Климова.
В основу его положено быстрое термическое разложение
веществ в кварцевой пробирке, помещенной в пустую
кварцевую трубку. Продукты разложения (пиролиза)
попадают в богатую кислородом накаленную зону и
полностью окисляются до С02 и Н20. Сожжение
вещества продолжается всего 10—15 мин. Способ пироли-
тического сожжения универсален и используется в
разнообразных методах одновременного определения
нескольких элементов из одной навески.
Для количественного определения образующихся при
сожжении С02 и Н20 можно применять различные
способы (газометрические, кондуктометрические, весовые и
т. д) Широко распространено и используется весовое
определение Для определения С02 применяют аскарит,
поглощающий двуокись углерода в количестве до 20%
от своего веса. Для поглощения воды применяют ангяд-
рон — безводную соль Mg(C104)2, не расплывающуюся
под действием влаги. i
Установка (рис. 19) для определения углерода и
водорода состоит из газометра 1, осушительной склянки
138

2, трубки для очистки кислорода 3, двух U-образных
трубок 4, трубки для сожжения 5, поглотительных
аппаратов 6, 7, 8, заключительной трубки 9, аспиратора 10,
мерного цилиндра 11 и электропечи 12.
Рис. 19. Прибор для микроопределения углерода и водорода
/ — газометр, 2 — осушительная склянка, 3 — трубка для очистки
кислорода, 4 — U-образные трубки, 5 — трубка для сожжения,
6—8 — поглотительные аппараты, 9 — заключительная трубка, 10 —
аспиратор, 11— мерный цилиндр, 12 — электропечь, /5 —кварцевый
стаканчик на подставке
Газометр — сосуд, наполненный кислородом.
Можно использовать стеклянные газометры или
аспираторы, составленные из двух бутылей. Удобно
пользоваться и обычной кислородной подушкой, на которую
положен груз.
Осушительная склянка может быть любой
формы, пригодной для сухих поглотителей. Она
предназначена для предварительной осуп1ки кислорода и
наполняется хорошо прокаленным СаСЬ.
Прибор для очистки кислорода состоит
из двух частей: верхней — кварцевая трубка,
заполненная проволокообразной окисью меди, и нижней —
змеевик-холодильник. Они соединены между собой с
помощью шлифа. Прибор предназначен для сжигания
органических примесей, содержащихся в медицинском
кислороде. Верхняя часть его помещается в электропечь и
нагревается до 500—600°.
139

U-образные трубки служат для улавливания
двуокиси углерода и воды, получающихся при сгорании
органических примесей кислорода. Первая U-образная
трубка заполняется наполовину ангидроном и
наполовину аскаритом Вторая трубка заполнена теми же
препаратами, только в обратном порядке: 7з заполняется
аскаритом и 2/3 — ангидроном. Вторая трубка соединяется
с трубкой для сожжения и обращена к ней коленом,
наполненным ангидроном.
Трубка для сожжения изготовляется из
прозрачного кварца Один конец у нее открытый, другой —
с впаянным капиллярным отводом. У открытого конца
впаяна трубочка для ввода кислорода.
Поглотительные аппараты используются
различные: открытые аппараты Прегля и закрытые Аб-
рагимчикова. Открытый аппарат Прегля имеет с одной
стороны впаянный капилляр диаметром от 0,2 до 0,3 мм,
с другой — он закрываемся пробкой с капилляром
такого же диаметра Капилляры затрудняют
проникновение воздуха внутрь аппаратов. Наполнение
поглотительных аппаратов производится через отверстие для
пробки
Перед началом работы новые аппараты тщательно
моют сначала 10%-ной НС1 при двухчасовом
нагревании, затем хромовой смесью, дистиллированной водой,
спиртом и эфиром. Сушат аппараты в сушильном
шкафу при температуре 120° Чистые аппараты
наполняются реактивами, способными поглощать воду и двуокись
углерода
Первый аппарат наполняется мелкозернистым
ангидроном На дно аппарата "для защиты капилляра
кладется стеклянная вата, затем насыпается ангидрон и
сверху вновь кладется стеклянная вата. Прежде чем
закрыть аппарат пробкой, поверхность шлифа очищается;
шлифованные части аппарата слегка нагревают на
горелке и на пробку наносят небольшое количество замазки
Кренига; если нужно, вновь 'нагревают пробку и
вставляют в шлиф аппарата. Поворачивая пробку,
добиваются прозрачности, что свидетельствует о хорошо
подобранном шлифе. Выступившую замазку можно удалить
ватой, смоченной бензином или спиртом.
Второй и третий поглотительные аппараты
наполняют на 30 мм ангидроном, заключенным между двумя
140

слоями стеклянной ваты, а сверху помещают аскарит,
прикрытый гигроскопической ватой.
Заключительная трубка наполняется ангидроном,
помещенным между двумя прокладками из стеклянной
ваты.
После подготовки отдельных узлов и наполнения
поглотительных аппаратов и заключительной трубки
приступают к монтажу всей установки.
Газометр соединяют через кран с осушительной
склянкой мягким резиновым шлангом с внутренним
диаметром 4—4,5 мм. Вместо крана можно использовать
винтовой зажим для регулирования скорости тока
кислорода. Осушительную склянку соединяют с трубкой для
очистк» кислорода таким же мягким шлангом. Змеевик
прибо'ра для очистки кислорода, помещенный в стакан с
водой, укрепляют на штативе и соединяют с U-образной
трубкой.
Поглотительные U-образные аппараты соединяются
с трубкой для сожжения, помещенной^ в электропечь,
толстостенным шлангом с внутренним диаметром 3—4 мм
и длиной 30—35 мм. Открытый конец трубки для
сожжения закрывается резиновой пробкой. С другого
конца к трубке присоединяют поглотительные аппараты и
заключительную трубку посредством толстостенного
резинового шланга с внутренним диаметром 2 мм,
.наружным диаметром 8 мм и длиной 35 мм. Заключительная
трубка соединяется с аспиратором мягким резиновым
шлангом
Толстостенные резиновые трубки перед употреблением
протирают изнутри .кусочком ваты, слегка смоченной
глицерином, а затем сухой ватой для удаления избытка
глицерина.
Подготовленную таким образом установку проверяют
на герметичность. Для этого включают аспиратор, не
включая тока кислорода. Вода, вытекая из аспиратора,
создает в установке разрежение; если прибор собран
негерметично и ток воды ,не прекращается, то проверяют
герметичность отдельных узлов. Если прибор собран
хорошо, включают электропечи «через реостаты в
электросеть, пропускают в течение 30 мин быстрый ток
кислорода (50 мл/мин), прокаливая одновременно трубку для
сожжения газовой горелкой. После прокаливания прибор
готов к работе.
141

Ход анализа
Перед началом работы кварцевый стаканчик и
поглотительные аппараты уравновешивают сначала грубо на
технических весах, а затем точнее на аналитических
весах Уравновешивающей тарой служат бюксы,
наполняемые битым стеклом или дробью. Перед взвешиванием
на микровесах кварцевый стаканчик прокаливают в
муфельной печи или на горелке для удаления
органических загрязнений. Охлажденный стаканчик переносят в
весовую комнату на 10 мин, после чего его взвешивают
вместе с металлической подставкой (но без блока и
колпака).
Взвешиваемые предметы и уравновешивающую тару
берут только пинцетом с резиновым наконечником.
Поглотительные аппараты при взвешивании на микровесах
помещают на крючки, а после взвешивания — на
металлическую подставку, с которой они затем
переносятся в лабораторию.
В то время как кварцевый стаканчик, служащий для
взятия навески и пиролиза вещества, охлаждается в
весовой комнате, включают электропечи и доводят
температуру до 900°, а поглотительные аппараты,
соединенные между собой, включают между трубкой для
сожжения и^ заключительной трубкой. Через всю систему
пропускают кислород в течение 10—15 мин. Прекращают
ток кислорода, снимают поглотительные аппараты,
разъединяют их и перед взвешиванием тщательно очищают
от загрязнения. Для этого сначала прочищают отводные
трубки при помощи зазубренной проволоки с тонким
слоем ваты. Затем протирают поверхность
поглотительных аппаратов сначала влажной, а потом сухой замшей.
Чистые аппараты берут пинцетом с резиновым
наконечником и дважды проводят над окислительным пламенем
газовой горелки, чтобы снять возможный заряд
статического электричества, возникший при трении.
Очищенные поглотительные аппараты на металлической
подставке переносят в весовую комнату для охлаждения.
В это время берут навеску гуминовой кислоты1. Пред-
1 Каждую серию анализов обязательно начинают с сожжения
стандартных веществ с известным содержанием углерода и водорода
(ализарин, салициловая кислота и др ).
142

варительно уравновешенный пустой кварцевый стаканчик
взвешивают на микровесах. Затем металлическим
микрошпателем вносят в стаканчик 6—8 мг гуминовой
кислоты и снова взвешивают. Стаканчик с навеской
помещают на металлический блок, закрывают колпаком и
переносят в лабораторию.
Стаканчик с навеской испытуемого вещества
помещают в открытый конец трубки для сожжения и
продвигают проволокой на расстояние 10—12 см от конца
электропечи. Открытый конец стаканчика должен быть
обращен к электропечи. Трубку для сожжения закрывают
пробкой, включают ток кислорода и аспиратор и в
течение 2—3 мин вытесняют воздух, который мог попасть
в трубку во время внесения стаканчика с навеской.
Затем соединяют вместе взвешенные поглотительные
аппараты, кладут их на микроштативы и подсоединяют
одним колцом к трубке для сожжения, а другим — к
заключительной трубке. Ближе к трубке для сожжения
подключают аппарат с ангидроном, предназначенный
для поглощения воды, по количеству которой в
дальнейшем находят содержание водорода в сжигаемой ГК»
Впритык к аппарату с ангидроном присоединяют
последовательно один за другим оба аппарата,'наполненных
аскаритом и ангидроном, следя, чтобы конец с аскари-
том был обращен к трубке для сожжения. Вторая
трубка с аскаритом и ангидроном предназначена для
улавливания остатков СОг, не поглощенной первым
аппаратом: Однако если первая трубка хорошо работает,
то вес второй трубки может даже несколько
уменьшиться в ходе анализа за счет потери влаги, уносимой током
сухого кислорода.
Сожжение вещества начинается при скорости тока
кислорода 35—50 мл/мин и температуре 900°. Газовую
горелку с насадкой («ласточкин хвост») помещают у
открытого конца стаканчика с навеской и постепенно
передвигают ее к закрытому концу, т. е. навстречу току
кислорода. Горелка перемещается постепенно, ч*гобы
избежать вспышки сжигаемого вещества, сопровождаемой
выделением большого количества газов. При вспышке
вещество вместе с газами выбрасывается в трубку для
сожжения, и поскольку оно не прошло стадии пиролиза,
то не сгорает полностью. Это приводит к образованию
сажи и недоокислению продуктов горения. Горение, в от-
143

личие от вспышки, идет внутри стаканчика с видимыми
языками желтого пламени. После полного разложения
вещества в стаканчику прокаливают горелкой трубку для
сожжения по всей ее длине до электропечи, обращая
особое внимание на капилляр трубки для сожжения, где
могут конденсироваться водяные пары. В случае
конденсации паров воды ее вытесняют нагреванием "в течение
1—2 мин, предохраняя от перегрева соединительный
шланг.
После сжигания, которое длится 10—15 мин,
снимают поглотительные аппараты, тщательно их протирают и
после 10-минутного охлаждения в весовой комнате
взвешивают. Одновременно взвешивают стаканчик с
остатками золы-.
По привесу первой трубки с ангидроном
рассчитывают содержание водорода, а по суммарному привесу
второй и третьей трубок с аскаритом — содержание
углерода в препаратах гумусовых веществ. Расчет ведут по^
следующим формулам.
Содержание углерода в процентах на беззольную
навеску:
о/оС = "V 0,2727 . ЮО,
р — а
где тх — суммарный привес во второй и третьей
трубках (мг); р — навеска гуминовой кислоты (мг); а —
остаток золы после сожжения (мг); 0,2727 —
коэффициент пересчета количества СОг на углерод.
^ Содержание водорода в процентах на беззольную
навеску:
о/оН = mi-0Л1И . 100f
р'—а
где т2 — привес в первой трубке, с ангидроном (мг)";
0,1111 — коэффициент пересчета количества воды на
водород. Остальные обозначения прежние.
Изложенная методика пригодна для анализа веществ,
имеющих в своем составе углерод, кислород и водород.
Гумусовые вещества, кроме тога, всегда содержат азот,
минеральные компоненты, небольшие .количества серы,
а иногда и галоиды. Присутствие железа и алюминия не
мешает определению. В то же время выделяющиеся при
144

сожжении окислы азота, сернистый газ и галоиды
могут улавливаться поглотительными аппаратами, что
приводит к искажению результатов. Поэтому в прибор
вводят дополнительные поглотители.
Продукты сожжения галоидов и сер.ы хорошо
улавливаются металлическим серебром. При 450°
количественно поглощаются хлор, бром и йод, а при 750° — окислы
серы. Если необходимо количественное определение
галоидов и серы, то подключают специальные
поглотительные аппараты. Аппарат для улавливания галоидов
по форме похож на поглотительные аппараты для
углерода и водорода, он может быть изготовлен из
тонкостенного Стекла хорошего качества Аппарат для
улавливания серы изготовляется из кварца или
тугоплавкого стекла В аппараты загружают 2,5—3,5 г
металлического серебра Ъ виде тонкой ленты или стружки с
большой поверхностью. Аппараты для улавливания
галоидов помещают в электропечь с температурой нагрева
450°, для улавливания серы — с температурой 750°. Их
присоединяют непосредственно к трубке для сожжения;
за ними последовательно включают поглотительные
аппараты для воды и двуокиси углерода.
Если сжигаемое вещество содержит одновременно
галоиды и серу, то продукты их сгорания можно
улавливать одним кварцевым поглотительным аппаратом,
удлиненным на 30—40 мм и нагреваемым до 750°. Часть
серебряной фольги при этом выдвигается из печи на
30—40 мм в сторону поглотительных аппаратов, где
температура около 300°, что соответствует условиям
поглощения галоидов. В этом случае галоиды и сера
только улавливаются, но количественно не определяются и
соответствующий поглотительный аппарат не
взвешивается. Для упрощения установки можно помещать
серебряную фольгу непосредственно в трубку для сожжения
в зоне ее нагревания электропечью. Нагретая
серебряная фольга способна полностью поглотить галоиды. При
анализе гумусовых веществ поглотитель для серы, как
правило, можно не ставить, так как ее содержание
мало и существенно не влияет на результат
Азот гуминовой кислоты при сожжении последней
превращается в элементарный азот и, частично, в
окислы азота. Окислы азота могут улавливаться
специальном поглотительным аппаратом, наполненным силика-
145

гелем с 0,02 М хромовокислым калием. Этот аппарат
включают перед поглотительными аппаратами для
улавливания паров воды и С02 Однако, по данным Коршун
и Гельман, только 0,5% всего азота переходит в окислы.
Это соответствует столь малым привесам в аппарате для
поглощения СОг, что ими можно пренебречь.
Реактивы
Кислород. Для определения углерода и водорода
используют медицинский кислород в баллонах или
медицинских подушках. Баллоны размещают в местах, где
нет нагревательных приборов, и укрепляют скобами. На
баллон устанавливают хорошо отрегулированный
распределительный редуктор с полу вакуумным шлангом.
Открывая редуктор, пропускают кислород под
давлением 5 атм (5000 гПа) в сосуд с водой. Убедившись в
равномерном прохождении кислорода, вводят шланг через
нижнюю пришлифованную пробку в газометр,
предварительно заполненный водой. Наполнение газометра
прекращают, когда «ад отводным отверстием нижней
пробки останется слой воды 2—4 см. •
Окись меди. Продажная проволокообразная
окись меди содержит в порах воздух и СОг; перед
употреблением окись меди прокаливают при температуре
600° и охлаждают в токе кислорода или азота. Хранится
окись меди в плотно закрытых склянках.
Хлорид кальция. Прокаленный
гранулированный хлорид кальция пропускают через сито, чтобы
отделить зернистые фракции от пыли. Комочки всех
размеров используют для заполнения осушительной
склянки
Аскарит, препарированный на асбесте.
Продажный аскарит просеивают через набор сит
диаметром 1—5 мм. Из фракции 2—3 мм отбирают белесые
комочки и отбрасывают. Хорошим аскаритом
наполняют поглотительные трубочки. Все фракции хранятся в
плотно закрытых склянках, пробки которых* залиты
парафином.
Перхлорат магния Mg(C104)2-6H20. Его
нагревают в фарфоровых чашках при 145°; перхлорат
переходит при этом в тригидрат, который хорошо
поглощает воду. Но тригидрат быстро срабатывается, и
поэтому его продолжают сушить нагреванием до 170—200°
146

(не выше 230°) в течение 1—2 ч. После охлаждения
препарат охлаждают, измельчают до зерен диаметром 3—
4 мм, помещают в круглодонную колбу, которая
присоединяется через осушительную колонку к вакуумному
насосу, и создают разрежение до 0,1 мм рт. ст. (10—15
Па). Колбу помещают в сушильный шкаф и нагревают
2—3 ч при 170°. Затем температуру повышают до 220—
240° и продолжают сушить еще 3 ч. Готовый препарат
охлаждают, дробят и хранят в, плотно закрытых
склянках.
Металлическое серебро. Используется в
виде колбасок, свернутых из фольги или сетки.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗОТА
МИКРОМЕТОДОМ ДЮМА
В основу метода Дюма положено разложение
органического вещества в присутствии окиси меди в атмосфере
двуокиси углерода. При сожжении органического
вещества окисление идет за счет кислорода раскаленной
окиси меди. Газообразные продукты горения, состоящие из
элементарного азота, окиси азота, двуокиси углерода,
паров воды, галоидов, галоидоводородов и паров
сернистой кислоты, увлекаемые током двуокиси углерода,
проходят через раскаленную зону восстановленной меди,
окиси меди и металлического серебра. Окись меди в
условиях высокой температуры способствует окислению
недоокисленных продуктов. Восстановленная медь при
нагревании способствует восстановлению окислов азота
до элементарного азота. Галоиды адсорбируются «а
металлическом серебре. Остальные продукты горения
(двуокись углерода, вода, галоидоводороды, сернистый газ)
улавливаются концентрированным раствором едкого
калия. Элементарный азот собирается в микроазотометре
и количественно определяется по объему. Сожжение
вещества длится 10—15 мин.
Установка (рис. 20) для определения азота состоит
из источника двуокиси углерода — аппарата Киппа 1,
Z-образной трубки для улавливания паров соляной
кислоты 2, трубки для сожжения 3, разъемной электропечи
с реостатом 4, соединительной трубки с шлифованным
147

соединением и регулировочным краном 5, микроазото-
метра 6 и уравнительной груши 7.
Аппарат Киппа загружают на 7з небольшими
.кусками мрамора, предохраняя шлифованную поверхность
вощеной бумагой. Шлифы верхнего и среднего шара
смазывают вазелином и хорошо подгоняют. Через верхний
шар, при открытом кране среднего, заливают соляную
кислоту до тех пор, пока она не наполнит нижний шар
на 7з его объема. Затем кран закрывают, дают
раствору подняться и доливают НС1 почти до отверстия
верхнего шара.
Рис 20. Прибор для определения азота микрометодом по Дюма*
1 — аппарат Киппа, 2 — Z образная трубка, 3 — трубка для
сожжения, 4 — разъемная электропечь, 5 — соединительная трубка,
6 — микроазотометр, 7 — уравнительная пруша
Для вытеснения воздуха из аппарата Киппа
открывают кран среднего шара, дают раствору НС1 покрыть
весь мрамор и снова закрывают кран. При
взаимодействии НС1 с мрамором бурно выделяется С02' и раствор
вытесняется в верхний шар Как только кислота
заполнит верхний шар, 'открывают кран, чтобы спустить
воздух и С02 Вытеснение повторяют еще 10—12 раз.
Затем на отводную трубку надевают мягкий шланг,
присоединяют его к счетчику пузырьков или опускают конец
в стакан^с водой Открывают кран аппарата Киппа и
пропускают С02 со скоростью 2—3 пузырька в 1 с в
течение 1—2 ч.
В расширенную часть Z-образной трубки помещают
сначала слой стеклянной* ваты, затем насыпают
двууглекислый натрий и снова закрывают пробкой из стеклян-
148

ной ваты. Z-образная трубка соединяете^ с аппаратом
Киппа через пробку, вставленную в конец расширенной
части трубки. На другой конец надевают резиновую
пробку, которая вставляется затем в трубку для
сожжения.
Трубка для сожжения из прозрачного кварца
укладывается в разъемную электропечь так, чтобы конец ее с
припаянным капилляром выходил из печи своей
широкой частью на 3 см. По другую сторону электропечи на
трубке для сожжения наносится метка восковым
карандашом. Все пространство от метки до впаянного
капилляра заполняется несменяемыми наполнителями. На дно
трубки кладут металлическое серебро в виде колбаски,
свернутой из проволоки, пластинки или фольги. За
металлическим серебром помещают небольшой слой
прокаленного коротковолокнистогб" асбеста, затем насыпают
слой (6—10 см) проволокообразной окиси меди с длиной
кусочков 2—3 мм. Постукиванием по трубке окись меди
уплотняют и закрывают небольшим слоем прокаленного
коротковолокнистого асбеста. Рядом кладется свернутая
в трубочку пластинка или сетка восстановленной меди
длиной 4—6 см и также закрывается слоем асбеста.
Последний слой из окиси меди (4—6 см) закрепляют
более плотной пробкой из асбеста. После заполнения
впаянный капилляр длиной 30 мм и внутренним диаметром
2 мм прочищают ватой, намотанной на зазубренную
проволоку. Постоянные наполнители трубки при
правильном режиме работы не меняют долгое время. Остальная
часть трубки используется для лодочки с навеской и
'окиси меди.
Разъемная электропечь подключается в сеть через
реостат, с помощью которого регулируется ее нагрев з
пределах 650—700°.
Соединительная трубка и шлифы тщательно
очищаются. Шлифы смазывают чистым вазелином. • К трубке
для сожжения присоединяют капилляр с
пришлифованной пробкой толстостенным шлангом длиной 3 см.
Микроазотометр, расширенный внизу, в верхней части
имеет диаметр 5 мм и отградуирован. Нулевое .деление
находится у крана, цена деления 0,01 мл, емкость
градуированной части 1,5 мл. Расширенная часть имеет две
отводные трубки. Нижняя трубка, впаянная под острым
углом, соединяется эластичным шлангом с регулировоч-
149

ным краном. К верхней трубке, впаянной под прямым
углом, присоединяют эластичным шлангом
уравнительную грушу. Микроазотометр и уравнительную грушу
тщательно промывают хромовой смесью и дистиллиро-
ваной водой. На дно азотометра через уравнительную
грушу заливают металлическую ртуть, загрязненную
окисью ртути; уровень ртути расположен на 1 мм выше
отводной трубки, идущей к регулировочному крану. Азо-
тометр и соединительный шланг промывают
небольшими порциями 50%-ного КОН, сливая загрязненный
раствор через уравнительную грушу. Затем заполняют
уравнительную грушу на 3U ее объема чистым раствором
кон.
Собранная установка проверяется на герметичность
без включения аппарата Киппа и с заполненным азото-
метром при спущенной уравнительной груше. Затем
прокаливают трубку для сожжения при включённом
аппарате Киппа; отводить С02 из трубки для сожжения
можно через шланг, опущенный в стакан с водой. Чт^-
бы проверить, не содержит ли двуокись углерода
воздуха и полностью ли она поглощается раствором КОН,
jk установке подсоединяют микроазотометр, открывают
регулировочный кран и пропускают С02 через азотометр
в течение 2 мин. Регулировочный кран закрывают,
открывают кран азотометра и, поднимая уравнительную
грушу, заполняют азотометр раствором КОН, оставляя
немного раствора в воронке. Кран азотометра
закрывают, а уравнительную грушу ставят на стол. Осторожно
открывают регулировочный кран и пропускают С02 в
азотометр со скоростью 2—3 пузырька в мин. Пузырьки,
содержащие воздух, правильно поднимаются вверх
почти на равном расстоянии друг от друга в виде
жемчужной нити. По мере снижения примеси воздуха в С02
объем пузырьков уменьшается За 10—15 мин
пропускания чистой С02 в азотометре не должно накопиться
никакого объема газа.
Микропузырьки неадсорбируемого остаточного газа
диаметрам не более 0,2 мм поднимаются кверху,
догоняя друг друга и передвигаясь сплошной цепочкой.
Если воздух полностью не удален, отсоединяют
микроазотометр от установки и вхолостую пропускают С02 через
каучук, опущенный в стакан с водой. Через 20—30 мин
снова проверяют чистоту С02.
150

Ход анализа
Растертый препарат ГК (ФК) 1 отвешивают на
микровесах в предварительно тарированную кварцевую
лодочку в количестве 5—10 мг. Переносят пинцетом лодочку
с навеской на алюминиевый блок, закрывают
стеклянным колпачком и переносят в лабораторию.
Предварительно подготовленную трубку для
сожжения вынимают из нагретой разъемной электропечи
(осторожно: трубка может быть горячей), насыпают в нее
окись меди (4—6 см по длине трубки). Пинцетом 6epyf
за ушко кварцевую лодочку и вводят в наклонно
расположенную трубку до соприкосновения с окисью меди.
Восковым карандашом отмечают положение лодочки с
навесйой в трубке и насыпают второй слой
мелкозернистой окиси меди (около 4 см). Лодочка с навеской
должна быть целиком засыпана окисью меди.
Заполненную трубку укладывают в электропечь,
нагретую до 650—700° (темно-красное каление), и
подсоединяют ее через Z-образную трубку к аппарату Киппа,
кран которого открывают так, чтобы скорость
выходящей СОг не превышала 2—3 пузырька в мин. Через 2
мин к трубке для сожжения присоединяют микроазото-
метр и пропускают С02 й течение 1 мин, не заполняя
микроазотометр едким калием. Затем закрывают
регулировочный кран, заполняют микроазотометр раствором
КОН, поднимая грушу на уровень воронки азотометра.
В таком положении закрывают кран азотометра, ставят
грушу на стол и осторожно открывают регулировочный
кран, чтобы в азотометр поступала СОг со скоростью 2—
3 пузырька в 1 с. Если воздух из установки не вытеснен
и микропузырьки не образуются, открывают кран
азотометра и пропускают СОг еще 2 мин. Затем снова
заполняют микроазотометр едким калием и проверяют
полноту вытеснения воздуха.
Сожжение вещества можно начинать после
окончания вытеснения воздуха из установки. Азотометр перед
началом сожжения заполняют раствором КОН, и
горелкой прогреваю? участок кварцевой трубки, не
заполненный окисью меди.
1 Каждую серию анализов начинают с сожжения стандартного
вещества (аминокислоты).
151

По мере уменьшения количества газа, вытесняемого
при нагревании трубки, регулировочный кран открывают
почти полностью. Открывать кран надо постепенно,
чтобы избежать образования газовой пробки в азотометре.
Вытеснение воздуха продолжают до тех пор, пока не
прекратится выделение-пузырьков, после чего
закрывают регулировочный кран, поднимают уравнительную rpjr-
шу и вытесняют собравшуюся пену (из микропузырьков)
в воронку. Кран азотометра закрывают, уравнительную
грушу ставят на стол и продвигают горелку ближе к
навеске. По количеству пузырьков в микроазотометре
определяют скорость продвижения горелки; за 2—3 с
должен проходить один пузырек. Если ток газа
увеличивается, прекращают передвигать горелку. Если ток
газа уменьшается, передвигают горелку к навеоке и
нагревают ее 7—10 мин. При малом содержании азота в
сжигаемом веществе может вовсе не быть выделения
пузырьков, тогда азот накапливается в трубке для
сожжения и вытесняется током углекислоты. Когда через
азотометр начинает проходить за 10—15 с всего один
пузырек, закрывают регулировочный кран и открывают
/кран аппарата Киппа. Снова постепенно открывают
регулировочный кран, добиваясь, чтобы ток газа не
превышал 1—2 пузырьков в 1 с. Горелкой прокаливают всю
окись меди до асбестовой пробки постоянного
наполнения. Этим достигается полное сожжение возогнанных
продуктов разложения органического вещества.
Вытеснение продуктов горения током СОг продолжают до
появления в азотометре микропузырьков. Закрывают
регулировочный кран, азотометр отключают от установки и
переносят в помещение с постоянной температурой.
Поднимают уравнительную грущу выше уровня едкого
калия в азотометре и укрепляют ее на штативе. По
истечении 10—15 мин уравнивают мениски растворов КОН
в груше и в азотометре, приводя тем^ самым давление
азота в азотометре к атмосферному. Измеряют объем
Газа в азотометре, отсчитывая тысячные доли
миллилитра на глаз. Одновременно записывают температуру и
давление.
Объем азота, найденный по микроазотометру,
исправляют по прилагаемой к азотометру калибровочной
таблице. Из исправленного объема вычитают 2% от
исправленного значения, учитывая тем^ самым объем
152

щелочи, оставшейся на поверхности градуированной
трубки.
Процентное содержание азота в исследуемом
веществе находят по формуле
o/on = li^iL . ЮО,
р — а
где Уист — исправленный объем азота, найденный в азо-
тометре (мл); р — навеска (мг); а — содержание золы
во взятой навеске (мг); / — вес 1 мл азота (мг) при
температуре и давлении в момент измерения (табл. 7).
Реактивы
Мрамор. Разбивают на мелкие кусочки, заливают
в чашке разбавленной соляной кислотой и хорошо
перемешивают. Сливают соляную кислоту, заливают мрамор
дистиллированной водой и содержимое чашки кипятят
несколько минут; поры мрамора, ранее заполненные
воздухом, наполняются водой.
Металлическая ртуть. Окисляют серным
эфиром для уменьшения поверхностного натяжения.
В коническую колбу наливают количество ртути,
необходимое для заполнения одного азотометра. К ртути
приливают серный эфир и хорошо перемешивают. Затем
отгоняют серный эфир на осветительной лампе под тягой
(в помещении должны быть выключены газовые горелки
и нагревательные приборы). Высушенную* ртуть
заливают через уравнительную грушу в азотометр.
Проволокоо 6 разная окись меди.
Прокаливают в металлическом тигле в муфеле при
температуре около 700° в течение 2 ч; хранится медь в плотно
закрытой таре.
Восстановленная медь. Готовят в виде
колбаски из медной сетки или фольги. Колбаску
обрабатывают концентрированной азотной кислотой, промывают
дистиллированной водой и недолго прокаливают при
600—700°. Горячую колбаску для восстановления
бросают в пробирку, на дне которой находится стеклянная
вата, смоченная метиловым спиртом. Восстановленная
колбаска охлаждается в эксикаторе.
Коротковолнистый асбест. Перед
употреблением прокаливается.
153

Таблица 7
Вес 1 мл азота при различных давлениях и температурах, мг
т°с
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Давление,
738
1,172
1,168
1,164
1,159
1,155
1,151
1,147
1,144
1,140
1,136
1,132
1,128
1,124
1,120
1,117
1,113
981,5
740
1,175
1,171
1,167
1,162
1,158
1,154
1,150
1,147
1,143
1,139
1,135
1,131
1,127
1,123
1,120
1,116
984,2
742
1,178
1,174
1,170
1,165
1,161
1,157
1,153
1,150
1,146
1,142
1,138
1,134
1,130
1,126
1,123
1,119
986,9
744
1,181
1,177
1,173
1,168
1,164
1,160
1,156
1,153
1,149
1,145
1,141
1,137
1,133
1,129
1,126
1,122
989,5
746
1,185
1,181
1,177
1,172
1,168
1,163
1,159
1,156
1,152
1,148
1,144
1,140
1,136
1,132
1,129
1,125
992,2
748
1,188
1,184
1,180
1,175
1,171
1,167
1,163
1,159
1,155
1,151
1,147
1,143
1,139
1,135
1,132
1,128
994,8
750
1,191
1,187
1,183
1,179
1,174
1,170
1,166
1,163
1,159
1,154
1,150
1,146
1,142
1,138
1,135
1,131
997,5
752
1,194
1,190
1,186
1,181
1,177
1,173
1,169
1,165
1,161
1,157
1,153
1,149
1,145
1,141
1,138
1,134
1000,2
Т°С Давление, гПа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО
СОСТАВА ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
НА ЭЛЕМЕНТНОМ АНАЛИЗАТОРЕ
В настоящее время для анализа различных
органических материалов широко используются автоматические
и полуавтоматические приборы. Одним из таких
приборов является элементный анализатор CHN-1 фирмы
«KOWO» (ЧССР).
Прибор предназначен для элементного анализа
органических соединений на содержание в них углерода,
азота и водорода. Погрешность определения менее 0,3
абсолютных процента, время проведения одного анализа
приблизительно 10 мин; для анализа достаточна навеска
исследуемого вещества — 0,5—2,5 мг.
154

мм рт, ст.
754
1,197
1,193
1 1,189
1,184
1,180
1,176
1,172
1,168
1,164
1,160
1,156
1,152
1,148
1,144
1,141
1,137
1002,8
756
1,200
1,196
1 1,192
1,187
! 1,183
1,179
1,175
1,172
1,168
1,164
1,160
1,156
1,151
1,147
1,144
1,140
1005,5
758
1,204
1,200
1,196
1,191
1,186
1,182
1,178
1,175
1,171
1,167
1,163
1,159
1,154
1,150
1,147
1,143
1008,1
760
1,207
1,203
1,199
1,194
1,189
1,185
1,181
1,178
1,174
1,170
1,166
1,162
1,158
1,153
1,150
1,146
1010,8
762
1,210
1,206
1,202
1,197
1,193
1,188
1,184
1,181
1,177
1,173
1,169
1,165
1,161
1,155
1,153
1,149
1013,5
764
1,213
! 1,209
1,205
1,200
! 1,196
! 1,192
1,187
1,184
1,180
1,176
1,172
1,168
1,164
1,160
1,156
1,152
1016,1
766
1,216
1,212
1,208
1,203
1,199
1,195
1,191
1,187
1,183
1,179
1,175
1,171
1,167
1,463
1,159
1,155
1018,8 j
768
1,219
1 1,215
1,211
1,206
1,202
1,198
1,194
1,190
1,186
1,182
1,178
1,174
1,170
1,166
1,162 1
1,158
1021,4
770
1,223
1,219
1,214
1,209
1 1,205
1,201
1,197
1,193
1,189
1,185
1,181
1,177
1,173
1,169
1,165
1,161
1024,1
В этом приборе для сожжения и восстановления
вещества служат кварцевые*трубки длиной 260 мм и
внутренним диаметром 10 мм. Навеску исследуемого
вещества берут на одночашечных микровесах в специальные
лодочки из алюминиевой фольги; эти лодочки
предварительно изготавливают на ручном прессе.
Лодочки с пробами помещают в камеру для
образцов, где можно разместить до 16 лодочек. Из камеры
лодочки последовательно перемещают в блок для
сожжения. В качестве окислителя используется кислород.
Процессы пиролиза и окисления вещества идут при
температуре около 950°, катализатором для них служит окись
меди (СиО) или закись-окись (кобальта (Со304).
Процесс восстановления протекает при 550—600°, в качестве
катализатора используется медь. Температуру пиролиза,
окисления и восстановления регулируют с точностью до
155

8° с помощью переключателей; измерение температуры
проводится с помощью термопар.
Продукты сгорания уносятся с током гелия в камеру .
разжижения, в которой устанавливается диффузное
равновесие при постоянных давлении и температуре.
Для разделения и количественного определения СОг,
Н2 и N2 использован принцип адсорбционной газовой
хроматографии. С этой целью после установления
диффузионного равновесия содержимое камеры пропускают
через хроматографическую колонку длиной 130 см и
внутренним диаметром 3 мм, заполненную препаратом
«Порапак» Разделенные на колонке вещества десорби-
руют током гелия и их количества оцениваются по
изменению теплопроводности газовой смеси.
Результаты измерения теплопроводности непрерывно
записываются на диаграммной ленте, и полученная
таким способом адсорбционно-десорбционная кривая
служит для расчета состава исследуемого вещества. На
кривой пики расположены в следующей
последовательности: N2, C02, H2.
Одновременно проводят анализ стандартного
вещества и холостой опыт, когда лодочка заполнена только
катализатором. Из измерений вычитают результаты холог
стого опыта и вычисляют коэффициенты (или составляют
таблицы, графики), позволяющие от высоты пиков
(в мм) перейти к содержанию определяемого элемента
в пробе вещества.
Весь процесс проведения анализа полностью
автоматизирован и начинается после нажатия на кнопку
«Старт» и введения образцов.
Подготовка прибора к анализу и работа на нем
проводятся только под непосредственным наблюдением
преподавателя или инженера.
ВЫЧИСЛЕНИЕ АТОМНЫХ
ОТНОШЕНИИ И СОСТАВЛЕНИЕ
ПРОСТЕЙШЕЙ ФОРМУЛЫ
Результаты элементного анализа
позволяют-характеризовать особенности гумусовых веществ различного
происхождения и дают некоторые сведения о принципах их
строения. Процентный состав гуминовых <кислот и фуль-
156

вокислот, непосредственно устанавливаемый в анализе,
еще не дает наглядного представления о роли отдельных
элементов в построении молекул. Для выяснения этой
роли вычисляют атомные .отношения, составляют
простейшие формулы и анализируют молекулярное строение,
пользуясь принципами графостатистического анализа.
Атомные отношения С Н, С.О, C:N показывают
количество атомов углерода, приходящееся в молекуле
(частице) гумусовых веществ на один атом водорода,
кислорода или азота. Чем больше эти отношения, тем
большую роль играют атомы углерода в построении
молекулярной структуры. Повышение атомных отношений
указывает на возрастание доли бензоидных фрагментов и
снижение доли алифатических боковых цепей в
молекулах гумусовых веществ» По соотношению 'каждой из
указанных пар можно судить об относительной
разветвленное™ боковых цепей, степени окисленности, роли
азотсодержащих соединений в образовании гумусовых
веществ.
Величина атомного отношения СН зависит от типа
строения молекулы, разветвленности боковых цепей,
замещения ароматических колец и алифатических цепочек
различными заместителями. Чем больше замещено
водородных атомов, чем меньше групп —СН, =СН, —СНг—,
i
—СН3, тем выше отношение С:Н Величина атомного
отношения С:0 зависит от степени окисленности
соединений и уменьшается по мере возрастания числа гидро-
ксильных, фенольных, карбоксильных, хинонных и
других кислородсодержащих группировок в составе
гумусовых веществ.
Величины атомных отношений сильно отличаются от
процентных отношений при сравнении пар элементов с
резко различными атомными массами (С—Н, О—Н).
При близких атомных массах процентные и атомные
отношения иногда почти совпадают.
Для нахождения атомных отношений делят
процентное содержание элемента в гуминовой (фульво-)
кислоте на соответствующую атомную массу. Поскольку
атомная масса пропорциональна весу одного атома, то
частное от деления пропорционально числу атомов
данного элемента в молекуле вещества. Иными словами, на-
157

ходят число молей элемента "в 100 г вещества.
Отношение чисел молей двух сравниваемых элементов равно
искомому атомному отношению этих элементов. В
(качестве примера проведем расчет для ГК из мощного
чернозема. Средний элементный состав гуминовой кислоты
следующий: С — 57,95%; Н — 3,45%; N — 4,03%; О —
34,57%. Атомные отношения для этого препарата равны:
С _ 57,95- 1,01 _ 58,53 __ , *
Н 12,01-3,45 41,43
С 57,95 • 16 927,20
О 12,01-34,57 415,19
_С_ = 57,95- 14,01 = 811,88
N 12,01 • 4,03 ~~ 48,40
= 2,2;
= 16,8.
Нетрудно подсчитать, что соответствующие
процентные (весовые) отношения составляют:
Sl = 16,8; — = 1,68; — = 14,4.
Н О N
Этот пример наглядно показывает, что вычисляемые
иногда 'весовые соотношения дают сильно искаженные
представления о роли атомов отдельных элементов в
построении молекул гумусовых веществ
Если элементный состав определяется не для
вычисления запасов отдельных элементов в почвах, а для
изучения структурных особенностей гумусовых веществ, то
результаты анализа следует выражать в атомных долях
или вычислять простейшую формулу вещества.
Атомной долей называют отношение числа
молей элемента к общему числу молей всех элементов в
веществе. В нашем примере число молей соответственно
равно:
г 57,95 = 4>83. н ^45_ = 342,
12,01 1,01
О 2ii5L = 2,16; N i^i- = 0,29.
16 14,01
Общее число молей: 4,83+3,42+2,16+0,29=10,7.
Теперь можно выразить элементный состав в атомных
долях и атомных процентах (табл. 8).
158

Таблица 8
Элементный состав гуминовой кислоты чернозема, %
Способ выражения состава
Весовые проценты
Атомные доли
Атомные проценты
С
57,95
0,45
45
н
3,45
0,32
32
О
34,57
0,20
20
N
4,03
0,03
3
Очевидно, что атомные отношения любой пары
элементов равны отношению их атомных долей или атомных
процентов. Атомные проценты показывают число атомов
данного элемента, отнесенное к общему числу атомов в
молекуле и выраженное в процентах.
Сделанные выше расчеты достаточны для составления
простейшей формулы. Простейшие формулы показывают
только минимальные количества атомов, входящих в
молекулу вещества. Вкладывать в них иной смысл или
пытаться рассчитывать молекулярную массу гумусовых
веществ по их простейшей формуле было бы, конечно,
неверно. Для составления истинной формулы вещества
необходимо независимое определение элементного
состава и молекулярной массы.
Для составления простейшей формулы делят
найденные количества молей на наименьшее из них (в
гуминовой кислоте наименьшее количество молей представлено
азотом). В результате получим простейшие атоданые
множители (для упрощения расчетов результаты
округляем до десятых долей):
Элементы С Н О N
Число молей 4,8 3,4 2,2 0,3
Простейший атомный множитель 16,0 11,33 7,33 1
Поскольку в молекуле не может быть дробного числа
атомов, умножают найденные величины на наименьшее
целое число, приводящее все значения к целому числу
атомов. Берем в качестве множителя 3 и получаем
округленно: С — 48,0; Н — 33,99; О — 21,99; N — 3,0.
Теперь все величины мало отличаются (или не
отличаются) от целых чисел, что позволяет написать
простейшую формулу гуминовой кислоты: C48H34O22N3.
159

Составляя простейшие формулы гумусовых веществ,
всегда надо помнить об их условности, которая вытекает
прежде всего из сложного фракционного состава
анализируемых препаратов. Это заставляет, в частности,
округлять результаты анализов и расчетов, ибо в
противном случае почти никогда не удается подобрать
коэффициент для перевода простейших атомных Множителей
в целые числа. Одно из преимуществ простейших
формул заключается в наглядности изображения состава и
оценки атомных отношений. Не менее удобны эти
формулы и при изучении распределения отдельных атомов по
атомным (функциональным) группам.
Элементный состав и атомные отношения позволяют
судить о принципах строения гумусовых веществ. "В
частности, пользуясь методом графостатистического анализа,
удается установить схему построения молекулы и
соотношение в ней ароматических и ал-ифатических структур.
По Д. ван Кревелену (1951), атомное отношение
НС четко характеризует класс,углеводородов;
отношения Н:С>2 свойственны парафинам, отношения Н:С от
1,5 до 1,8—2,0 — циклопарафинам, а отношение Н:С<
<1,0 — ароматическим углеводородам. Указанные
зависимости относятся к веществам, содержащим только
атомы С и Н, и могут быть выражены графиком
зависимости отношения Н:С от величины \jn, где п —
число углеродных атомов в молекуле (рис. 21).
Для гуминовых кислот отношение Н:С колеблется в
пределах 0,6—1,0, что формально указывает на
преобладание ароматических структур. Точная интерпретация
состава гумусовых веществ методом
графостатистического анализа затрудняется тем, что нет полных сведений
о (кислородных функциях в молекуле и числе углеродных
атомов в расчете на одну молекулу. Приближенный
анализ возможен в области л = 0,01—0,02 (50—100 атомов
С на молекулу), где величины Н.С для разных
структур имеют практически те же относительные значения,
что и при /2 = 0.
Кислород, как и азот, в молекулах ГК могут
замещать атомы углерода, нарушая углеродный скелет, или
водород. Влияние кислорода можно учесть, если
определить все его функции Кислород может находиться в
форме ОН-групп, в том числе в карбоксилах; в этом
случае он не заменяет водородного атома. Кислород карбо-
160

Щикло
--О
3СО
й Аромап
'-СИ
юсе
"*" Парафины
1 Циклопарафины
й Ароматические^
углеводороды
\
f
парафины
-сх>
crcoa
юческие углеводороды
УХХХХ
7~~г~~
т2^^^
//s*5 ~
J
1,1 0
1/п
*сооэ
2JJ
4>
**|
1
ооосса
2ХХУХХГ
«хххххх
7 Гексагональные пластины
Рис. 21. График зависимости Н/С от 1/п

нильной группы в СООН, хинонных групл и т. п.
замещает два атома водорода. Кислород в эфирных связях и
в гетероциклах нарушает углеродный скелет, но не
влияет на отношение Н:С. Чтобы учесть влияние кислорода
карбонильных групп, надо к найденному отношению Н:С
прибавить удвоенное отношение О.С, умноженное на
долю карбонильного кислорода в составе
кислородсодержащих групп. Если принять, что ГК чернозема содержит
в 100 г 0,39 г-экв СООН и 0,33 г-экв ОН, то общее
количество групп ОН составит 0,72 г-экв. Допустим,- что
остальной кислород представлен карбонильными
группами, тогда их количество составит 2,16—0,72=1,44
моля, а доля карбонильного кислорода будет равна
2 15 0 72
— !— = 0,67. Теперь можно найти исправленное
значение Н:С по формуле
JL ., 2 — . 0,67 = 0,71 -+■ 2 . 0,45 • q,67 = 1,3
(числовое величины взяты из разобранного выше
примера). Таким образом, даже ориентировочное введение
поправки на кислородные функции повышает отношение
Н:С почти вдвое — от 0,71 до 1,3 При таком
отношении молекула ГК должна быть почти наполовину
представлена алифатическими углеродными цепями.
Используя этот прием, удается определить, что в
различных гумусовых кислотах углерод алифатических цепей
составляет 40—80% от его общего содержания. Для
точного решения вопроса необходим полный анализ
распределения кислорода по всем формам его соединений.
Атомные отношения позволяют также решать
некоторые вопросы механизмов трансформации растительных
остатков и отдельных групп гумусовых веществ. С этой
целью удобно воспользоваться диаграммой атомных
отношений Н:С — 0:С (рис. 22). По оси ординат
отношения Н:С отложены в масштабе вдвое меньше, чем
отношения 0:С по оси абсцисс. При таком способе
построения графика реакции гидратации и дегидратации
выражаются прямыми линиями, проходящими под углом 45°
к «координатным осям. Если на диаграмме атомных
отношений отложить результаты анализа элементного
состава отдельных групп гумусовых веществ, то по их взаим-
162

ному расположению можно судить о тех химических
процессах, которыми связаны эти вещества. На рис. 22
прказаны области, отвечающие элементному составу ГК,
ФК и растительных остатков различного
происхождения. Сопоставление этих областей показывает, что
переход от растительных остатков к ФК химически выража-
Гидрогенизация
I
Окисление
/
/ /Дегидрогенизация
" Рис, 22 Диаграмма атомных отношений Н : С—О . С
ГК — гуминовые кислоты, ФК — фульвокислоты, РО —
растительные остатки, 1 — потеря СН3, 2 — дегидратация,
3 — декарбоксилирование
ется потерей групп СН3, тогда как превращение
растительных остатков в гуминовые кислоты химически может
быть описано реакциями дегидратации и деметилирова-
ния. Аналогично можно сравнивать и индивидуальные
препараты гумусовых веществ, выделенных из
отдельных типов почв. Следует помнить, что диаграмма атом-
163

«ых отношений позволяет делать выводы только о
суммарном итоге процесса трансформации и не
раскрывает его стадий.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОТ
СГОРАНИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Теплоты сгорания гумусовых веществ могут быть
определены прямым калориметрическим методом путем
сжигания в калориметрической бомбе. Навеску npetfapa-
та в чистом виде или в смеси с бензойной кислотой
помещают в бомбу, которую герметически закрывают и
наполняют кислородом до давления 25—30 *кг/см2.
Вещество поджигают электрическим током и по повышению
температуры находят теплоту сгорания, которая
колеблется для групп гумусовых веществ в довольно широких
пределах (табл. 9).
Таблица 9
Теплоты сгорания различных групп гумусовых веществ, кал/г
(Алиев, 197®)
Почвы
Горно-луговая
Горный чернозем
Коричневая
Каштановая
Сероземная
Луговая сазовая
Липиды
В среднем
для всех
почв
8480
1
*
гк
4640
4510
4370
5100
5290
j 4830 -
ФК
Для всех
почв от
1520 до
2790 (в
среднем
2200)

Негидролизу емый
остаток
4510
4200
4080
4360
4520
4050
Калориметрическое определение можно с
удовлетворительной точностью заменить вычислением теплоты
сгорания по элементному составу, используя формулу
С. А. Алиева:
Q = ЭОС -+ 34,4Н — 50 (0,87 . О — 4N),
где Q — теплота сгорания (.кал/г); С, Н, О, N —
содержания в препарате углерода, водорода, кислорода и
азота (%).
164

53,4
57,9
44,5
4,8
4,0
3,6
37,7
36,3
48,6
4,1
3,8
3,3
Средний элементный состав (%) гуминовых кислот
двух типов почв и фульво,кислот следующий:
Вещество С Н О N
Гуминовые кислоты
подзолистых почв
черноземов
Фульвокислоты всех типов почв
Расчет по формуле Алиева дает для этих веществ та*
кие значения теплот сгорания:
гуминовые кислоты дерново-подзолистых почв:
Q = 90-53,4 + 34,4-4,8 — 50(0,87-37,7 — 4-4,1) =
= 4806 -г 165 — 50 (33 —16) = 4806 -г 165 — 50 (17) =
= 4806 + 165 — 850 = 4121;
гуминовые кислоты черноземов:
(2 = 90-57,9 f 34,4-4,0 —50(0,87-36,3 —4-3,8) =
= 5211 + 138 — 50 (32 — 15) =
= 5211 f 138 — 50(17) = 5211 Ь 138 —850 = 4499;
для фульвокислот:
Q = 90-44,5 f 34,4-3,6 — 50 (0,87-48,6 — 4-3,3) =
= 4005 -г- 124 — 50 (42 — 13) =
= 4005 + 124 — 50-29 = 2679.
Средние расчетные величины близки
экспериментально найденным для почв ряда вертикальной зональности
(табл. 9).

Глава 7
ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ
ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Наиболее полную характеристику гумусовых веществ
различных классов дает их структурная формула. К
настоящему времени предложено несколько вариантов
формул, но все они имеют гипотетический характер, хотя и
позволяют объяснить важнейшие свойства гумусовых
кислот. Для понимания особенностей природы гумусовых
веществ различных типов почв прибегают к конкретному
анализу препаратов и сопоставляют гумусовые
вещества различного происхождения по их элементному
составу, молекулярно-массовому распределению, набору и
содержанию функциональных групп, спектрам
поглощения и др. Набор определяемых показателей зависит от
стоящей перед исследователями задачи; при
классификационных и генетических исследованиях этот набор
уже, часто можно ограничиться элементным составом,
электронными и молекулярными спектрамд,
содержанием кислородсодержащих функциональных групп. При
решении почвенно-химических задач используют весь
арсенал современных методов исследования, включая рент-
геноструктурный анализ, электронный парамагнитный
резонанс, химическую и термодеструкцию,
вискозиметрию и т д.
АНАЛИЗ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
. ПО ЭЛЕКТРОННЫМ СПЕКТРАМ
ПОГЛОЩЕНИЯ
<- Оригинальные исследования М. М. Кононовой и
Н. П. Бельчиковой показали четкую связь между
оптическими свойствами гуминовых кислот и условиями их
образования Последующие работы выявили
зависимость коэффициентов экстинкции (или так называемых
£-величин) от "«степени конденсированное™», которую
166

условно выражают относительной долей участия
«конденсированного ароматического ядра» и периферических
алифатических цепей в построении частицы гуминовой
кислоты. Этот показатель условен, wo он удобен для
сравнительно-географических целей. Разбор природы
поглощения света и оценка получаемых результатов даны
в работе Д. С. Орлова (1974).
Спектры поглощения гумусовых веществ в
ультрафиолетовой и видимой частях спектра применяют: 1) для
сравнительной характеристики гумусовых веществ
различного происхождения; 2) как метод изучения
особенностей свойств и строения гуминовых кислот и фульво-
кислот; 3) для быстрого количественного определения
содержания ГК и ФК в почвах; 4) для количественного
определения некоторых компонентов, обнаруживаемых в
щелочных и спиртобенз<}льных экстрактах (пигмент Pgf
хлорофилл); 5) в экспериментальных работах — для
контроля за растворимостью ГК и ФК, условиями их
осаждения, образованием соединений с катионами
металлов и т. п.
Электронные спектры поглощения охватвтают
область от 200 до 750 'нм, т. е. включают поглощение
электромагнитных колебаний в ультрафиолетовом и видимом
диапазонах. При графическом изображении спектров
пользуются различными координатами. Для гуминовых
кислот и фульвокислот в ультрафиолетовой и видимой
частях спектра наиболее часто употребляют оптическую
плотность D и строят график, изображающий изменение
величины оптической плотности раствора, содержащего
гумусовые вещества, в зависимости от длины волны X
(рис.* 23).
Величина оптической плотности равна логарифму
отношения двух световых потоков: светового потока,
падающего на раствор (/0), и светового потока, прошедшего
через раствор (/*):
ч
Оптическую плотность удобно использовать для
количественного сравнения различных, веществ по
спектрам поглощения, поскольку при любой длине волны
оптическая плотность раствора гуминовых кислот или
167

фульвокислот пропорциональна концентрации (С) этих
веществ в растворе (закон Бугера—Бэра):
D = b^CI, где / — толщина слоя раствора, через
который проходит свет, а гх — моляр-ный коэффициент
погашения, численно равный оптической плотности одно-
«70 500 600 700
Длина болны, нм
Рис 23 Спектры поглощения гумусовых веществ:
/ — гумат натрия из типичного чернозема, 2 — гумат натрия из
дерново-подзолисто» почвы с высоким содержанием зеленого
пигмента (фракция Pg), 3— гумат натрия из подзолистой почвы
молярного раствора при толщине поглощающего слоя
1 см. Молярные коэффициенты погашения гуминовых
кислот и фульвокислот имеет смысл и возможно
вычислять только в тех случаях, когда исследуются
фракционированные, хотя бы относительно гомогенные,
препараты с известными средневесовыми молекулярными
массами. В остальных случаях для сравнительной
характеристики гумусовых веществ и при их спектрофотометриче-
ском определении пользуются ^-величинами,
выражающими оптическую плотность растворов с известной
процентной концентрацией, ^-величина при t=l см для
168

1%-ных растворов обозначается как £}ct, для
0,01%-ных растворов — как Е\см% и т. д. В этом
случае закон Бугера—Бэра можно записать так:
D = Е\СмС1.
Результаты вычисления концентрации по закону
Бугера—-Бэра соответственно имеют различную размерность
в зависимости от выбранного коэффициента
пропорциональности. Если в уравнении использован молярный
«коэффициент погашения, то результат выражается в
единицах молярной концентрации; если введена Е1°/о -величин
на — в процентах; если £0>01% — в сотых долях
процента и т. п.
Для характеристики веществ по спектрам поглощения
принято использовать максимум полос поглощения,
указывая длину волны в максимуме полосы (Ямакс) и
молярный коэффициент погашения или ^-величину при Ямакс-
Гуминовые кислоты и фульвокислоты отличаются
отсутствием четко выраженных максимумов поглощения в
области 220—750 нм. Их спектры поглощения выглядят
как пологие кривые с постепенным уменьшением
оптической плотности от 220—240 до 750 нм, т. е. спектр
поглощения приближается к сплошному, а окраска,
особенно гуминовых кислот, близка к ахроматической.
Поэтому для характеристики гумусовых кислот по
спектрам поглощения принято измерять f-величины для
некоторых условно выбранных длин волн. Чаще всего
используют значения £-величин при 465 нм (£465) и
отношение £-величин для двух длин волн — обычно это
отношение £4б5'£б5о, его называют коэффициентом
цветности.
При исследовании спектров щелочных экстрактов из
некоторых почв (дерново-подзолистых, бурых лесных,
луговых) довольно часто обнаруживаются максимумы
при 430, 448, 568 и 613 нм, которые не принадлежат
гумусовым кислотам, а обусловлены своеобразным зеленым
пигментом (по Кумаде — Р#), являющимся
производным дигидродиоксиперилена и продуцируемым, видимо,
грибком Сепососсит graniforme.
Взаимодействие света с раствором гумусовых веществ
не ограничивается только поглощением энергии, часть ее
может быть рассеяна. Рассеивание света особенно велико
169

в растворах высокомолекулярных соединений, в
коллоидных растворах, в суспензиях. Влияние рассеивания
может исказить результаты измерения оптических
плотностей, поэтому подготовка растворов к съемке и
условия работы должны быть строго стандартизированы.
Измеряя светорассеивание в истинных растворах
высокомолекулярных соединений, в том числе ГК, можно
найти их молекулярные массы.
СЪЕМКА СПЕКТРОВ
ПОГЛОЩЕНИЯ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ
В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
Характер спектров поглощения гумусовых кислот в
видимой и ультрафиолетовой областях однотипен;
диапазоны 200—400 и 400—750 нм дают практически
одинаковую информацию. В видимой области спектры
получить проще, поэтому практически можно
ограничиться диапазоном длин волн 400—750 нм. Вместе с тем в
этой области исследованию не мешают 'неспецифические
вещества, которые сильно поглощают свет в
коротковолновой части спектра. Для съемки спектров ГК и ФК в
видимой области спектра пригодны такие приборы, как
универсальный фотометр, фотоэлектроколориметры с
большим набором светофильтров, .спектрофотометры
(СФ-14, СФ-18 и др.). Наиболее точные результаты с
объективной записью спектра при помощи
автоматических устройств получают на регистрирующих
спектрофотометрах типа СФ-18, Эти приборы представляют
собой двухлучевые монохроматоры, измеряющие разность
интенсивностей световых потоков с помощью
фотоэлементов и осуществляющие запись спектра пером на
специальном бланке от 400 до 750 «нм.
Для получения спектра используют одновременно две
кюветы, одна из которых заполнена исследуемым
раствором гуминовой кислоты или фульвокислоты, другая —
растворителем. Обычно растворителем для гумусовых
веществ является или вода, или растворы минеральных
кислот и щелочей, которые столь же прозрачны в
видимой части спектра, к&к и дистиллированная вода.
В ультрафиолетовой области спектра применение воды
вместо растворителя невозможно.
170

Подготавливая растворы, нужно иметь в виду, что
кюветы с растворами в приборе слегка нагреваются и
на стенках кювет могут скапливаться пузырьки газов.
Во избежание возникающих при этом погрешностей
рекомендуется все растворы готовить на воде,
предварительно лишенной растворенных в ней газов. Для
удаления газов воду кипятят в течение 30 мин. Эта же вода
используется для заполнения контрольной кюветы.
Подготовка растворов. Берут навеску гуминовой
кислоты на торэионных или аналитических демпферных
весах и переносят ее в стакан на 50 мл (от 4 до 6 мг на
100 мл раствора). Не следует сильно уменьшать объем
приготовляемого раствора, так как это приведет к
увеличению ошибки за счет взятия навески. Добиваться для
всех образцов строго одинаковой навески не имеет смыс-,
ла, так как гуминовые кислоты подчиняются закону Бу-
гера—Бэра и полученные результаты легко привести к
одинаковой концентрации раствора. Кроме того,
гумусовые вещества обычно содержат некоторое количество
золы, неодинаковое в разных препаратах, и поэтому
взятие равных навесок теряет всякий смысл. Желательно
только, чтобы концентрации всех исследуемых растворов
были примерно одинаковы (но точно известны), чтобы
облегчить подбор условий съемки спектров. При
правильно выбранных навесках и кювете оптическая плотность
раствора в области 400—420 нм должна быть примерно
в диапазоне 0,5—1,2.
Взятую навеску обрабатывают в стакане небольшими
порциями 0,1 н. раствора NaOH, и по мере растворения
гуминовой кислоты фильтруют раствор прямо в мерную
колбу, стараясь не переносить на фильтр нерастворив-
шиеся частицы гуминовой кислоты. Обработку
повторяют до полного растворения навески, о чем мож'но судить
по отсутствию остатка и обесцвечиванию
фильтрующегося раствора.
Затем раствор в колбе доводят до метки тем же
раствором щелочи. Иногда препараты ГК растворяются
медленно и не полностью. В этих случаях стакан с
растворяемым препаратом нужно подогреть до 70—80° и
оставить на ночь Если и после этого нет уверенности в
полноте растворения, то можно взвесить фильтр с остатком,
промыв его водой и высушив; вес фильтра при этом
определяют по общим правилам.
171

Растворы фульвокислот готовят аналогично, но кроме
0,1 н. NaOH можно пользоваться и другими
подходящими растворителями: водой или разбавленной кислотой.
Выбирая растворитель для фульвокислоты, следует
учитывать, что коэффициенты погашения ФК сильно зависят
от рН раствора и для получения сравнимых
результатов все измерения надо проводить при одинаковом
значении рН. Оптимальное значение рН близко к 12; в этой
области окраска ФК мало зависит от рН, а условия
съемки спектров ГК и ФК оказываются одинаковыми.
Поскольку .коэффициенты погашения ФК в 5—10 раз
меньше, чем те же величины для гуминовых
кислот,'навески ФК надо соответственно увеличить и брать 15—
20 мг фульвокислоты на 100 мл раствора.
Целесообразно снимать спектры поглощения не
только специально выделенных препаратов, но и тех
растворов ГК и ФК, которые получаются при групповом
анализе гумуса. В^ этом случае используют непосредственно
те растворы, в которых было определено содержание
углерода соответствующей фракции методом Тюрина. Для
получения сравнимых и наглядных результатов
М. М. Кононова рекомендует исследуемые растворы
разбавлять до одинаковой концентрации по углероду
(0,136 г углерода в 1 л). После разбавления снимают
спектры поглощения как описано ниже.
Указанная концентрация (0,136 г С/л) выбрана
условно. С равным успехом можно использовать любую
иную концентрацию (0,150 или 0,200 г С/л) или вообще
не выравнивать концентрацию, а разбавлять (или
концентрировать) растворы с таким расчетом, чтобы
получить оптимальные значения оптических плотностей.
Если были сняты спектры растворов с разной
концентрацией, то найденные значения оптических плотностей
легко привести к любой концентрации по уравнению
Бугера — Бэра. Если, например, было найдено, что при
465 нм оптическая плотность раствора, содержащего
0,117 г С в литре, была равна D0,ii7> то оптическая плот-
ноеть при концентрации 0,136 г С/л будет равна А),1зв:
п п °>т
Do-x» = Do-llVTTvrm
Следует подчеркнуть, что при анализе группового
состава гумуса концентрацию гумусовых кислот находят
172

по углероду (окисляемость по Тюрину).
Соответствующее значение оптической плотности приводится к
одинаковой концентрации углерода, и используется
обозначение Ес (например, £1%с). При анализе препаратов
гумусовых кислот концентрацию определяют как весовое
количество беззольной гуминовой (фульво-) кислоты в
100 мл раствора и обозначают Егк (£*к). Различия
между этими показателями зависят от содержания
углерода в веществе. Если, «например, ГК содержит 58%
углерода, то, зная Ес, можно вычислить £гк:
FC.*>R г г £гк-100
£гк = _*_р. = £С,058 или £С = _ = £гк. 1J2
(при постоянных ех и /).
Для ФК, содержащей 40% углерода, получим:
£Фк = _^ = £С.040 „ £С=^_100. = £Фк.2>5.
Сравнивать оптические характеристики препаратов
фульвокислот и фульвокислот в групповом составе по
Тюрину не всегда возможно. В состав кислотораствори-
мой фракции, извлекаемой при групповом анализе,
входят не только ФК, но и неспецифические соединения, как
правило, почти не окрашенные. Поэтому оптическая
плотность этой фракции зависит от относительного
содержания неспецифических соединений.
Подбор кювет. Размер кюветы зависит от
концентрации гумусовых веществ и области спектра, в которой
проводят измерения. Наиболее точны измерения
оптических плотностей в том случае, если 0,90.0 > 0,15.
С этим расчетом и подбирают кювету.
Для вычисления отношения £465 -£б5о следует дважды
провести съемку спектров с двумя различными
-кюветами. Величина £4б5^б5о колеблется в пределах 3—7, и
если при 465 нм оптическая плотность оказалась равной
0,3, то при 650 нм она будет всего лишь 0,04—0,1. Это
может вызвать большие ошибки измерения. Чтобы
избежать их, сначала снимают спектр с кюветой,
выбранной для области 400 нм, а затем повторяют съемку
участка спектра от 600 до 700 нм с кюветой, рабочая длина
которой больше в 3—5 раз по сравнению с первой.
Затем по спектрам нахрдят искомые оптические плотности
173

0465 и £>65o, а затем вычисляют отношение Е46$ :^eso, учет-
тывая длины кювет:
^£*б5 __. ^465 UbO
^бО ^6*0 f 465
где /4бб и /б5о — длины кювет, с которыми были
произведены измерения £>4б5 и jD65o соответственно.
СПЕКТРОФОТОМЕТР СФ-18
Спектрофотометр СФ-18 (рис. 24) позволяет измерять
оптические плотности и коэффициенты пропускания
растворов в интервале длин волн от 400 до 750 нм. В отлц-
Рис. 24. Спектрофотометр СФ-18:
/ — зажимное кольцо, 2 — перо, 3 — планка, 4 — фиксатор, 5 —
кнопка для включения записи спектра по длинам волн, 6 — кнопка
для включения записи оптической плотности при постоянной
длине волны, 7 — регулировка скорости записи, 8 — верхние
стандартные отражатели, Р —нижние стандартные отражатели, /0
—рукоятка регулирования усиления, // — счетчик длин волн, 12^-
тумблер включения развертки спектра, 13 — выключатель лампы, 14 —
переключатель направления записи, 15 — выключатель мотора
отработки, 16 — сигнальная лампа, 17 — тумблер включения прибора
в сеть
174

чие от первых- моделей в приборе предусмотрена
возможность изменения масштаба и скорости записи
спектров, а также записи оптической плотности во времени
при постоянной длине волны. Это расширяет условия
эксперимента !и делает прибор более удобным в работе.
Следует помнить, что масштаб записи по длинам волн
«а спектрофотометре СФ-18 отличается от масштаба
записи на приборах СФ-2М и СФ-14, поэтому получаемые
на них спектры несколько различаются по внешнему
виду. Прибор снабжен интегрирующими сферами, что дает
возможность снимать не только спектры поглощения, но
и спектры отражения. Рабочие окна расположены в
нижней части интегрирующих сфер, что удобно для
съемки спектров отражения сыпучих тел, в том числе почв.
Порядок работы на спектрофотометре СФ-18.
Подключив прибор к сети, включают на пульте управления
тумблер 17 («сеть»), при этом должна загореться
сигнальная лампа 16 Дают прибору прогреться 30 мин.
Включают тумблер 13 («лампа») и проверяют, чтобы
сфокусированное изображение нити лампы заполняло
объектив коллиматора. Для юстировки лампы служат
рукоятки, расположенные у основания штатива лампы
(юстировку производят преподаватели). Выключив
лампу, включают электродвигатель развертки спектра
тумблером 12, пока на счетчике длин волн // не установится
отсчет 400 нм.
Устанавливают необходимую скорость развертки
спектра, нажав одновременно две кнопки 7: кнопку
«XI» или «ХЗ» и кнопку «10» или «90». Сочетания
нажимных кнопок и соответствующие им скорости
следующие:
скорость, л
нм/мин и обозначения
мм/мин кнопок
10 10X1
30 10;х3
90 90x1
270 90X3
Например,сочетание кнопок «ХЗ» и «10» дает
скорость 30 мм/мин.
После этого ослабляют зажимное кольцо /,
придерживая барабан записывающего устройства за накатку с
правой стороны, поднимают планку 3 барабана, нажав
на фиксатор 4, и устанавливают бланк (D или Т). Опу-,
175

екают пла'нку с помощью фиксатора, опускают перо 2
и вручную вращают барабан до совмещения пера с
линией бланка, соответствующей 400 нм, затем
закрепляют зажимное кольцо. Перед началом работы должен
быть установлен в рабочее положение фотометрический
кулачок через окно в левой части корпуса прибора
(устанавливает преподаватель), а рукоятки верхнего и
нижнего экранов, расположенных внутри интегрирующей
сферы и предназначенных для предотвращения
попадания отраженного от образца света на фотоэлемент
(рукоятки экранов слева от сферы), должны быть вдвинуты
до упора в сферу. После того как прибор подготовлен,
приступают к записи спектров. Для этого
фотометрический кулачок ставят в положение «D» или «СМ»
(устанавливает преподаватель), а две заполненные
растворителем кюветы в держателях помещают в кюветную
камеру.
Включив тумблер 13 («лампа») и тумблер 15
(«отработка»), выводят перо на линию бланка «О» оптической
плотности с помощью рукоятки, расположенной в окне
в левой части корпуса прибора (устанавливает
преподаватель). Если перо движется в противоположную
сторону, переключают тумблер 14 в положение «обратный
ход».
Включив тумблер 12, проводят запись нулевой линии.
Затем выключают тумблер 15 и 13, и для возвращения
бланка в первоначальное положение включают
развертку спектра тумблером 14, поставив его в положение
«обратный ход».
В правое отделение кюветной камеры вместо
растворителя ставят кювету с образцом и рукоятку
верхнего экрана (слева от сферы) оттягивают влево до
упора. Включают тумблеры 13 и 15 и, когда перо
остановится, включают развертку спектра тумблером 12. Если во
время записи спектра возникают колебания пера, надо
уменьшить усиление, повернув рукоятку 10 в сторону
меньших значений на шкале.
СПЕКТРОФОТОМЕТР «СПЕКТРОМОЛ1-203»
Прибор позволяет измерять пропускание и
оптические плотности в области спектра 190—1100 нм. Кроме
того, он пригоден для выполнения флюоресцентных и
176

яефелометрических измерений. Общий вид прибора
показан на рис. 25. Прибор имеет два источника света: дей-
териевую лампу для области спектра 190—350 нм и
лампу накаливания для области 320—1100 нм. В
качестве монохроматора служит кварцевая призма. Метод
отсчета измерений —по шкале измерительного прибора
с ручной регулировкой. Результаты измерений получают
в единицах пропускания или оптической плотности.
Рис. 25. Спектрофотометр «Спектромом-203»:
/ — шкала длин волн, 2 — шкала оптической плотности, 3 —
гальванометр, 4 — шкала ширины щели, 5 —рукоятка для
перемещения кювет, 6 — крышка кюветной камеры, 7 — вольтметр, 8 —
сигнальная лампа включения дейтериевой лампы, 9 — сигнальная лам-
на включения прибора в сеть, /0 —рукоятка установки длины
волны, // — отсчетный потенциометр, 12 — регулятор ширины щели,
13 — регулятор чувствительности, 14 — переключатель диапазонов
измерения, /5 —регулятор темнового тока, /£ —выключатель
дейтериевой лампы, 17 — тумблер включения прибора в сеть
Порядок работы на спектрофотометре «Спектро-
мом-203». Включают тумблер 17 в положение «on»
(включено), на панели стабилизатора при этом
загорается сигнальная лампа 9 («mains» — сеть). Рукоятку 16
(«deiterium lamp» — дейтериевая лампа) ставят под
углом вверх (до щелчка). Когда стрелка вольтметра Т
установится на деление ~300, включается дейтериевая
лампа, а на панели стабилизатора загорается сигнальная
лампа 8. Ручку потенциометра регулировки
чувствительности 13 («sensitivity» — чувствительность) переводят в
среднее положение, повернув ее 4—5 раз в направлении
от одного из крайних положений, а измерительный
переключатель 14 ставят в положение «on» (включено).
177

Открыв крышку кюветной камеры 6, вращают ручку
15 («dark .current» — темновой ток) до тех пор, пока
стрелка гальванометра 3 не достигнет среднего
положения (установка нулевой точки компенсирующей
системы). При длительных измерениях регулировку темново-
го тока следует периодически повторять
Кюветы с образцами и «растворителем» помещают в
кюветодержатель и устанавливают его в штатив
«кюветной камеры. Если ручка для перемещения кювет
находится в положении «1», луч должен» проходить через
«растворитель». В положении «1» ручка для
перемещения кювет до упора вдвинута в прибор. Затем на шкале
длин волн / устанавливают нужную длину волны
вращением ручки 10 («wavelenght» — длина волны).
Поставив измерительный переключатель 14 в положение
«check» (проверка) и закрыв крышку кюветной камеры,
устанавливают стрелку гальванометра 3 на среднее
деление, сначала изменяя ширину щели -4 рукояткой 12
(«slit» — щель»), затем с помощью потенциометра
регулировки чувствительности 13. Этим устанавливается
линия 100%-ного пропускания. После этого, вытянув
ручку для перемещения кювет (на себя), помещают на
пути луча измеряемый образец. Ставят измерительный
переключатель 14 в положение «XI» (либо «Х0,1») и,
вращая ручку // («reading» — оптическая плотность),
выводят стрелку гальванометра 3 точно в среднее
положение. Затем считывают показание по шкале
оптической плотности 2 (верхняя шкала). Если измерительный
переключатель был в положении «X 0,1», отсчитанную
величину оптической плотности увеличивают на единицу.
Для проверки надежности измерения открывают
крышку кюветной камеры, а измерительный переключатель 14
ставят в положение «on» (включено) Измерение можно
считать правильным в том случае, если стрелка
гальванометра 3 возвращается на среднее деление шкалы и
некоторое время остается в этом положении. В
противном случае следует вторично проверить настройку
прибора.
Если нужно провести измерение при других
значениях длин волн, то ручкой / устанавливают новое
значение длины волны и повторяют все операции начиная с
установки линии 100%-ного пропускания.
J78

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГИСТРИРУЮЩИЙ
СПЕКТРОФОТОМЕТР SPECORD UV-VIS
Спектрофотометр Specord UV-VIS (производство
ГДР) предназначен для измерения пропускания и
оптической плотности прозрачных и мутных сред, а также
для измерения коэффициентов диффузного отражения
твердых и порошкообразных веществ (рис. 26). Рабо-
16""■■■':ИР" "■'•■■"т. т '- / :Ф0Ш^:,г.
I
$
> - .'а 34 567 8 9Ю 11 12 13 14 >^.-:./„ :,
ь-Ь^^/^Ч^'4 ■ ''^- , . :-- -- Ufck. <
Рис. Ж Спектрометр Specord UV-VIS:
/ — сигнальная лампа, 2— сетевой выключатель, 3 — кнопка
«быстро вперед», 4 — кнопка «быстро назад», 5-—кнопка «без
возврата», 6 — кнопка «пуск», 7 —кнопка «стоп», 8 — выключатель
лампы накаливания, 9 — контрольная лампа, 10— выключатель дейте-
риевой лампы, 11 — переключатель диапазонов, 12 — регулятор
линии 100%-ного пропускания, 75 —кюветная камера, 74 —кнопка
расцепления, 15 — рукоятка точного перемещения регистрирующей
каретки, 16 — зажимные планки, 17 — направляющая планка, 18 —
смотровое окно
чий диапазон 185—800 нм. Источник излучения для
ультрафиолетовой области, 185—350 нм — дейтериевая
лампа, для видимой области 350—800 нм — лампа
накаливания. Смена ламп осуществляется автоматически.
В качестве монохроматора служит кварцевая призма.
Прибор имеет четыре скорости записи и выполняет
регистрацию спектра в четырех масштабах записи волно-
Ш
179

вых чисел. Запись спектра проводится пером на
специальных бланках, где по оси ординат отложена
оптическая плотность (или пропускание), а по оси абсцисс —
волновые числа.
Порядок работы на спектрофотометре Specord UV-VIS.
Присоединив прибор к сети, нажимают кнопку
«питание» 2, после чего должна загораться сигнальная лампа
/. Если измерения будут проводиться в
ультрафиолетовом диапазоне, то включают дейтериевуюг лампу
переключателем 10 сначала в положение «разогрев», а
спустя несколько секунд — в положение «включено». Для
работы в видимой области спектра включают лампу
накаливания кнопкой 8, при этом должна загореться
контрольная лампа 9 Откинув левую и правую зажимные
планки 16 самописца, помещают бланк на каретку
самописца, добиваясь его прилегания к направляющей
планке 17 и совпадения имеющихся на ней и самом
бланке меток. Фиксируют бланк левой и правой
зажимными планками.
С помощью переключателя // устанавливают
диапазон измерения коэффициента пропускания или
оптической плотности и закрывают откидную крышку отсека для
образцов 13.
Т а б*л и ц а 10
Установка масштаба записи
Характер масштаба
записи
Обзорный
Нормальный
Двухкратно
растянутый
Четырехкратно
растянутый
Масштаб
6,25 мм/1000 см-1
12,5 мм/1000 см-1
25 мм/1000 см-1
50 мм/1000 см-'
Диск «58»
на валу F
на валу D
на валу F
на валу Е
Диск «82»
на валу D
на валу F
на валу Е
на валу F
При нажатой кнопке расцепления 14
регистрационной каретки нажимают кнопку 3 («быстро вперед») или
кнопку 4 («быстро назад») до тех пор, пока в отсчетном
окошке лимба 18 не установится необходимое волновое
число.
Устанавливают требуемый масштаб развертывания
спектра. Для этого открывают находящуюся на правой
180

стенке прибора дверцу, отвинчивают гайки,
удерживающие находящиеся на валах F, D или Е сменные диски.
Сняв с этих валов сменные диски, насаживают их на
соответствующие валы (табл. 10).
На оснащенные сменными дисками валы передачи
навинчивают крепежные гайки. Затем приводят в
соответствие деления волновых чисел регистрационного
бланка и шкалы волновых чисел на лимбе 18; для этого от
руки поворачивают сопряженные шестерни — валы F/D
или Е, пока в смотровом окошке 18 не будет
установлено заданное значение волнового числа* Одновременно
нажимая на кнопки 6> 7, поворачивают рукоятку точного
перемещения регистрирующей каретки 15 до тех пор,
пока перо не покажет соответствующее значение
волнового числа на бланке. Выбрав необходимое время
регистрации, в окне на правой стенке прибора отвинчивают
гайки с валов Аг, В, С, удерживающие сменные диски.
Сняв с этих валов сменные диски, насаживают их на
соответствующие валы, как указано в табл. 11.
Таблица 11
Установка времени регистрации спектра
Время регистрации
на бланке, мин
2,2
4,4
11
22
Диск «58»
на валу С
на валу В
на валу С
на валу А
Диск «82»
на валу В
на валу С
на валу А
на валу С
На оснащенные сменными дисками валы передачи
снова навинчивают крепежные гайки.
При пустом пробном отсеке для образцов 13
регистрируют линию 100i%-ного пропускания; рукоятку 12
поворачивают до совмещения пера с верхним краем
координатной сетки.
Открыв крышку отсека для образцов 13, вставляют в
гнезда кюветодержатели; в задний кюветодержатель
помещают кювету с эталонной пробой, а в передний —
кювету с исследуемой пробой. Закрыв крышку пробного
отсека и нажимая на кнопку 4, доводят регистрационную
каретку до ее правого упора.
181

Нажимают кнопку 6 и проводят запись спектра
исследуемого вещества; запись можно в любой момент
прервать, нажав кнолку 7. По окончании записи
спектра регистрационная каретка автоматически
возвращается до правого упора, если кнопка 5 («без возврата»)
свободна; если же кнопка 5 нажата, каретка
останавливается.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
После того как съемка спектров закончена, на
бланках записывают условия съемки, номер и название
образца, дату и фамилию экспериментатора. Затем
выявляют качественные особенности спектров и проводят
необходимые вычисления.
1. Выявляют отдельные полосы поглощения.
Электронные спектры поглощения гумусовых кислот обычно
имеют пологий характер и не имеют четко выраженных
максимумов. В диапазоне 200—1000 нм удается
наблюдать только слабо выраженные максимумы около 220—
230 нм, обусловленные присутствием структурных
фрагментов, содержащих бензольные (пиридиновые) кольца.
С этими же структурами связаны, видимо, и слабые
максимумы (уступы около 260—270 нм). Обнаружение
максимумов при 430, 448, 568 и 613 нм указывает на
присутствие в исследуемом растворе зеленого пигмента
Кумады, являющегося производным 4,9-дигидроксипери-
лен-ЗДО-хинона. Появление иных полос поглощения,
как правило, говорит о наличии посторонних примесей;
в этом случае весь анализ (начиная с выделения
препаратов) необходимо повторить, и если дополнительные
полосы воспроизводятся, необходимо изучить их
природу и происхождение.
2. Вычисляют коэффициенты экстинкции при одной,
условно выбранной длине волны. Удобно вычислять
^-величины для длины волны 465 нм, при которой
оптические плотности достаточно высоки и результаты будут
вполне надежны. Кроме того, эта область спектра лежит
за пределами максимумов зеленого пигмента при 430 и
448 нм, поэтому присутствие зеленого пигмента не
сможет существенно повлиять на ^-величину. 'Наконец,
значения £465 легко сравнить с ранее опубликованными
результатами, поскольку фотометры ФМ и фотоэлектро-
182

колориметры были снабжены светофильтром с
максимумом пропускания при 465 нм.
Коэффициенты экстинкции находят по формуле
пЮ.001% гк
£1см,465
Рш(100 + а)
pMOO
где р — навеска гуминовой (фульво-) кислоты (мг),
взятая для приготовления 100 мл раствора, / — рабочая
длина кюветы (см), а — зольность гумусовой кислоты
(% к беззольному веществу).
Величина Е®'™,Ц™ численно равна оптической
плотности раствора при 465 нм, содержащего 1 мг
гумусовых веществ в 100 мл раствора. Эта величина удобна
для сравнения свойств гумусовых веществ различного
происхождения (табл. 12).
Таблица 12
Средние значения Е-величин гумусовых Кислот
из гор. А различных типов почв
Почвы
р0,001% г{с(фк)
с1 см, 465 нм
Гуминовые кислоты
Тундровые 1
Дерново-подзолистые
Серые лесные
Черноземы
Каштановые
Сероземы
Красноземы, красноцветные
Фульвоки.слоты
Дерново-подзолистые
Серые лесные
Черноземы
0,029
0,049
0,076
0,113
0,067
0,080
0,073
1 0,011—0,016
0,017
0,010—0,014
Как уже упоминалось выше, по Кононовой — Бе^ьчи-
ковой вычисляют ^-величины в расчете на
концентрацию углерода 136 мг/л. В. В. Пономарева предложила
использовать в качестве стандарта концентрацию
углерода, равную 100 мг в 1 л (способы пересчета этих
показателей см. на с. 172).
183

3. Зычисляют отношение оптических плотностей при
двух значениях длин волн. Наиболее удобные и
сравнимые результаты получаются, если вычисляют отношение
#4650650. Это отношение выражает крутизну падения
оптической плотности при увеличении длины волны.
Иногда вычисляют отношение D^1AjDm^ (по Вельте) или
оптические плотности при иных длинах волн,
сокращенно обозначая это отношение как EJEe. Поскольку в
коротковолновой части спектра оптическая плотность
гумусовых веществ быстро уменьшается с длиной
волны, то использовать произвольные значения длин волн
нельзя и необходимо точно указывать способ расчета
{например, писать Z)465/#65o, а не просто DJD6 или
EJEe).
Рассматриваемое отношение не зависит от концент*
рации раствора и толщины поглощающего слоя, и
поэтому для его вычисления достаточно найти по графику
значения оптических плотностей при (к 465 и 650 нм и
взять их отношение.
Наглядная характеристика гумусовых веществ
получается при изображении спектральных кривых на одном
рисунке , (бланке). Если концентрации исследуемых
растворов и кюветы были одинаковы в процессе съемки
спектров (как это предусмотрено в методе Кононовой —
Бельчиковой), то положение спектров на рисунке и их
форма позволяют непосредственно оценивать
особенности сравниваемых соединений. Такое же сравнение легко
осуществимо и в том случае, если спектры ряда веществ
были сняты при разных концентрациях. Тогда
пересчитывают измеренные оптические плотности для
нескольких длин волн (например, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и
750 нм) на одну условно выбранную концентрацию и по
этим данным строят новые графики в координатах
D—Л,
О ВОЗМОЖНОСТИ
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО
.ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Введение фотометрирования вместо трудоемких
методов анализа гуминовых кислот по окисляемости и
весового перспективно для массовых определений содер-
184

жания гумусовых веществ в почвах. Трудности
разработки методов спектрофотометрирования связаны с тем,
.что гуминовые кислоты, выделенные из различных типов
почв, различаются как интенсивностью, так и
тональностью окрасок. В связи с этим был предложен ряд
методов, основанных на представлении о гуминовых
кислотах как сложных (двух- или многокомпонентных)
смесях.
В 1956 г. Вельте предложил расчетную формулу для
спектрофотометрического определения концентрации
гуминовых кислот, основываясь на предположении, что
любые природные препараты являются смесью бурой и
серой гуминовых кислот, имеющих одинаковые
свойства независимо от происхождения. Формула Вельте
является частным случаем фотометрического анализа
двухкомпонентных систем по Фирордту, используемого
в спектрофотометрии уже около 100 лет. Общая
формула анализа двухкомпонентных систем выводится из
закона Бугера — Бэра — Ламберта путем решения системы
двух уравнений с двумя неизвестными и записывается
в следующем виде:
где
С — концентрация первого компонента, Dj иДг —
оптические плотности раствора, содержащего два
компонента, при длинах волнА* и Ад- Символы, помеченные
одним штрихом, относятся к первому компоненту,
помеченные двумя штрихами — ко второму. Формула легко
преобразуется в следующую:
С = , К , • Dx г-^—, D2 - /СА-#202
и для второго компонента соответственно
185

Суммарная концентрация может быть теперь выражена
по Кортюму:
С = С | С = (КХ t /C3)^i-(/C2 Ь^4)^2 =
= AD1 — BD2f
что отвечает формуле Вельте, отличающейся от
последней только тем, что коэффициенты А и В заменены на
численные значения, экспериментально найденные
автором для гуминовых кислот.
В итоге формула Вельте приобретает вид
С = 79,9£>472— 103Dee4,
а результат/рассчитанный по этой формуле, показывает
количество миллиграммов гуминовой кислоты в 100 мл
раствора при условии, что измерение оптических
плотностей проведено в кювете толщиной 0,2 см. Формула
Вельте применима только тогда, когда коэффициенты
экстинкции не отличаются от величин, найденных
автором метода.
Опыт показал, что формула Вельте дает более ил^
менее правильные результаты только при анализе
некоторых черноземов и серых лесных почв.
Павел и-Зазво^ка предположили, что почвенные ГК
являются поликомпонентной смесью аналогичных гете-
рополимеров, а их свойства закономерно меняются в ря-i
ду этих гетерополимероТз. Спектр гумусовых кислот в
интервале 400—750 нм выражается пологим графиком в
координатах D—X. В полулогарифмическом^ масштабе
зависимость lg D—X близка к линейной. Это позволяет
с некоторым приближением выразить D как функцию
длины волны:
D = Ае~а\
где е — основание натуральных логарифмов, а и А —*
константы. Павел и Зазворка допустили, что существует
прямая пропорциональность между концентрацией
гуминовых кислот и площадью (Р), ограниченной кривой
светопоглощения и осью абсцисс. Измерив Р = —-,
А а
можно найти концентрацию по формуле С = К* , ис-
а
пользуя постоянный коэффициент А. Этот метод дает
186

удовлетворительный результат, как и метод Вельте,
только применительно к ограниченному набору почв
В тех случаях, когда определяют количество гумино-
вых кислот в образцах близких по генезису почв (в
пределах одной разновидности почв), можно
воспользоваться описанным ниже простым приемом определения
концентраций гуминовых кислот, хотя ограничения,
связанные с варьированием ^-величин, остаются в силе. Этот
прием основан на обычной формуле закона Бугера —
Бэра, в которую подставляют ^-величины, заранее
найденные для разных типов почв (табл. 12), При
использовании £-величин уравнение Бугера — Бэра
приобретает вид
D = £?№•<* С = ——£- мг ГК/100 мл.
1-0,001 % гк /
с1см, 465 **
ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КОНЦЕНТРАЦИИ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
(ГММАТОВ)
Навеску почвы 0,5—1 г (в зависимости от
содержания гумуса) подвергают декальцированию и извлекают
гуминовые кислоты обработкой 0,1 н. раствором NaOH.
Экстракцию продолжают до практически полного
осветления раствора и собирают экстракты в мерные колбы
на 100 мл (или 250 мл). По окончании экстракции объем
доводят до метки, добавляя 0,1 н. NaOH; раствор в
колбе перемешивают и дают отстояться в течение 18—24 ч.
Затем, не взмучивая осадка, осторожно отбирают
пипеткой 50 мл вытяжки, переносят ее в стаканы на 100 мл
й подкисляют до появления первых признаков
помутнения. Отстоявшийся осадок через 3—4 ч
отфильтровывают, 1—2 раза промывают водой и прямо на фильтре
растворяют 0,1 н. NaOH, собирая темноокрашенный
раствор в колбу на 50 мл. Затем объем доводят до мет-*
ки тем же раствором щелочи и измеряют оптическую
плотность при А, 465 нм на любом подходящем приборе
(ФМ, ФЭК, СФ-18, СФ-4 и др.). Кювету подбирают с
таким расчетом, чтобы получить D в пределах 0,2—0,9.
Концентрацию гуминовой кислоты рассчитывают по
формуле Бугера — Ламберта — Бэра (см с. 187),
подставляя значение ^-величины из табл. 12. Результат
187

получают в миллиграммах гуминовой кислоты на 100 мл
раствора. Для пересчета на почву учитывают навеску и
разведение:
г СУ>
Р
где d — концентрация гуминовой кислоты в растворе
в мг на 100 мл, V — общий объем щелочного экстракта*
р — навеска в мг, С2 — процентное содержание, гумино-
вых кислот в почве.
При анализе образцов почв, для гуминовых кислот
которых ^-величины неизвестны, предварительно
определяют ^-величины (см. с. 183).
ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ
ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Инфракрасные спектры гумусовых веществ
существенно отличаются от спектров в видимой и
ультрафиолетовой областях. В интервале длин волн от 2,5 до 10—
12 мкм (или в интервале волновых чисел 4000—800 см-1)
спектры ГК и ФК характеризуются довольно большим
набором полос поглощения, обусловленных присутствием
в молекулах этих веществ ряда атомных группировок.
Хорошо идентифицируются полосы, относимые за счет
групп СН, СН2, СНз, ОН, СООН, С=С, NH2, C=N
и др.
Для качественной характеристики ИК-спектра
пользуются или длиной волны Я, которая выражается в
микрометрах (мкм=10_6 м), или волновым числом v,
выраженным в обратных сантиметрах (см-1). Волновое
число показывает число волн, укладывающихся на
протяжении 1 см. Соотношение между Лиг выражается
уравнением
^ _ г 10000
v
В области ИК-излучения энергии квантов
колеблются в пределах 1-10"2—1 эв, что соответствует волновым
числам 100—10000 см-1. Электромагнитные колебания
наиболее интенсивно поглощаются в том случае, если
188

энергия кванта точно отвечает разности двух возможных
энергетических уровней молекулы. Изменение энергии
молекулы при поглощении кванта излучения связано с
колебаниями отдельных атомных групп или вращением
молекулы в целом, поэтому ИК-спектры называют
молекулярными в отличие от электронных спектров
поглощения, которые обусловлены электронными переходами и
проявляются в видимой или ультрафиолетовой области.
Для количественной характеристики используют те
же показатели, что и в других областях спектра:
пропускание, поглощение, оптическую плотность, связанные
с параметрами объекта законом Бугера — Бэра.
В ИК-области стеклянная и кварцевая оптика
неприменима из-за сильного поглощения ИК-лучей этими
материалами, поэтому призмы, линзы, защитные стекла,
кюветы изготавливают из кристаллов солей LiF, NaCl,
КВг. Только в области 2 мкм применяют оптику из
специального стекла. Новейшие марки спектрофотометров
оснащены дифракционными решетками.
Особый характер имеет и техника подготовки
образцов к анализу. Водные растворы гуминовых кислот,
фульвокислот и гуматов щелочных металлов изучать
практически невозможно, так как вода сильно
поглощает ИК-излучение и, кроме того, оказывает
растворяющее действие на материал, из которого изготовлены
кюветы. В то же время органические растворители,
обычные в ИК-спектрометрии, также непригодны, потому что»
в них не растворяются специфические гумусовые
вещества. Поэтому гуминовые кислоты и фульвокислоты
изучают обычно в твердом состоянии.
Применяют два основных метода подготовки;
растирание в минераЛЬном масле (нужоль, вазелиновое
масло) до получения однородной и тонкой взвеси гумусовых
веществ и запрессовывание растертых препаратов в
солевые пластины (КВг-техника). Оба метода снижают
помехи от рассеивания света и позволяют получать
вполне удовлетворительные спектры. Первый из
указанных способов имеет существенные недостатки, так как:
применяемые масла имеют собственные полосы
поглощения около 3 и 6,5 мкм, что значительно осложняет и
технику работы, и интерпретацию результатов. Однако»
этот метод может оказаться предпочтительным при
изучении области волновых чисел 4000—3000 см-1, посколь-
189

ху он позволяет снизить помехи от адсорбированной
воды.
Наиболее эффективной для изучения гумусовых
веществ (а также почвенных минералов и почв в целом)
оказалась КВг-техника.
ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Берут химически чистый КВг, тщательно растирают
его в агатовой ступке и высушивают 4—6 ч в сушильном
шкафу при 200°. Затем на торзйонных весах
отвешивают точно 1 мг препарата исследуемой гуминовой
J*uc 27 Пресс-форма для изготовления солевых* пластин
(конструкции С А Чепцова)
/ — головка пресс-формы, 2 — стальной шарик, 3 — штуцер для
отсоса воздуха, 4 — разъемная форма для прессования, 5 — винт
зажима разъемной формы, 6 — корпус, 7 — резиновое кольцо, 8 —
подпятник
(фульво-) кислоты, которая предварительно была
тщательно растерта и высушена в вакуумном сушильном
шкафу при 40° или в вакуумном эксикаторе над P*Os.
Одновременно отвешивают 300 мг высушенного КВг;
соль и навеску препарата тщательно смешивают в
агатовой ступке, слегка перетирая, до получения
однородно

ной смеси. Смесь вторично высушивают, как указано
выше.
Для изготовления контрольной пластинки
отвешивают 300 мг КВг и далее поступают, как и при
прессовании пластинки с ГК.
Подготовленную для прессования смесь вносят
равномерным слоем в пресс-форму (рис. 27) между
полированными стальными пластинками и закрывают верхней
пластинкой. Корпус пресс-формы закрывают крышкой иг
пресс-фо)эму ставят на нижнюю плиту пресса. Затем
опускают верхнюю плиту пресса на крышку
пресс-формы ходовым винтом. (Внимание! Во время работы
пресса не трогать пресс-форму руками и не держать их
между плитами пресса!) Потом включают вакуумный
насос и после того, как стрелка вакуумметра достигнет
значения 680 мм рт. ст. (900 гПа), продолжают откачку
воздуха из пресс-формы в течение 3 мин. После того как
создан необходимый вакуум, включают электромотор
гидравлического пресса (работа на прессе проводится
согласно заводской инструкции только под наблюдением
преподавателя) и постепенно увеличивают давление до
95—96 тыс. Н (не допускается превышение нагрузки,
более 98 тыс. Н). Пресс-форму выдерживают под
давлением 3 мин, не отключая вакуумный насос.
По окончании прессования отключают вакуумный
насос и постепенно сбрасывают давление до «0» по
шкале нагрузки. Ходовым винтом пресса освобождают
пресс-форму, осторожно пускают воздух в вакуумную
систему и переносят ее на стол. Пресс-форму разбирают
и вынимают готовую пластинку, в толще которой
равномерно распределен образец исследуемого вещества.
Пластинки должны быть црозрачными, с гладкой
блестящей поверхностью, однородными по толщине.
Готовые пластинки закрепляют в специальных
держателях и устанавливают в спектрофотометр. В
приборе ИКС-14 пластинка с образцом ставится на пути
левого светового пучка, пластинка из чистого КВг — на пут№
правого.
Промышленность выпускает ряд моделей
инфракрасных спектрометров. Из отечественных приборов в
почвенных лабораториях широко распространены
спектрофотометр ИКС-14 и прибор с дифракционной решеткой
ИК029.
191

Рис 28 Инфракрасный спектрофотометр ИКС-14*
/ — выключатель глобара, 2 — регулятор скорости движения
диаграммной ленты, 3— сигнальная лампа системы охлаждения
глобара, 4 — пуск электродвигателя длин волн, 5 — пуск
электродвигателя диаграммной ленты, 6 — пуск электродвигателя
прерывателя, 7 — регулировка фотометрического клина, 8 — окна, 9 —
регулировка усиления, 10 — экран индикатора, // — рукоятка
регулировки баланса моста, /2 —тумблер разбаланса моста, /5
—выключатель усилителя, 14 — регулировка угла теневого сектора; 15 —
тумблер включения мотора длин волн; 16 — тумблер включения
мотора диаграммной ленты, 17 — выключатель мотора
прерывателя, 18 — выключатель мотора отработки, 19 — перо, 20 —
диаграммная лента, 21 — микрометрический винт для регулировки
* ширины щели, 22 — барабан длин волн,ч23 — заслонки
СПЕКТРОФОТОМЕТР ИКС-14
Это двухлучевой призменный прибор с солевой
оптикой (рис. 28). В качестве источника ИК-излучения в
приборе используется глобар (стержень из карбида
кремния), разогреваемый до температуры 110Q—1300°
электрическим током. Излучение от глобара делится на
два равных пучка: на пути одного из них ставится
изучаемый объект, на пути другого — растворитель
(иммерсионная среда). Разность интенсивностей двух пучков
измеряется приемно-усилительным устройством и
записывается пером на диаграммной ленте. Прибор имеет
4 сменные призмы, предназначенные для работы в
разных участках спектра (табл. 13).
К каждой призме прилагаются кулачки развертки
192

Таблица 13
Диапазон использования призм спектрофотометра И КС-14
Материалы призмы
Стекло
Фтористый литий
Хлористый натрий
Бромистый калий
Диапазон работы
см J мкм
13330—3850
5000—1820
2000— 650
670— 400
0,75— 2,6
2,0 — 5,5
5,0 —15/4
15,0 —25,0
спектра по волновым числам и по длинам волн и
соответствующие кулачки раскрытия щелей. Кулачки
обеспечивают линейную развертку спектра. В нерабочем
состоянии призмы прибора хранятся под металлическими
колпаками, герметически прижатыми к основанию
металлической скобой. Под колпаком помещают баночку
с силикагелем, играющим роль осушителя. Отвинтив
барашек, снимают металлическую скобу и" колпак,
отвертывают две крепящие призму гайки и переносят ее
для установки в монохроматор» держа левой рукой за
металлический стержень сверху, а правой рукой поддер-'
живая за основание стойки. Призма устанавливается
через верхнее отверстие монохроматора; через переднее
отверстие монохроматора правой рукой призму
направляют так, чтобы центральная направляющая столика
призмы вошла в гайку на основании прибора, а ножки
столика вошли в углубление металлических стержней.
Правой рукой завертывают гайку, которая закрепляет
основание призмы, после чего закрывают верхнее и
боковое отверстия монохроматора.
Перед входной щелью монохроматора ёместо
защитных стекол устанавливают коллективные линзы,
соответствующие заданному диапазону спектра.
Рукояткой, расположенной на левой стенке освеуителя,
устанавливают скорость движения бумаги, а рукояткой на
правой стенке прибора — скорость развертки спектра.
Выбор режима работы. Для получения достоверных
и наиболее информативных результатов большое
значение имеет постоянство условий съемки спектров для всей
серии образцов и стандартов. Постоянными должны
сохраняться екорость записц, ширина щели, накал
источника излучения и режим работы усилителя. Изменение
193

условий может вызвать смещение полос поглощения, их
слияние или разделение, а также повлиять на
интенсивность поглощения
Ширину щели подбирают с таким расчетом, чтобы
получить максимальное разрешение спектра. При
большом раскрытии щели близко расположенные полосы
могут сливаться или с образованием одного нового
максимума, или без изменения частоты наиболее сильной
полосы. Слишком узкая щель также может быть
источником ошибок, поскольку уменьшение светового потока
снижает чувствительность прибора в целом. Ьсли шум
усилителя не препятствует работе, то целесообразнее
уменьшить ширину щели, увеличив соответственно
коэффициент усиления
Для получения качественного спектра большое
значение имеет выбор скорости записи. Прибор ИКС-14
позволяет в широком диапазоне варьировать и скорость
изменения длин волн, и скорость движения диаграммной
ленты Поскольку прибор обладает определенной
инерционностью, не следует вести запись при высокой
скорости изменения длин волн, так как это может вызвать
смещение максимумов полос поглощения в сторону
меньших волновых чисел. Скорость протяжки диаграммной
ленты, в свою очередь, влияет на масштаб записи и
точность отсчета волновых чисел. При съемке спектров
гумусовых веществ на спектрофотометре ИКС-14
оптимальное соотношение скоростей определяется
установкой мотора длин волн в положение «5», а редуктора
мотора протяжки диаграммной бумаги 2 — в
положение «3». Это позволяет получить спектр с четкими,
хорошо выраженными полосами при достаточном
разрешении. Ширину щели устанавливают микрометрическим
винтом 21 на деление «И».
Включение прибора. Перед включением прибора в
электросеть все тумблеры на пульте прибора и ЭПС-156
необходимо поставить в положение «выкл». Подключив
прибор к сети переменного тока, тумблером 13 включить
усилитель. После этого тумблер 12 на панели блока
ЭПС-156 поставить в положение «разбаланс моста», дать
усилителю прогреться 15 мин и вращением рукоятки 14
установить на индикаторе 10 угол теневого сектора
примерно 45°. Плавно (во избежание срыва шланга!)
включить воду для охлаждения глоба^а, на боковой па-
194

нели прибора снять заслонки 23 и рукояткой / включить
глобар. При достаточном напоре воды в системе
охлаждения глобар разогревается и начинает светиться. Если
напор воды недостаточен, то питание глобара
автоматически отключается; а на пульте управления прибора
загорается сигнальная лампочка 3. В этом случае
необходимо осторожно увеличить подачу воды. При положении
переключателя «1» на глобар подается напряжение 32 В,
«2» — 36 В, «3» — 40 В и «4» — 48 В. Включить
электродвигатель прерывателя тумблером 17 и кнопкой 6 и
включить электродвигатель отработки тумблером 18.
Повернуть рукоятку усиления 9 на 2—4 деления шкалы
и открыть на левой панели моно^роматора оба окна 8.
Затем, последовательно перекрывая окна на короткий
промежуток времени (чтобы перо отходило от
положения равновесия приблизительно на 20%), подобрать
такое усиление, при котором перо 19 записывающего
устройства будет возвращаться на одно и то же место с
разбросом ~0,5%. При недостаточном усилении перо
будет возвращаться к положению равновесия слишком
медленно; при чрезмерном усилении могут возникнуть
автоколебания, нарушающие нормальную работу
прибора. После этого закрывают оба окна заслонками, при
этом перо записывающего устройства должно остано*
виться на середине шкалы. Если'перо перемещается в
одну сторону, то вращением рукоятки баланса //
следует добиться, чтобы оно колебалось около какого-то
среднего положения. Если затем вынуть заслонки обоих
окон, то перо должно двигаться к отметке 100%. Если
перо не остановится на делении 100%, его положение
отрегулировать рукояткой фотометрического клина 7.
Выключив электродвигатель «отработка»,
устанавливают барабан длин волн 22 на деление, с которого
предполагается начать запись. Для этого рукоятку на правой
боковой стенке прибора ставят между оцифрованными
делениями и вручную поворачивают барабан 22 до
требуемого деления. После этого рукоятку снова ставят на
деление «5». Прибор готов к работе.
Градуировка прибора. Градуировку можно проводить
по разным стандартным веществам: бензол, пары
аммиака, воды и пр. Наиболее удобны пленки полистирола,
максимумы полос поглощения для которого хорошо
известны. Сняв спектр полистирола (рис. 29), строят
195

см чЬ ^
^ te § & §
Рис 29 Спектр полистирола для градуировки инфракрасного
спектрометра
график откладывая по шкале абсцисс (в условных
единицах, обычно в мм) показания барабана длин волн для
максимумов отдельных полос, а по оси ординат
волновые числа для тех же максимумов. Этот график
используют затем для нахождения волновых чисел в
максимумах полос исследуемого вещества.
196

На приборах ИКС-29, UR-20 и других шкала
наносится автоматически или используются заранее
отградуированные бланки. В этом случае съемки
стандартных спектров позволяют выявить возможные ошибки.
Перед исследованием спектров гумусовых веществ
дополнительно проверяют чистоту КВг. Для этого снимают
спектр пластинки чистого КВг против воздуха. Если в
спектре не обнаружено посторонних полос поглощения,
то переходят к анализу ГК и ФК.
Съемка спектров гумусовых веществ, установка
спектрофотометра, его настройка и подготовка к работе
проводятся только специалистом-техником или
лаборантом, обслуживающим прибор. После того как прибор
готов к работе, пластинку с образцом исследуемого
вещества и контрольную пластинку из чистого КВг
закрепляют в держателях и устанавливают в окнах прибора:
образец — в левом, а контроль — в правом okhq по ходу
луча. ;
Тумблером 18 включают электродвигатель отработки,
и дают перу остановиться. Включают электродвигатель
диаграммной ленты тумблером 16 и кнопкой 5 и
электродвигатель мотора длин волн тумблером 15 и
кнопкой 4. Затем проводят запись ИК-спектра исследуемого
образца, отмечая в ходе записи значения делений от-
счетного барабана при прохождении пера через
максимумы полос- йоглощения. Если полоса широкая, отмечают
положение ее начала и конца. Кроме полос отмечают
уступы (плечи) на крыльях полосы и перегибы; они, как
правило, соответствуют отдельным полосам, не
проявившимся полностью из-за недостаточной разрешающей
способности прибора. Запись производится не далее
деления «18» на барабане длин волн! При приближении
деления «18» немедленно выключают тумблер 15. Сняв
спектр одного образца, заменяют снятый образец
следующим; проверяют подожение угла теневого сектора,
возвращают барабан длин волн в .исходное положение
(не выходя за деление «1») и проводят съемку
следующего спектра, как указано выше.
Отключение прибора. После окончания работы
рукояткой 1 выключают глобар, все тумблеры на панели
прибора ставят в положение «выкл» и выключают уси-*
литель рукояткой 13. Затем отключают воду, закрывают
окна заслонками и отсоединяют прибор от сети.
197

ИНФРАКРАСНЫЙ СПЕКТРОФОТОМЕТР
ИКС-29
Прибор имеет две дифракционные решетки и
позволяет записывать спектры в диапазоне от 4200 до 400 см-1
(рис. 30).
3-45 е. 7 Щ 9 ■-■■■
m
Рис 30 Инфракрасный спектрофотометр ИКС-29:
/ — тумблер «сеть», 2 — выключатель глобара, 3 — переключатель
программы щелей, 4 — регулировка усиления, 5 — регулировка
баланса, 6 — индикатор баланса, 7 — крышка самописца, 8 — отсчет-
ная шкала, 9 — перо, 10— переключатель диапазонов, // —
переключатель скорости развертки спектра, 12— кнопка «обратно»,
13—14 — окна, 15 — регулировка линии 100%-ного пропускания,
16 — кнопка «ускоренно», 17 — кнопка «пуск», 18 — кнопка «стоп»
Запись спектра проводится пером на рулонном
бумажном бланке, калиброванном по коэффициентам
пропускания в процентах и по волновым числам в
обратных сантиметрах.
В приборе предусмотрено четыре скорости
сканирования, четыре масштаба записи по волновым "числам,
восемь программ автоматического раскрытия щелей.
Можно также производить запись коэффициента
пропускания при постоянном волновом числе К прибору
прилагаются наборы кювет для съемки жидкостей и
газов. Твердые образцы исследуются методов КВг-тех-
ники.
198

Порядок работы на спектрофотометре ИКС-29.
Подключив прибор к сети переменного тока, включают
тумблер «сеть» и дают прогреться прибору 15 мин. Снимают
заслонки с окон от источника излучения и включают
питание глобара тумблером 2. Затем открывают крышку
самописца 7 и ставят фиксатор" бланка, находящийся
в левой части записывающего устройства, в
положение «О».
Ручкой 5 («баланс моста») выводят стрелку
индикатора 6 на середину участка «запись», обозначенного -
красной полоской, а переключатель диапазонов 10
устанавливают на один из трех интервалов автоматической
записи. Перед началом записи волновое число,
считываемое на экране отсчетной шкалы 5, должно
соответствовать началу диапазона. Если шкала прибора не
установлена на начало диапазона, нажимают кнопки 16
(«ускорено») и 17 («пуск») и выжидают, пока прибор
автоматически не установится на начало выбранного диапазона.
После этого кнопку 16 ставят в верхнее положение,
переключатель скорости развертки спектра // — в положение
«2» и, оперируя кнопками 17 («пуск»), 18 («стоп») и 12
(«обратно»), устанавливают шкалу прибора 8 точно на^
начальный штрих диапазона.
Устанавливают необходимую программу щелей
переключателем 3 ориентировочно на деление «б». Перо
самописца 9 выводят на начало шкалы, нанесенной на
бланке, и закрепляют это положение фиксатором на
деление «1», предварительно переместив бланк до
совмещения его начала с пером самописца.
Необходимую скорость сканирования устанавливают
переключателем // (ориентировочно — деление «3»),
Повернув ручку усиления 4 на 2—3 деления шкалы,
снимают заслонки с окон монохроматора 13, 14; перо
при этом должно перемещаться к линии 100%-ного
пропускания. Усиление должно быть таким, чтобы перо,
выведенное из положения равновесия на 30—40 делений
по шкале пропускания кратковременным перекрытием
окна 14, возвращалось в исходное положение и
совершало около него не более одного колебания. Ьсли перо
при открытых окнах перемещается к нулю, то, плавно
поворачивая рукоятку 5 в сторону уменьшения
разбаланса (верхнее положение стрелки), устанавливают
нормальную величину разбаланса; перо при этом будет
199

перемещаться в сторону линии 100%-ного пропускания.
Пользуясь отверткой, ставят перо на 100%-ную линию,
пропускания с помощью оси 15 в отверстии под входным
окном образца 14. После того как прибор подготовлен
к работе, исследуемый образец закрепляют в держателе
и устанавливают в правом окне (по ходу луча) 14, в
левом 13 помещают образец сравнения, затем опускают
перо 5, нажимают кнопку 17 и производят запись
спектра
По окончании записи спектра в выбранном
интервале длин волн прибор автоматически переводит бланк
на начало установленного диапазона, поэтому при смене
образца необходимо нажать только кнопку 77 и
записать спектр. Окончив работу, надо выключить кнопки
на пульте управления, глобар, отключить прибор от сети.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученный спектр регистрируют в Специальном
журнале На спектрограмме записывают дату, название
(шифр) образца, способ подготовки и условия съемки.
Характерными признаками, свидетельствующими о
наличии различных атомных группировок и типов связей,'
служат полосы поглощения. Гумусовые вещества имеют
обычно довольно широкие, часто составные полосы
поглощения с несколько размытыми максимумами, В
областях со средней и слабой интенсивностью поглощения
отдельные полосы часто не проявляются, а вместо них
наблюдаются уступы на кривой поглощения. Такие
уступы также следует использовать для характеристики
вещества.
Первый этап расшифровки заключается в нахождении
максимумов полос поглощения в делениях барабана.
Для отдельных -полос находят положение максимума
полосы; для широких, размытых полос и уступов
находят середину полосы или уступа или указывают
пределы, в которых появляется данная полоса. ^Затем па
градуировочному графику определяют длины волн или
волновые числа для каждой из обнаруженных полос,
записывают эти значения на спектре у соответствующих
полос и заносят в таблицу. Принадлежность полос к той
или иной атомнлй группировке устанавливают по табли-
200

оз
О,
03
X!
О.
Е
а;
о
о
I
CD
I
«О
О
§
О
<\>
О
I
«О Q
"•5 I
2
А
Н
О
о
, я
*-« 2
*.* s
S *
gss
£ s я
03 я
§ * 2
&н §
* я я
£ S 5
Ь S н
О) 03
5 н s
о ^ н
§ &i
° ь 2
Он 5
е >*
I я
о
S*
~ <и
о
О) Я
а *
3 о
« о,
о et
я
я <-
Sg
03 Ч
ш *=(
О)
Р* СУ г*
u Ji. ОЗ
03 « О
я * ч
03 03
2н н х
S 2 S
5 оз я
яХ я
о аа
Цх
о
о сэ
со
о
0)0
зю
я Э
я 3
я я
03
03 Ьн
&2
^2
я ^
Б
03
н
Он
со
О
PQ
я
я
03
CQ
О
Он
Я
ч
я
н
<L>
2
о> я
03 Я
гл я
<ы о>
кг ч
Я о
я
2 л
£ о
03 то
я ^
о
Я
я
я
я
<L>
So ч
яд о
§я°
Я Qh£*CD S
Я «=( ft _ D
<L> Я 5 Я -
«*§
NH §^ я
Он t* О) Д
Я л — Ч си
§ Ш У Ч
« So g У
8 So H 5
К о о *
2 я4* о
2 я э gg
я 3 S о
£ я оз sn с
t 8
№?
S
ч
§°1
£ = §
<и я ч
<3 X ж
£ я я
К <1> 03
%**
са
о о
Он
я-
Ч I
О) V
я
еС <и Он
о я
я г
ю ;
я я
<L>
Н 03 Я
<^ * а ? 2
S~*>» cr sr X
Он О О
С Я о
* 2
о я
,\Q H
со
s с-
|s«
О со
д si
оз S^
■ 8 8-8
8- -e
я « 2
Sal
X
О
я
я
I
as
к S
ч w
>,co
« «
4
о
a>
я
S
3
я
EC
o-o
AS я
i Я
* 3 ^ ^i
X я sr XX
О 2U
-Но
5 0_u 4
Я у'
- I
Я
ч
я
о
о
CD
'СО
О
О
СО
со
I
о
о
ю
со
я
ч
я
о
чем
с
н о
Й- г
- о
ч г«*
оо
осч
<N О)
сосч
о
о
CD
(N
Ю
СМ
t^
^^О
ОнО
ОЮ
юсм
CD CD
О
8
Т
О
о
ОнЮ g
обо
201

§
а
х
ОД, *
к я £
4 а b?
я н 55
ь о s
s 5 со
Он
х\о х
Он О О.
« ч «
о о о
5 с а>
cd cd
ffi h fl
x g к
3* cd &
Sn£
4 <L) 4
o> xr <u
CQ О ffl
>»я >»
«8
<U
4
О
а
о
et
К
Я
Я
о
I
I I
is
о н
Он О
§н
и я
о
« 5
4 Э
О со
са
а> о
cd Ч
со о
си с
М о.
I I
О)
«
tr сз
Ч «
а>
* Он
О <D
Ч Я
О
С
I I 2
°
1 ' Я
Я
со
я
о
я
о
X
3
я
я
а>
<и
S
CD
<и
Ч
О
I I
а
Я S
а. а.
в с
§ о
i г
"£ЗЙ
II £ °rXf
cd
с
с
Он 3
и н
- о-
2 с
Я о
•А
Ч а>
я 2
^ 2 °«
II
3
*=(
я
Он
E5«3q
О Он Ч s
Н CUu >»0
в И "
,-§i
•&BC/D
н
я
I I
lis
2 я «
cd со
ООо
XJL Т
СЛ СЛ Д
си
ё в
§ £ Он
Ч со (_
Я >> о
о,ч х
о ч *
*2«
§*£
" I I о
ооо г
JL I I ас
&XXLI
5
. си
Он
и:
я
я
Sf
cd
В
*&
я
ч:
о
S
Л
я
Он
си В
3 cd J*
я а с
X со S ^U
Он"^
cd
ооо оо
BJ, 1
"""^ »t>» -^СО
Ч 4 00 ОнОО
° V — °
о
3
о
00
СО
О О О О О Ю ^-ч'~4' >0 О О
O^0005^CN ОнОн ОнОО О Ю О
m^^fcococN <u си а> ©ю © ©
ооооооооооооо
'-•союо--люоюсооооо'
11
о
Я
в/""4 ^
о
S8
X I
о
юо
со —
.1 ■ 1е£* '
р, g
* ХО
* &
о о ю
Онсо со <J>
^00 t>« I**
s
о2о<ио<»ою о
;г £2о со ооо> со
05 00 CJ5 00 Is* Ь- t^
202

цам волновых чисел (табл. 14) или сравнивая
полученные спектры со спектрами стандартных веществ.
Для гуминовых кислот и фульвокислот надболее
характерны следующие полосы поглощения (рис. 31). В об-
JPuc. 31. Инфракрасные спектры гумусовых кислот из гор Ai
типичного чернозема:
/ — гуминовая кислота, 2 — гиматомелановая кислота (положение
максимумов полос дано в см-1)
ласти 3300—3500 см-1 (максимум' огЛло 3400 см-1)
всегда обнаруживается широкая сильная полоса,
обусловленная группами ОН, связанными
межмолекулярными водородными связями и, частично, группами NH.
Здесь же проявляется поглощение и за счет
адсорбированной воды. На крыле этой полосы обычно
наблюдаются две рядом расположенные полосы с максимумами при
2920 и 2860 ему1; они обязаны группам СНг и СНз.
Далее сильная полоса лоявляется при 1725—1700 см-1;
203

вызвана она преимущественно карбоксильными
группами (С = 0 в СООН); рядом проявляется поглощение
амидных групп (1650—1640 см-1) и сложная полоса с
максимумом в интервале 1625—1610 см-1, в
формировании которой основную роль играют С = С ароматических
колец, хотя не исключено влияние групп [СОО]~,
амидных, адсорбированной воды. Эти три полосы довольно
часто сливаются в одну, и для их выявления приходится
прибегать к дополнительным операциям (гидролиз ГК).
В более длинноволновой области обычно
проявляются несколько полос от 1470—1460 см-1 до 1370—1350 см-1;
они слабее предыдущих полос, их число и положение не
строго постоянны. Если в препарате нет примесей
карбонатов или ионизированных карбоксильных групп, то эти
полосы относят за счет СН2 и СН3. Почти всегда хорошо
выражена полоса 1250—1220 см-1 (карбоксильные
группы). Третья область интенсивного поглощения
расположена в области волновых чисел менее 1200 см-1. Обычно
это широкая, часто с несколькими максимумами, полоса
при 1150—1050 см-1, обязанная спиртовым гидроксилам.
Аналогичная полоса характерна для углеводов. При
волновых числах меньше 1000—900 см-1 обнаруживается
несколько слабых полос, происхождение которых
недостаточно ясно. При расшифровке спектров всегда надо
учитывать возможное влияние примесей. Карбонаты
дают сильные полосы при 1450—1430 и 870—875 см1-1,
сульфаты — полосы при 1130—1080 и 680—610 см-1;
силикаты (в том числе кварц, глинистые минералы)
характеризуются широкой полосой очень высокой
интенсивности в интервале 1100—1000 см-1. Кварц легко
выявляется по характерному дублету 780—795 см-1.
Следует также принимать во внимание и состояние
исследуемого вещества. Перечисленный набор полос
характерен для малозольного препарата ГК в Н+-форме,
т. е. когда все карбоксильные группы не ионизированы.
Это состояние можно условно обозначить формулой
Гум(СООН)п. При образовании солей карбоксильные
группы ионизируются:
Гум(СООН)л Ьл№ОН-^Гум(СОО-)лЫа;?" f nH20.
Карбоксилат-ион, или группа [СОО-], имеет полосы
поглощения, отличные от полос группы СООН: исчезают
204

полосы (дли резко падает их интенсивность) при 1725—
1700 и 1250—1220 см™1 и вместо них появляются полосы
при 1590—1580 см-1 и 1400—1390 см-1.
Сравнивая спектры гумусовых веществ, находящихся
в разном состоянии, неопытный исследователь может
наблюдаемые различия, вызванные неодинаковой
степенью замещения водорода карбоксильных групп,
отнести за счет различного строения ГК и ФК. Аналогичная
ошибка может легко возникнуть и при изучении
механизмов органо-минерального взаимодействия.
Еще одним источником ошибок может быть так
называемое «отрицательное поглощение». Если
контрольная пластинка содержит примеси каких-либо веществ
или она недостаточно хорошо высушена, то в некоторых
областях спектра эта пластинка будет поглощать
больше энергии,_ чем матрица пластинки с исследуемым
веществом. В полученном спектре могут тогда
наблюдаться участки,- где поглощение будет меньше нуля
(спектральная кривая пересечет линию 100%-ного
пропускания), или появятся области незакономерно низкого
поглощения, рядом с которым могут быть ложные
полосы поглощения. Все сказанное требует очень
внимательного подхода к расшифровке спектров.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАССЫ
И МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГУМУСОВЫХ
ВЕЩЕСТВ
Определение молекулярных масс является одной из
наиболее сложных проблем химии гумусовых веществ.
Гуминовые кислоты полидисперсны, причем даже
при наиболее тщательном фракционировании
выделяемые фракции сохраняют полидисперсность. В отдельных
фракциях молекулярные массы колеблются около
некоторого среднего значения; все молекулы такой фракции
образуют статистически однородную совокупность по
молекулярным массам, распределение которых
подчиняется нормальному закону. Такого рода вещества
можно отнести к соединениям переменного состава, которые,
сохраняя общий принцип строения й важнейшие свойст-
205

ва, более или менее сильно варьируют по срставу и
размерам молекул.
Гуминовые кислоты, выделенные из какой-либо
почвы, представлены обычно двумя или несколькими такими
совокупностями молекул, и при анализе молекулярно-
массового распределения суммарная картина
выражается кривой, имеющей полимодальный характер. В связи
с этим все 'методы определения молекулярных масс
позволяют получить только средние значения.
В зависимости от метода определения и способа
усреднения различают несколько типов средних
молекулярных масс. Если определение ММ выполняется
химическим методом (по концевым группам), криоскопически,
эбулиоскопически, то получают _среднечйсло»ое
значение молекулярной массы Мп:
где Mj — молекулярная масса /-того компонента
препарата, a rij — число молекул с молекулярной массой Mj.
Среднечисловые величины очень чувствительны к
содержанию молекул наименьших размеров (эти методы
«подсчитывают» общее число молекул в растворе), а
результаты часто сильно. зависят от низкомолекулярных
примесей.
Если используют методы светорассеивания или. гель-
фильтрации, то получают средневесовую
молекулярную массу Mw:
w ~~ 2a>y "" Zrij.Mj '
где Wj — масса фракции с молекулярной массой М$,
остальные обозначения прежние. Средневесовая
молекулярная масса в наибольшей мере отражает вклад той
фракции, которая количественно (по массе) преобладает
в исследуемом препарате, и поэтому свойства вещества
лучше коррелируют с MWf чем с Мп.
Для характеристики степени полидисперсности
веществу по_Рафикову, можно воспользоваться
отношением Mw:Mn. Если это отношение равно 1, то вещество
монодисперсно; чем более полидисперсен препарат, тем
выше это отношение.
206

Другая причина, затрудняющая определение
молекулярных масс гумусовых веществ, также обусловлена их
специфическими свойствами. Гуминовые кислоты плохо
или вовсе нерастворимы в воде и в органических
растворителях (за исключением растворителей с щелочной
реакцией); они очень интенсивно окрашены, содержат
большой набор функциональных групп. Все это
ограничивает круг пригодных методов. Наиболее достоверные
результаты могут быть получены такими физическими
методами, как измерение светорассеивания, констант
седиментации и путем гель-фильтрации.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАСС
ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
МЕТОДОМ СВЕТОРАССЕИВАНИЯ
Этот метод основан на том, что при прохождении
светового луча через растворы (но не через золи)
гумусовых веществ происходит частичное рассеивание света.
Если размер частиц, находящихся в растворе,
значительно меньше длины волны проходящего света (меньше
1/20 длины волны), то интенсивность рассеянного света,
измеренная под углом 90° к; проходящему пучку, зависит
от молекулярной массы растворенного вещества. Эта
зависимость выражается уравнением
-=— + 2АС
Mw ^
где #90 — отношение Релея, равное г2-——-; У —
интенсивность падающего света; /эо — интенсивность света,
рассеянного 1 мл объема раствора, измеренная под
углом 90° на расстоянии г см* от центра рассеяния; С —
концентрация раствора в г/мл; К и А — константы;
Mw — молекулярная масса растворенного вещества. При
измерениях в величину /до вносят поправку на рассеяние
света растворителем.
Константа К зависит от длины волны света и
показателя преломления раствора:
к _ 2л* п* / дп у
А "" N X* [ дС/ '
207

где N — число Авогадро, А,— длина волны и п —
показатель преломления раствора.
Приведенное выше уравнение легко преобразуется в
следующее:
J<CL = -J—^2AC,
которым и пользуются для нахождения молекулярной
массы. Если построить график зависимости величины
——от концентрации (С), то получают прямую линию,,
*\90
тангенс угла наклона которой равен 2Л, а отрезок,
отсекаемый на оси ординат, равен обратной величине мо-
-Ч-
Mw )
Абсолютные значения / и- /до очень трудно измерить,
так как отношение Релея очень мало и имеет значения
порядка 10"4—10~5. Поэтому практически пользуются
измерением интенсивности рассеянного света по
отношению к рассеянию каким-либо эталоном с известной
молекулярной массой, для которого отношение Релея
установлено ранее. Тогда искомая величина #эо
определяется равенством
D _ Л>о — /9о р / п у
^90 — } АЭТ I """ 1 »
/эт \ п9т /
где /до, /79о и /эт — интенсивность света, рассеянного
соответственно образцом, растворителем и эталоном (или
просто фототоки, возникающие при измерении этих ин-
тенсивностей): /?Эт — отношение Релея для эталона; п
и /гэт — показатели преломления раствора и эталона.
В качестве эталонов с известным /?Эт используют
растворы высокомолекулярных соединений, например белков,
для которых величину /?Эт устанавливают в опыте.
С этой целью проводят измерение интенсивностей
рассеянного света для эталона и строят график зависимости
KC/ho от С. Отрезок, отсекаемый графиком на оси
ординат, отличается в этом случае от обратной величины
молекулярной массы множителем г2//., Поскольку
молекулярная масса эталона известна, то вычисляют
величину г2//, а затем отношение Релея для эталона.
лекулярной массы
208

Подготовка образцов. Гуминовые кислоты растворяют
в 0,1 н. NaOH и тщательно очищают от взвешенных
частиц. Очистка достигается многократной фильтрацией
через стеклянный фильтр № 4 и центрифугированием.
Применение бумажных фильтров недопустимо:
мельчайшие обрывки бумажных волокон очень сильно
рассеивают свет и грубо искажают результаты. Очищенные
растворы хранят в плотно закрытой посуде и оберегают
от попадания в них атмосферной пыли.
Исходный раствор ГК должен содержать 50—60 мг
вещества в 100 мл. Работу начинают с измерения
интенсивности света, рассеянного чистым растворителем.
Затем из бюретки добавляют к растворителю малые
порции .исходного раствора ГК. После каждого добавления
раствор перемешивают и измеряют фототок. Такой прием
позволяет, пользуясь одним исходным раствором,
получить данные для разных к&щентраций ГК — от нуля до
1—2-Ю-4 г/см3.
Аналогично готовят эталон, в качестве которого
удобно использовать водный раствор цитохрома.
Измерение показателя преломления. Показатель
преломления можно измерить на интерферометре, однако
при работе с гуминовыми кислотами измерениям мешает
интенсивная окраска последних, поэтому измерение
приходится выполнять в сильно разбавленных растворах.
Определение показателя преломления проводится путем
сравнения щелочных растворов гуматов с раствором
щелочи, использованным для растворения 1% В
процессе растворения часть щелочи расходуется на
нейтрализацию гуминовой кислоты с образованием гумата
натрия и воды. Из-за этого концентрация NaOH в
сравниваемых растворах оказывается неодинаковой -и
приходится вводить расчетные поправки на изменение
содержания NaOH, исходя из определенного независимым
путем эквивалентного веса гуминовой кислоты
•Показатели преломления для гуматов, найденные
указанным способом, следующие:
дп/дС п1е9°
ГК из дерново-подзолистой почвы 0,386 1,88
ГК из мощного чернозема 0,426 1,94
Измерение интенсивности рассеянного света. Для
измерения светорассеяния направляют световой луч на
20Э

кювету с раствором. Интенсивность рассеянного света
измеряют с помощью фотоумножителя под углом 90°
(для определения молекулярной массы) или под углами
45 и 135° (для определения конфигурации частиц).
Рис 32 Схема установки для измерения рассеянного света:
/ — источник света, 2 — фокусирующие линзы, 3— монохроматор,
4 — кювета с раствором образца, 5 — ловушка, 6 — диафрагмы, 7 —
фотоумножитель, 8 — высоковольтный выпрямитель, 9 —
зеркальный гальванометр
Принципиальная схема установки показана на
рис 32. В установку входят: источник света,
конденсирующие линзы, монохроматор, светофильтры, кювета с
раствором и ловушка светового луча. Под углом 90° к
падающему лучу устанавливают фотоумножитель,
преобразующий световую энергию в фототок, величина
которого измеряется чувствительным зеркальным
гальванометром. Показания гальванометра прямо
пропорциональны интенсивности рассеянного света, и во всех
формулах величины / могут быть заменены
соответствующими отсчетами по шкале гальванометра.
Измерения проводят в следующей
последовательности: замеряют фототок, когда кювета заполнена
растворителем; вводят в кювету 0,1—0,2 мл исходного раствора
210

ГК; сйова измеряют фототок и т. д. Всего снимают
7—9 отсчетов. Затем все операции повторяют с
раствором эталона. По полученным данным рассчитывают /?Эт,
а затем средневесовую молекулярную массу ГК.
При монтаже прибора необходимо обратить особое
внимание на устранение рассеянного (паразитного)
света внутри установки. Рассеяние может быть вызвано
краями выходной щели монохроматора, гранями
кюветы, светофильтрами и т. п. Для снижения погрешностей
все детали установки, расположенные за выходной
щелью монохроматора, рекомендуется зачернить. На
пути луча между монохроматором и кюветой
целесообразно поставить 1—2 диафрагмы из черной бумаги. Такие
же диафрагмы ставят между кюветой и
фотоумножителем. Те участки граней кюветы, через которые не
проходит прямой и рассеянный световой поток, следует
также зачернить.
Некоторая часть рассеянного света будет поглощена
исследуемым раствором гуминовой кислоты. Это
поглощение обусловлено окраской ГК и может быть учтено
на основе закона Бугера — Бэра. Частично ослабляется
по этой причине и падающий световой поток.
Чтобы перейти от измеренных значений к истинным,
вводят поправочный коэффициент:
(J&-) = ( /90 . ) • 10£x/c"W'.> ,
\ ^ /ист \ ^ /изм
где / и /i — путь, проходимый падающими и рассеянным
светом в кювете, а £хг/см* — коэффициент экстинкции,
который находят путем измерения оптической плотности
на спектрофотометре (см, с. 183).
МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГУМУСОВЫХ КИСЛОТ
ПО ДАННЫМ ГЕЛЬ-ХРОМАТОГРАФИИ
Гель-хроматография является одним из наиболее
эффективных приемов определения молекулярных масс
гумусовых веществ и построения кривых их молекуляр-
но-массового распределения. Принцип метода основан
на распределении молекул различного размера между
порами гранулированного геля и растворителем, нахо-
211

looo
о°о°о
ш
DJD.
дящимся между гранулами геля.
Происходящие при хроматографии процессы
можно схематично представить
следующим образом.
* В вертикальную колонку помещают
набухшие гранулы геля, наносят сверху
исследуемое вещество и промывают
чистым растворителем. Если вещество
содержит молекулы ~ двух типов,
различающиеся по размерам, то они будут
неравномерно распределяться между
гелем и растворителем: молекулы
меньшего размера свободно проникают в
поры геля, крупные молекулы остаются
только во внешнем по отношению к гелю
объеме раствора (рис. 33). Небольшие
молекулы также находятся и во
внешнем объеме раствора, где доля их
значительно меньше, чем в исходном
веществе, и зависит от соотношения
внутреннего (в порах геля) и внешнего
объемов раствора.
Промывание колонки растворителем
вызывает вертикальное перемещение
Молекул вдоль колонки. Крупные
молекулы движутся свободно с
растворителем, тогда как молекулы меньшего
размера в каждом новом слое колонки
стремятся распределиться по всему
объему геля этого слоя и вымываются из
этого слоя медленнее больших по
размерам молекул. В результате крупные
молекулы движутся по колонке с большой
скоростью, тогда как элюирование
низкомолекулярной фракции тормозится
диффузией молекул в поровое
пространство геля.
Рис 33 Схема процесса гель-фильтрации (по Де-
терману):
А — нанесение образца, Б — начало движения
образца по колонке, В — разделение на фракции
/ — низкомолекулярные компоненты образца, 2 —
высокомолекулярные компоненты образца, 3 —
гранулы геля

Если колонка имеет достаточную длину, а
промывание осуществляется медленно и равномерно, то
постепенно происходит разделение вещества на две фракции.
В том случае, когда исследуются окрашенные вещества,
например гуминовые кислоты, можно наблюдать, как
первоначально нанесенный однородный слой постепенно
разделяется, образуя две или несколько зон (слоев),
перемещающихся вниз по колонке. Нижняя зона —
высокомолекулярная фракция — движется наиболее
быстро, остальные медленнее Чем длиннее колонка, .тем
больше будут интервалы между зонами.
Полнота разделения, обособленность зон зависят от
ряда причин. Важное значение имеют однородность пор
геля по размерам, однородность заполнения колонки
гелем, скорость элюирования. Разделение зависит и от
особенностей изучаемого вещества. Вещество,
содержащее несколько резко различных по молекулярным массам
фракций, образует хорошо обособленные зоны. Если
различия по молекулярным массам невелики или они
имеют статистический характер, тогда образуются плохо
разделенные или размытые зоны. Отрицательно
сказывается на хроматографировании взаимодействие
гумусовых кислот с веществом геля. Если гумусовые кислоты
адсорбируются гелем или образуют с ним химические
соединения, это задерживает движение молекул вдоль
колонки и искажает картину молекулярно-массового
распределения. При очень сильном взаимодействии часть
гумусовых веществ остается в стартовой зоне у
поверхности геля.
Визуальное наблюдение за разделением вещества в
колонке позволяет только качественно охарактеризовать
неоднородность вещества. Для количественной
характеристики строят кривые элюирования, или кривые
молекулярно-массового распределения.
С этой целью собирают небольшими порциями
вытекающий из колонки элюат и в каждой из них определяют
содержание исследуемого вещества. Это можно сделать
по массе вещества (выпаривая растворитель и
взвешивая остаток), колориметрически или другим пригодным
методом. Для гумусовых кислот наиболее удобно
определять в порциях элюата оптическую плотность при
450—500 нм, которая пропорциональна концентрации
(хотя коэффициент пропорциональности может быть не-
213

одинаковым для разных фракций). Затем строят график,
на оси ординат которого в описываемом случае
откладывают оптическую плотность, а по оси абсцисс —
порции элюата или суммарный объем прошедшего через
колонку, раствора Типичная кривая элюирования ГК
показана на рис. 34.
Рис 34 Гель-хроматограмма гумата натрия
Специально для целей гель-хроматографии создано
несколько типов гелей, из которых в химии гумусовых
кислот наибольшее распространение получили сефадек-
сы. Сефадекс — декстрановый гель, получаемый на
основе полисахарида, продуцируемого особым видом
бактерий. При полимеризации декстрана с эпихлоргидри-
ном образуется трехмерная сетчатая структура;
пористость геля зависит от условий проведения реакции и
соотношения компонентов. Схема строения сефадекса
показана на рис 35 В табл. 15 проведены типы сефа-
дексов и некоторые их свойства.
При описаниях результатов хроматографирования и
количественных вычислениях пользуются главным
образом объемными соотношениями. Принято различать
следующие понятия: объем матрицы, или объем сухого геля,
обозначают Vw; объем растворителя внутри гранул
(«связанный» растворитель) называют внутренним
объемом и обозначают VV, объем растворителя между
гранулами («свободный» растворитель) называют
внешним объемом и обозначают Vo. Понятно, что
общий объем геля Vt=Vm+Vi + Vo.
214

сн,
.12
Кг ?/с-0(" г
н «х о.
-сн2
о ?
н
I н • п - - Q
он \/ \н \ /Н
?ч ОН Н .С—С—СИ,
hoN \? '
—о—сна
Ко. н с-о
о с—с
СНлН
-I \
НС—ОН
он
он
Рис. 35 Фрагмент структуры геля декстрана (сефадекса) по
Детерману
Объемные характеристики (по данным
фирмы-изготовителя) гелей сефадекса приведены в табл. 16.
Важнейшим показателем, необходимым для
вычисления молекулярных масс, служит объем выхода элюа-
та Ve. Это объем элюата, собранный с момента внесения
вещества на колонку. Обычно Ve определяют для того
момента, когда на кривой появляется максимум выхода
215

вещества. Экспериментальные исследования показали,
что объем выхода вещества зависит главным обрааом от
размеров молекул (для данной колонки с гелем) и срав-
Таблица 15
Типы и свойства сефадексов
Тип геля
G=10
G=15
G=25
G=50
G=75
G=100
G = 150
G-200
Емкость по
воде, мл /г
1,0±0,1
1,5±0,1
2,5 ±0,2
5,0 ±0,3
7,5 ±0,5
10,0±1,0
15,0±1,5
20,0±2,|0
Полный
объем
геля, мл/г
2-3
2,5-3,5
4—6
9—11
12-15
15-20
20—30
30-40
Молекулярные массы
пептидов и-глобуляр-
ных белков,
разделяемых на данном
типе геля
ДО 700
ДО 1500
1000—5000
1000—30 000
3000—70 ооа
4000—150 000
5000—400 000
5000—800 000
время
набухания
коми
3 Ч
3 Ч
3 Ч
3 Ч
24 ч
3 дня
3 дня
3 дня
Лпри 100е
на
водяной бане
1 Ч
1 Ч
1 ч
1 ч
3 ч
5 ч
5 ч
5 ч
Таблица 16
Характеристики набухания в воде
сефадексов, мл/1 г сухого геля
Тип геля
G=10
G=15
G = 25
G = 50
G=75
G=100
G=150
Gi=200
vt
2
3
5
10
13
17
24
30
V0
0,8
1,1
2
4
5
6
8
• 9
vi
1
1,5
2,5
5
7
10
15
20
нительно мало зависит
от концентрации
вещества, температуры и
скорости протекания
растворителя через колонку.
Между объемом
выхода и молекулярной
массой хроматографиру*
емого вещества были
найдены сравнительно
простые зависимости.
Например, для анализа
глобулярных белков общая
формула имеет вид:
IgAf = Mo-(6,062-5,00-d) (Ve/V0),
где М — молекулярная масса, М0 — константа, d —
плотность набухшего геля. Для различных типов сефадексов
216

эта формула может быть переписана в конкретной
форме:
для G = 75 : lg М = 5,624—0,752 (VeIV0).
для G = 100: lg М = 5*,941~0,847 (Ve/V0),
для G = 200: lg M = 6,698—0,987 (Ve/V0).
Поскольку вещества различаются не только по
размерам, но и по форме молекул, а также неодинаково
взаимодействуют с веществом геля, то для получения
надежных результатов прибегают к калибровке колонки
с гелем. Для калибровки могут быть использованы
белки с известными молекулярными массами,
полисахариды, полистиролы различных молекулярных масс. При
калибровке важное значение имеет использование таких
стандартных веществ, которые по молекулярным
параметрам и реакционной способности имели бы сходство
с гумусовыми веществами. А. Д. Фокин применил при
изучении гумусовых кислот стандарты, приведенные в
табл. 17.
Таблица 17
Эталоны для градуировки гелей
Вещество
Глюкоза
Сахароза
Рафиноза
Гематин
Витамин Bi2
Инсулин
Гидрогеназа
Цитохром С
Трипсин
Альбумин куриного
яйца

Молекулярная масса
180
342
532
616
1355
5700
9000
13200
23000
43000
Элюэнт
Н20
Н20
Н20
0,02 н. NH3
Н20
0,02 н. NH3
0,02 н. NH3
Н20
Н20
Н20
Способ
определения
по углероду
то же
»
по окраске
по углероду
реактив Фолина
по углероду
по окраске
по углероду
реактив Фолина
Результаты хроматографирования гумусовых веществ
во многом зависят от применяемого растворителя. Были
испытаны различные элюэнтные системы, в том числе
вода, водные растворы щелочей» пирофосфаты натрия,
фосфатные и боратные буферы. При неудачно
выбранном растворителе могут наблюдаться два отрицательных
явления: во-первых, агрегирование гуминовых кислот
217

при недостаточно высоких значениях рН и в присутствии
избытка электролита (эффект высаливания) и,
во-вторых, адсорбция вещества матрицей геля. Последнее
особенно сильно проявляется для ГК из почв типа
черноземов и при относительно высокой зольности препаратов.
Агрегирование ГК искажает результаты и приводит к
кажущемуся увеличению высокомолекулярной фракции
в составе ГК, тогда как частичная адсорбция изменяет
соотношение в сторону кажущегося увеличения
низкомолекулярных компонентов. При необратимой адсорбции
результаты становятся неопределенными и относятся
только к той части препарата, которая была элюирована
из колонки.
С. В. Каспаров и Ф. А. Тихомиров (1978) проверили
эффективность наиболее типичных элюэнтных систем и
пришли к выводу, что лучшим элюэнтом для
гель-хроматографии гуминовых кислот является 4 М раствор
мочевины с рН 9,0, который практически исключает
адсорбцию ГК на геле. Значительная часть ранее
опубликованных материалов была получена при использовании
в качестве элюэнта 0,1 н. NaOH.
Необратимую адсорбцию ГК можно наблюдать
визуально; в этом случае в верхней части колонки остается
неподвижная окрашенная зона. Если взаимодействие ГК
с гелем сефадекса обратимо, то оно тормозит
передвижение вещества по колонке. Сильно выраженное
взаимодействие с гелем передвигающейся по колонке гумино-
вой кислоты можно обнаружить, вычисляя
коэффициент:
K<t = (Ve-V0)/Vt.
Если этот коэффициент превышает 1, то вполне
вероятно, что имело место взаимодействие ГК с матрицей геля.
Для осуществления опытов по гель-хроматографии
необходимо провести следующие операции: подготовить
гель сефадекса, собрать колонку, заполнить колонку
гелем, нанести на гель образец и затем провести элюиро-
вание, собирая и анализируя фракции элюата *.
Приготовление геля. Для получения требуемой
скорости фильтрации и хорошего разделения гель
необходимо правильно -приготовить. Навеску сухого геля, рас-
1 Описание техники эксперимента составил Е Ю. Милановский.
218

считанную исходя из объема заполняемой колонки и его
набухающей способности, помещают в стакан емкостью
1 л и заливают 0,1 М NaCl (хлорид натрия ликвидирует
электростатическое притяжение отдельных частиц,
вызывающее слипание геля). Для всех типов геля время
набухания можно сократить, поместив стакан в кипящую
водяную баню (табл. 15).
Набухший гель 5—6 раз промывают водой, удаляя
декантацией не оседающие на дно разрушенные
частицы, после чего деаэрируют суспензию геля под
разрежением в течение 1,5—2 ч с помощью водоструйного
насоса, чем достигается полное удаление воздуха ,из геля.
Приготовленный таким образом гель готов для
работы, а при его использовании в течение длительного
времени гель можно хранить в набухшем состоянии в
0,02%-ном растворе азида натрия NaN3-
Хроматографическая колонка для гель-фильтрации
представляет собой стеклянную hj|h изготовленную из
другого химически инертного материала трубку, в
основание которой впаяна пористая стеклянная пластинка,
на которую помещают гель. Верхняя часть колонки
соединена с устройством для подачи элюэнта (микронасос
или сосуд Мариотта) Трубка заканчивается
капилляром, по которому фракции элюата попадают в детектор
и (или) в коллектор, фракций. Пространство между
пористой пластинкой и капилляром называется
«мертвым объемом», и оно не должно превышать 0,1% от
объема колонки, в противном случае разделенные на
колонке частицы вещества будут скапливаться и
перемешиваться.
В аналитической работе используют колонки с
внутренним диаметром от 1,0 до 2,5 см и высотой от 20 до
50 см. Для препаративной гель-фильтрации применяют
колонки с большим диаметром. От правильного выбора
высоты колонки и ее диаметра зависит количество
материала, которое можно разделить, и качество
разделения; в каждом конкретном случае оптимальные
параметры колонки находят опытным путем Обычно
эффективное разделение гумусовых веществ обеспечивается
при соотношении высоты и диаметра в пределах от 10 : 1
до 20:1.
Заполнение колонки является наиболее
ответственной операцией, от правильного проведения которой за-
219

Рис. 36. Колонки для гель-хроматографии:
1 — резервуар для геля при заполнении колонки, 2 —
колонка с гелем, 3 — пористая стеклянная пластина, 4 — «мертвый
объем», 5 — капиллярный шланг, 6—7 — сосуды Мариотта с
элюирующим раствором
220

висит успех опыта. Хроматографическую колонку
закрепляют строго вертикально и заполняют капилляр,
«мертвый объем» и колонку водой. Сверху на нее
укрепляют резервуар (рис. 36) или большую
делительную воронку, куда наливают суспензию геля. Колонку
примерно на 1/3 высоты заполняют растворителем и
вносят в нее суспензию предварительно набухшего геля.
Дав суспензии немного отстояться, открывают нижний
кран и по мере вытекания растворителя в колонку
вносят новые порции суспензии геля.
Новые порции суспензии добавляют тогда, когда в
колонке над слоем осадка имеется зона неосевшей
суспензии и зона чистого растворителя. Если это условие
не будет соблюдено, то в колонке образуются зоны' с
различной плотностью и она будет непригодна для
работы. Не следует стремиться к быстрому заполнению
колонки, так как при этом может произойти уплотнение
геля, а в результате снизится скорость фильтрации.
Оптимальным считается такое наполнение, при котором
поддерживаются рабочее давление и скорость
фильтрации, рассчитанные дЛя данной колонки и типа геля.
Нужная скорость достигается изменением рабочего
давления путем перемещения капилляра колонки (рис. 36).
После того как в колонке образуется требуемой
высоты слой геля, избытку растворителя дают стечь, а на
поверхность геля помещают кружок фильтровальной
бумаги, вырезанный точно по диаметру колонки. Если
колонка не будет использована сразу 'после
заполнения, то закрывают верхний кран (или закрывают
колонку пробкой), чтобы предотвратить высыхание геля.
Резервуар с остатками геля заменяют на склянку с
элюирующим раствором и, сохраняя выбранные
давление и скорость, промывают колонку, пропуская через
нее 3—4 конечных объема раствора При работе с
гелями G=150, G = 200 целесообразно заполнить нижнюю
часть колонки на 0,5—1,0 см'гелем G=15, что
предотвратит возможную утечку тонких частиц я
закупоривание пор фильтра.
Способ нанесения и размер образца. Для нанесения
образца применяют два основных приема. Наиболее
простой состоит в следующем: при открытом выходе из
колонки отсасывают шприцем или пипеткой основную
массу эл-юэнта, находящегося над гелем; остатку дают
221

впитаться и закрывают выход колонки. Затем шприцем
осторожно наносят раствор образца и открывают выход
колонки. Когда образец полностью вощел в гель,
фильтры и стенки колонки над гелем промывают небольшой
порцией растворителя. После этого на поверхность геля
помещают слой элюэнта в 2—3 см и соединяют колонку
с сосудом Мариотта, заполненным элюирующим
раствором. Необходимо внимательно следить, чтобы на всех
этапах работы не происходило высыхание поверхности
геля.
Другой способ заключается во введении образца под
слой элюэнта, находящегося на поверхности геля. Для
этого раствор образца должен быть тяжелее
растворителя, что достигается добавлением глюкозы, NaCl или
любой другой сели, которая не влияет на ход
разделения и не мешает последующему анализу. Раствор с
повышенной плотностью осторожно наслаивают поверх
элюэнта, он опускается вниз узкой зоной и
впитывается в гель.
При аналитической работе на колонку наносят
небольшое количество образца. Это позволяет при
правильном выборе марки геля и параметров колонки
выделить узкие фракции. Удовлетворительные результаты
получаются при нанесении образца, объем которого
составляет 1—2% от объема колошей; концентрация
образца в растворе подбирается экспериментально и часто
зависит от последующих методов х тестирования.
Желательно использовать разбавленные 0,1—0,5%-ные
растворы, что также позволяет добиться лучшего разделения.
Скорость фильтрации. Основное требование к
протеканию элюирующего раствора через колонку в ходе
разделения — постоянство скорости. Для этого применяют
перистальтический насос или пользуются сосудом
Мариотта.
Для гелей марок G=10, Gif=15, G=25, G=50
предполагают, что они представлены устойчивыми сферами
и поток раствора в них подчиняется закону Дарси:
u-x-if-.
где U — линейная скорость (см/ч или мл/см2ч); АР —
падение давления в пределах геля (см водного столба);
222

/ — длина столбика геля (см); К — константа
пропорциональности, зависящая от свойств.геля и элюэнта.
Если вязкость элюэнта равна 1 мПа-с, формула
принимает вид
где /Со — удельная проницаемость, зависящая от
размера частиц геля и их водоудерживающей способности.
Скорость фильтрации для этих гелей пропорциональна
падению давления в пределах колонки и, при постоянном
давлении, обратно пропорциональна длине колонки.
Скорость фильтрации в хорошем приближении не зависит
от диаметра колонки% При вязкости элюэнт.а больше
1 мПа-с скорость фильтрации можно найти исходя из
обратно пропорциональной зависимости между
скоростью потока и вязкостью раствора. Пониженные
скорости фильтрации растворов с высокой вязкостью
можно компенсировать увеличением давления. Температура
не влияет непосредственно на скорость фильтрации, но
обусловливает вязкость раствора и, следовательно, в
холодном помещении скорость фильтрации снижается.
Для расчета скоростей фильтрации по уравнению
Дарси можно использовать следующие величины
удельной проницаемости:
тип сефадекса /Со
G=10 21
G=bl5 22
G = 25
сверхтонкий 9
тонкий 25
средний 94
грубый 260
G = 50
сверхтонкий 13,5
тонкий 36
средний 145
грубый 400
Расчет скорости фильтрации для колонок с гелем
G=75, G=100, "G=150, G=200 более сложен, так как
закон Дарси к ним неприменим и скорость зависит уже
не только от перечисленных выше*факторов, но и от
диаметра колонки. Для этих гелей максимальная скорость
223

1 «8
5,0 (
%
1 s
1 K
I «3
I *
рло*
1
3
1 ю«
1 ^
1Метром
Колонка диг
1 *й
1,5 ci
2
2
1 *в
1 К
1 <0
I
ация
ильтр
1-е-
н
8.
Г
ним
5
V
\
<
5
ш ас О
рабоч
давлен
см Н,
ш
X
2.
Й
«в»
рость
§
и .
а
I
в*
я
мл/о
lis
рабе
давле
см h
X
X
СО
ильтр
а
1
я
S
3
"
я
МЛ/С!
1 1
! рабочее
давление,
см HsO
j геля
с
к
1
& - ю
ю —«
lO
00 -*
8 8
2 1
ю
о> ч*
~ о
ю
S3 ю*
со со
4 i
^ 00
1^ -н
о о
8 •
а
со
<м
СО
ь-
19-
<N
•"*
Ю
8
24-
г^
"*!
о
СО
| | 8
S 8 8
о
г^ г^
II II
о о
о
о
1
~
со
СО
h-
si
СО
о
t>-
со
СО
1
с*
»-м
о
"*
~8~
7
00 с. т.
»-н
II
о
00
*"*
1С
ю
<N
со
1
00
ь.
ю
о
t^
8
л
сМ
°i
о
*1
t*r
S 10—40 1
8
»"Н
11
О
9
О
**!
<N
СО
1
оо
■ч»*
О
t^
*-4
8
Л
IS
о
о
00
10—40 1
50 с. т.
»■■*
ii
о
я
-« О
00
СО О
CN <N
I I
_ ^
СО Q
о о
СО О»
СО О
СО СО
I I
ся со
""1 о
о о
^ -*
Ю IO
о
СЧ О!
II II
о о
«г
■
\
I
[
си
224

фильтрации достигается при оптимальном давленж ♦
Соответствующие скорости и рабочие давления для
колонок высотой 100 см и диаметром 1,5; 2,5 и 5 см
приведены в табл. 18. Скорости фильтрации через колонку
другой высоты легко вычислить, поскольку скорость
фильтрации обратно пропорциональна высоте столбика
геля. Все величины в табл. 18 приведены для растворов
с вязкостью, равной 1 мПа-с.
Сбор и анализ фракций. Элюируемый с колонки
раствор собирают в виде отдельных порций, используя
для этого автоматический коллектор фракций или
вручную меняя пробирки после накопления определенного
объема раствора (2—5 мл). В собранных фракциях
измеряют оптическую плотность и строят график в
координатах D—Ve элюата. Для этой цели используют
ФЭК-57 либо применяют проточную кварцевую кювету,*
помещаемую в кюветное отделение спектрофотометра.
В последнем случае оптические плотности раствора
регистрируются фотоэлементом и фиксируются на
диаграммной ленте самописца..
Коллектор фракций. Коллектор фракций
предназначен для автоматического отбора продуктов
фракционирования и может использоваться не только в
гель-хроматографии, но и в любых экспериментах, когда нужно
собирать последовательно порции испытуемого раствора.
В коллекторе фракций, изготовляемом
предприятиями ПНР (модель 301), имеется 240 пробирок,
расположенных в барабане коллектора пятью концентрическими
кольцами. Барабан разделен на 8 сегментов по 30 про-
бирок. Это позволяет-по отдельности снимать и
устанавливать отдельные сегменты, не прерывая работу
коллектора. Емкость пробирок 15 см3.
Вытекающий из хроматографической колонки раствор
через специальный питатель крллектора попадает в одну
из пробирок. Питатель установлен на рычаге, который
перемещается в горизонтальной плоскости и наводит
выходное отверстие стеклянной воронки питателя на
один из пяти рядов пробирок. В пределах ряда
перемещение пробирок осуществляется за счет вращения
барабана.
В коллекторе предусмотрены устройства для
автоматического дозирования собираемых фракций.
Дозирование можно осуществить по массе вытекающей жидкости,
225

по числу собираемых капель жидкости (от 1 до 100
капель) и по времени в пределах от 1 до 100 мин с интер-'
валом в 1 мин. При дозировании по массе жидкость
собирается в приемнике, по достижении им заданной
массы реле замыкает цепь, барабан с пробирками и
рычаг перемещаются и новая порция раствора
поступает в очередную пробирку. Требуемая масса задается
установкой винта-противовеса на сборнике • жидкости.
При дозировке другими способами используются
счетчик капель и реле времени; требуемые параметры
устанавливаются на пульте счетчика капель и реле времени.
вязкость растворов гуматов
И ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Измерение вязкости растворов гумусовых веществ
позволяют получить ряд полезных сведений о строении,
размерах и свойствах частиц гуминовых кислот.
Вязкость растворов зависит от многих факторов, которые
для гумусовых веществ изучены пока еще крайне
недостаточно. В общем виде величина вязкости зависит от
объемной доли диспергированной фазы; изучение
концентрационных и температурных зависимостей позволяет
установить конфигурацию частиц, размеры сольватной
оболочки. В химии высокомолекулярных соединений
часто используют измерения вязкости для определения
молекулярных масс.
По теории Эйнштейна вязкость растворов сферокол-
лоидов и молекул шарообразной формы зависит только
от объемной доли диспергированной фазы:
Лотн = 1 \ КФ9
где т]отн — относительная вязкость раствора, Ф —
объемная доля диспергированной фазы и /(=2,5 — константа
Вместо относительной вязкости часто удобно
пользоваться удельной вязкостью т)уд, которая показывает
увеличение вязкости растворителя за счет растворенного в
нем вещества:
Чуд = Лотн * #
Тогда можно записать: т]уд=2,5 Ф.
Этому простому уравнению хорошо подчиняются сис-
226

темы, дисперсная фаза которых состоит из жестких
частиц округлой формы. Для характеристики вещества и в
расчетных формулах используют так называемую при-
веденную вязкость — т]уд/С или предельное значение
приведенной вязкости («число вязкости»,
характеристическая вязкость) Zn:
где С — концентрация вещества в г/л.
Характеристическая вязкость связана с молекулярной
массой вещества, для определения которого пользуются
эмпирическим уравнением
где М — молекулярная масса, а К и а — константы,
зависящие от системы вещество — растворитель и от
температуры. Константы уравнения нахрдят опытным
путем, и они пригодны для исследования веществ одного
полимерно-гомологического ряда. Обычно для одного или
нескольких представителей этого ряда константы К и
а находят независимым методом, а затем при их
помощи находят молекулярные массы всех остальных
представителей ряда. Этот метод имеет очень много
ограничений, но он часто используется благодаря
сравнительной простоте определения вязкости растворов.
На величину вязкости кроме указанных выше
факторов влияют и многие другие, причем особенно сильно —
конфигурация частиц, их взаимодействие с
растворителем (в частности, гидратация), температура.
Так, для частиц, имеющих форму дисков, Джеффри
дает следующее уравнение, связывающее вязкость с
соотношением осей взвешенных частиц:
п - 4/ С
Луд- 3tg-/ '
где С — объемная концентрация диспергированной
фазы, / — отношение осей частиц.
Эйзеншютц и Кун для частиц, имеющих
нитеобразную формулу, предложили иное уравнение:
где / — длина мицеллы, а Ъ — ее диаметр.
227

Последнее уравнение является модификацией
уравнения Эйнштейна для несферических частиц Пользуясь
указанными соотношениями, можно определить
важнейшие параметры, характеризующие форму частиц, в том
случае, когда растворы имеют линейную зависимость
вязкости от объемной концентрации растворенного
вещества.
Нарушение линейной зависимости м.ежду вязкостью
и концентрацией часто обусловлено гидратацией
молекул вх растворе. В результате гидратации объем,
занимаемый дисперсной фазой, может быть значительно
больше, чем объем, рассчитанный по содержанию сухого
вещества. В формировании кажущегося объема может
принимать участие как прочно связанная вода,
удерживаемая силами Ван-дер-Ваальса, так и вода,
механически удерживаемая нитевидными рыхло построенными
молекулами. Влияние сольватации можно учесть, вводя
необходимые поправки в уравнение Эйнштейна. Если
переписать уравнение Эйнштейна в виде
т|уд = 2,5ф0С,
где фо — объем 1 г диспергированного вещества
(удельный объем), а С — его концентрация (г/см3), то с
учетом объема, занятого гидратационной водой, это
уравнение приобретает, по Фикенчеру, такой вид:
teo + V)C
t]va = 2,5 1
где V — объем жидкости, связанной с 1 г растворенного
вещества.
Вязкость растворов гумусовых веществ изучена еще.
слишком мало, и для них нельзя рекомендовать строго
определенную формулу, связывающую вязкость с
молекулярными параметрами, и исследователю приходится
выбирать наиболее подходящие зависимости для решения
конкретных задач.
Наиболее вероятно, что молекулы гуминовых кислот
имеют несколько вытянутую форму. С повышением
концентрации или в кислой среде молекулы деформируются,
образуя сфероподобные агрегаты. Это позволяет
пользоваться уравнениями Эйнштейна или Джеффри, во
всяком случае при невысоких концентрациях. При концент-
228

рациях ГК до 1,5—2% зависимость между вяакостью и
концентрацией прямолинейная. Характеристическая
вязкость растворов гуматов имеет значение 0,005—0,010,
если концентрация выражена в г/л.
Если концентрация ГК превышает 1,5—2,0%, то
вязкость увеличивается значительно быстрее, чем растет
концентрация. Это объясняется гидратацией гуминовых
кислот. С ростом температуры гидратная оболочка ГК
уменьшается, параллельно снижается и вязкость. При
85—95° вязкость вновь приобретает значения,
соответствующие линейной зависимости. Если принять, что
снижение вязкости с температурой обусловлено только
лотерей гидратационной воды, то можно рассчитать
степень гидратации гуминовых кислот, которая в водных
растворах гуматов достигает 1,5—2,5 г воды на 1 г ГК.
Для характеристики растворов гуматов измеряют
относительную вязкость, которую вычисляют как
отношение вязкости исследуемого раствора к вязкости
растворителя:
Лраствора
|Чрастворителя
Абсолютные значения вязкости нет необходимости
определять, и при измерении вязкости в вискозиметрах
Оствальда или Убеллоде относительную вязкость можно
наитии просто как отношение времени истечения раствора
через капилляр к времени истечения растворителя:
.__ *iPi
Чотя"" 'оРо *
где U и t0 — время истечения раствора и растворителя
в секундах, a pi и ро — соответствующие плотности.
Концентрация исследуемых растворов гуминовых кислот
обычно невелика и не превышает 2—3%, а плотность
гуминовых кислот равна в среднем 1,4 г/см3. Поэтому
различиями в плотности можно пренебречь без заметных
ошибок и считать, что плотность раствора равна
плотности растворителя. Тогда
Лоты == h • ч>«
Таким образом, задача измерения вязкости сводится
к измерениям скорости истечения раствора и
растворителя.
229

Для измерения вязкости растворов используют
вискозиметры различных конструкций. При установлении
концентрационных зависимостей предпочтительнее
применять вискозиметр Убеллоде (рис. 37), позволяющий
разбавлять раствор непосредственно в
самом вискозиметре. В вискозиметре
Убеллоде жидкость заливается через трубку 1,
засасывается выше метки 3, а затем
измеряется время истечения жидкости между
метками 3 и 4. Засасывание жидкости
проводят при закрытой трубке 5, которую
перед истечением жидкости открывают.
Благодаря этому в шарик 9 входит воздух,
а вытекающая из капилляра жидкость
стекает по стенке и турбулентного
движения при выходе из капилляра не
возникает. Кроме того, в этом вискозиметре
скорость истечения не зависит от объема
введенной жидкости, что позволяет
разбавлять растворы в ходе исследования.
Приготовление растворов. Навеску гу-
миновой кислоты 0,5 г растворяют в
Рис 37 Вискозиметр Убеллоде (обозначения
текста)
30 "мл 0,1 н. NaOH и фильтруют через
стеклянный фильтр № 2. Качество измерений очень
сильно зависит от чистоты раствора и вискозиметра,
даже небольшие частицы примесей засоряют
капилляр и искажают результаты, поэтому при подготовке
растворов следует избегать пользования
фильтровальной бумагой. Профильтрованный раствор гуминовой
кислоты переносят в мерную колбу на 50 мл и доводят
объем до метки тем же раствором щелочи.
Одновременно заготавливают 100 мл растворителя (0,1 н. NaOH)>
очищая его также фильтрованием через стеклянный
фильтр.
Приготовленные растворы помещают в термостат, где
их выдерживают при той же температуре, которая
выбрана для исследования.
230

Вязкость очень сильно зависит от температуры,
поэтому точное термостатирование — одно из главных
условий получения надежных результатов Для термо-
статирования необходим универсальный термостат, в
котором имеется резервуар для погружения термостати-
руемых сосудов. С помощью этого прибора можно
осуществить и внешнее термостатирование. При измерениях
вязкости вискозиметр помещают в стеклянный сосуд с
плоскими дтенками, через которые легко наблюдать за
прохождением менисков жидкости мимо отметочных
линий. Вблизи вискозиметра укрепляют термометр,
позволяющий брать отсчеты с точностью до 0,01°.
Стеклянный сосуд соединяют с термостатом каучуковыми
трубками. Затем включают термостат и по достижении
заданной температуры включают мотор термостата, с
ломощью которого осуществляется непрерывный ток
термостатированной воды между стеклянным сосудом и
термостатом.
Измерение вязкости. Вискозиметр вертикально
закрепляют в стеклянном термостатируемом сосуде и через
трубку / (рис. 37) вводят з него 15 мл чистого
растворителя. Через 10—15 мин растворитель в вискозиметре
приобретает температуру термостата. На трубки 2 и 5
надевают каучуковые трубки с зажимами. Плотно
закрывают зажим на трубке 5 и засасывают
растворитель в трубку 2, заполнив шари^ 8 примерно
наполовину. Затем открывают зажимы на обеих трубках, и
уровень жидкости начинает спускаться. Когда мениск
жидкости проходит метку 3, включают секундомер; при
прохождении мениском метки 4 секундомер выключают.
Время истечения растворителя измеряют еще 2 раза и
вычисляют среднее значение. Отклонения отдельных
измерений не должны превышать 0,2 с.
Затем приступают к измерению времени истечения
раствора гумусовых веществ. Вискозиметр моют, сушат,
через трубку 1 вводят 10 мл испытуемого раствора, из1
меряют время истечения, как описано выше, и вычисляют
среднее значение! Затем через ту же трубку добавляют
5 мл растворителя и повторяют измерения. Для
получения концентрационной зависимости продолжают
разбавление, вводя последовательно 5, 10 и еще раз 10 мл
растворителя. После каждого разбавления раствор в
вискозиметре тщательно перемешивают, несколько раз
231

засасывая его в шарики 6 и 8. Относительную вязкость
для каждого из разбавлений вычисляют как отношение
времени истечения раствора к времени истечения
растворителя. По полученным данным строят график
зависимости вязкости от концентрации гуминовой (фульво-)
кислоты.
Для изучения температурной зависимости все
измерения повторяют при температурах 25°, 35°, 45° и т. д.
до 95°. Если в лаборатории имеются ограниченные
количества препарата гумусового вещества, то обе
зависимости можно получить, работая с одной навеской. Тогда
измерения проводят по следующей схеме. Сначала
измеряется вязкость неразбавленного исходного раствора при
всех заданных температурах. Затем раствор разбавляют,
как указано выше, и проводят вторую серию измерений
при различных температурах и т. д. Работая с
повышенными температурами, необходимо следить, чтобы объем
раствора в вискозиметре был постоянным в теченце всех
измерений при данной температуре.
Полученные результаты позволяют рассчитать
величины tjoth и т]уд, по которым яаходят объемную долю
диспергированной фазы по уравнению Эйнштейна и Фи-
кенчера. Сопоставляя кажущийся и истинный объемы»
занимаемые гуминовой кислотой, можно условно оценить
степень ее гидратации (объем сольватной оболочки).
Те же сведения дает ц сравнение объемных долей,
найденных при температурах 25° и 95°. Некоторая
условность расчета сольватной оболочки вытекает из
изложенных выше положений.
Относительные размеры частиц гумусовых веществ
различного происхождения выявляются путем
сопоставления величин т|отн или, более точно, величин
приведенной вязкости.
СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ
АМИНОКИСЛОТ В ГУМУСОВЫХ
ВЕЩЕСТВАХ ПОЧВЫ
Значительное содержание азота и характерное
распределение его по формам соединений являются
обязательными призйаками природных гумусовых кислот.
Большая часть азота почвы сосредоточена в специфи-
232

ческих гумусовых веществах, причем гидролизуемые
формы представлены преимущественно аминокислотами,
амидами и аминосахарами (табл. 19), а в состав не-
гидролизуемых форм входят гетероциклы.
Таблица <19
Распределение азота в гидролизуемых соединениях гумуса, %
к общему азоту почвы
Почва
Дерново-подзолистая
Типичный чернозем
Серозем
Аминный.
азот
10—13
9—13
5- 7
Аммонийный
азот
18—25
12—17
24—31
Азот
аминосахаров
6—9
6—7
5—7
Гуминовые кислоты рбычно содержат 3—6% азота,
причем меньше всего азота (3,5—4,5%) характерно для
ГК черноземов.
Среди многочисленных азотсодержащих соединений
почвы особый интерес представляют аминокислоты, как
по общим запасам входящего в них азота, так и по их
роли в биохимии почв.
Общее количество азота и его распределение по
группам почвенного гумуса определяют методом Кьель-
даля. Для определения азота в препаратах гумусовых
веществ используют метод Дюма, автоматические и
полуавтоматические анализаторы.
Общее содержание азота аминных групп аминокислот
находят медным способом (Белозерский, Проскуряков,
1951). Аммонийный азот определяют отгонкой аммиака
в присутствии 0,005 н. NaOH, л азот аминосахаров —
колориметрически с реактивом ,Эрлиха. Аминокислотный
состав исследуют с пЪмощью бумажной или колоночной
хроматографии.
ГИДРОЛИЗ
ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Анализ всех перечисленных групп соединений (кроме
аминосахаров) проводят после гидролиза гумусовых
веществ 6 н HQ на глицериновой бане (Кононова,
Александрова, 1956). Для осуществления гидролиза навеску
2.13

гумусовых веществ (0,25—0,5 г) помешают в конические
колбочки с обратными холодильниками, заливают
20-кратным количеством 6 н. НС1 (на 0,5 г гуминовой
кислоты — 10 мл НС1) и кипятят в течение 20 ч на
глицериновой бане при 120—130°. По охлаждении содержимое
колбочек разбавляют водой и фильтруют через
предварительно доведенный до постоянного веса и смоченный
водой бумажный фильтр. Осадок на фильтре
промывают водой, высушивают при 50—60° и взвешивают. По
весу осадка узнают общее содержание негидролизуемого
остатка.
Фильтрат и промывные воды переносят в
фарфоровую чашку и упаривают досуха на водяной бане. Для
удаления избытка НС1 выпаривание повторяют 2—3
раза, добавляя каждый раз к сухому остатку
дистиллированную воду. После освобождения от соляной кислоты
остаток растворяют в воде и переносят в мерные колбы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА
АМИННЫХ ГРУПП АМИНОКИСЛОТ
Почти 100% аминного азота удается определить
медным способом (Белозерский, Проскуряков, 1951).
Аминокислоты легко реагируют со свежеосажденной
гидроокисью меди или с суспензией фосфорнокислой меди с
образованием растворимых медных комплексных
соединений. Эти соединения отфильтровывают и определяют
количество связанной меди любым из возможных
методов (с дитизоном, полярографически или иодометриче-
ским титрованием).
В реакции образования комплексных соединений один
атом меди связывает две молекулы аминокислоты, и
только в случае гистидина три молекулы последнего
взаимодействуют с двумя атомами меди.
Ход анализа
20 мл гидролизата гумусовых веществ с содержанием
0,05—1 мг аминного азота помещают в мерную колбу
емкостью 100 мл, прибавляют 2 капли тимолфталеина
и по каплям 1,0 н. раствор NaOH до появления
голубоватой окраски. Затем в колбу вносят 15 мл суспензии
234

фосфорнокислой меди \ объем раствора доводят до
метки и тщательно перемешивают.
Раствор, содержащий медные комплексы,
отфильтровывают через плотный фильтр; 20 мл прозрачного
фильтрата переносят в коническую колбу и добавляют 0,5 мл
ледяной уксусной кислоты. Уксусная кислота вытесняет
ионы меди с образованием Си(СН3СОО)2. К
полученному раствору добавляют 0,2—0,4 г KI, двухвалентный
ион меди при этом восстанавливается до
одновалентного:
2 Си (СН3СОО)2 f 4 KI ->- 2 Cul f I2 f 4 CH3COOK.
Выделившийся иод титруют свежеприготовленным
0,01 н. раствором тиосульфата натрия.
Для вычисления количества азота" принимают, что
один атом меди связывает две молекулы аминокислоты
и соответствует двум атомам азота. В пересчете
находим, что два грамм-атом азота отвечают одному граЪш-
эквиваленту тиосульфата; тогда количество азота во
взятом для титрования объеме равно: ]М(мг)=н.- V-28,
где н. — нормальность тиосульфата, а V — объем
тиосульфата (мл), пошедший на титрование.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА
МЕТОДОМ БУМАЖНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Сущность хроматографирования на бумаге сводится
к многократному повторению акта распределения
веществ между двумя фазами в процессе движения
разделяемой смеси вдоль бумажной полосы. Неподвижной
фазой является или бумага или система, образованная*
целлюлозой бумаги и жидкостью (водой). Подвижная
фаза представлена растворителем. Чтобы провести
разделение аминокислот, на полоску специальной хромато-
графической бумаги помещают смесь аминокислот и
конец полоски опускают в сосуд с растворителем. Раство-
1 Для приготовления суспензии один объем хлорной меди (27,3 i
в 1 л воды) добавляют к двум объемам раствора фосфата
натрия (64,5 г Na2HP04 растворяют в 500 мл воды без С02,
добавляют 7,2 г NaOH и доводят объем до 1 л), перемешивают и
добавляют 2 объема боратного буфера Буферная смесь содержит
57,21 г буры и 100 мл 1,0 н НС1 в 2 л раствора
235

ритель движется вдоль бумаги под действием
капиллярных сил и увлекает за собой молекулы компонентов
смеси. Количества аминокислот, находящихся в
подвижной и неподвижной фазах, для любого участка на пути
движения растворителя зависят от коэффициента
распределения каждого из компонентов между фазами,
причем молекулы, находящиеся в подвижной фазе,
перемещаются вдоль бумаги с растворителем. Чем - больше
молекул в подвижной фазе (и чем меньше их в непод*
вижной), тем быстрее передвигается данный компонент.
В результате компоненты смеси оказываются
пространственно разделенными.
Для характеристики скорости передвижения вещества
используется относительная величина, или коэффициент
Rf, который равен отношению скорости движения
вещества к скорости движения растворителя и в любой
момент может быть измерен отношением пути,
пройденного веществом (*к), к пути, пройденному растворителем
(jcp), причем величина хк измеряется по центру зоны
(пятна), занимаемой веществом:
где 5П — поперечное сечение подвижной фазы, SH —
поперечное сечение неподвижной фазы, a — коэффициент
распределения, равный отношению концентраций
вещества в подвижной и неподвижной фазах при равновесии.
Величины Rf аминокислот зависят от состава
растворителя, рН раствора и качества бумаги. Величина Rf
увеличивается с удлинением углеродного скелета
аминокислоты и уменьшается при введении полярных групп.
Практически идентификацию аминокислот на хромато-
грамме проводят путем сравнения с хроматограммами
стандартных смесей аминокислот, полученных в таких
же условиях. Для количественного определения
аминокислот чаще всего проводят элюирование пятен с после-»
дующим колориметрированием элюата.
Ход анализа
Простой прибор для хроматографирования состоит из
стеклянного прямоугольного сосуде (или цилиндра) с
притертой крышкой, внутри которого имеются
приспособления для подвешивания бумаги. По размерам сосу*
236

да вырезают лист хроматографической бумаги, на рас*
стоянии 2,5 см от нижнего края отмечают места для
нанесения анализируемого раствора. Диаметр наносимо*
го пятна не более 7 мм, расстояние между пятнами не
менее 2 см. В нижней части бумаги между пятнами
делают небольшие треугольные вырезы.
На намеченные точки наносят растворы гидролизатов
гумусовых веществ и свидетелей, пользуясь
микропипеткой. Растворы гидролизатов предварительно
концентрируют. Для этого 100 мл гидролизата *(с содержанием
2—5 мг аминного азота) выпаривают досуха в
фарфоровой чашке на водяной бане. Сухой остаток растворяют
в 2—5 мл воды и этот раствор используют для
нанесения на бумагу. На ранее намеченное место наносят
100 мкл концентрированного гидролизата, дают бумаге
высохнуть и закрепляют ее в камере, на дно которой
предварительно наливают растворитель. Нижний край
бумаги должен быть погружен в растворитель на
несколько миллиметров.
В качестве растворителя удобна смесь н-бутанол —
уксусная кислота — вода в отношении 4 : 1 : 5 по объему
(Овчинникова, 1965). Камеру плотно закрывают
крышкой и оставляют на 12—18 ч. Когда фронт растворителя
поднимается почти до верхнего края бумаги, хромато-
грамму вынимают из камеры, отмечают карандашом
границу фронта растворителя" и высушивают. Более полное
разделение аминокислот происходит при 3—4-кратном
развитии хроматограммы. '
Для проявления хроматограммы используют нингид-
рин (трикетогидринден)
О
II
•\/С\ ОН
К/\/ он
II
О
образующий окрашенные соединения при
взаимодействии с аминокислотами. Раствор нингидрина готовят
путем растворения 400 мг его в смеси: 95 мл ацетона, 4 мл
237

воды и 1 мл ледяной уксусной кислоты. Окраска
наиболее полно развивается в затемненном помещении при
комнатной температуре в течение 12—18 ч *.
Окрашенные нингидрином пятна обводят
карандашом, вычисляют для них величины Rf и, сравнивая с
хроматограммами стандартов, идентифицируют
отдельные аминокислоты. Излагаемая методика позволяет
обнаружить в гидролизатах гумусовых веществ около
17 индивидуальных аминокислот. На одномерной хрома-
тограмме некоторые аминокислоты разделяются плохо
и приходится определять их суммарное содержание.
При серийных анализах нет необходимости каждый
раз хроматографировать стандартную смесь
аминокислот. Для расшифровки составляют постоянную карту
аминокислот по результатам ряда повторныхч анализов
стандарта и далее ею пользуются при строгом
сохранении всех условий хроматографирования.
Для количественного определения содержания
аминокислот вырезают на хроматограмме пятна отдельных
кислот и элюируют аминокислоты. Окрашенные
продукты экстрагируют с бумаги абсолютным метанолом,
содержащим 0,2 мл насыщенного раствора C11SO4 в 500 мл
спирта. Сернокислую медь добавляют для повышения
устойчивости окраски. Пробирки с элюатом оставляют
на ночь в затемненном помещении. Интенсивность
окраски измеряют на фотоэлектроколориметре или'
спектрофотометре.
Градуировочные графики строят по стандартным
-растворам аминокислот в координатах оптическая
плотность (D) — количество аминного азота в стандартном
растворе. Такой способ построения графика очень
удобен, поскольку при этом можно ограничиться для всего
набора аминокислот четырьмя градуировочными
графиками (соответственно для групп; I — аминомасляная,
серии, аргинин, лизин, треонин; II — аспарагиновая, глю-
таминовая, метионин, гистидин, валин, тирозин, глицин,
лейцин, изолейцин; III — фенилаланин и цистин; IV —
Для стабилизации окраски, полученной при действии нингидрина,
Мацек рекомендует следующий способ Хроматограмму
опрыскивают раствором, содержащим в 100 мл этанола 1 мл
насыщенного водного раствора Cu(N03)2 и 0,2 мл 10%-ной HQi После
опрыскивания хроматограмму быстро обрабатывают парами
аммиака
238

VI — пролин). Измерение оптических плотностей
для трех первых групп проводят при 500 him и
для пролина — при 415 нм. Результаты получают в
миллиграммах аминного азота; для вычисления
содержания аминокислот учитывают содержание азота в
аминокислотах и молекулярные массы последних.
Для количественного определения аминокислот
можно также использовать их реакцию с суспензией
фосфорнокислой меди. С этой целью, по Войводу, 1 объем
раствора СиС12 (27,3 г СиС12-2Н20 в 1 л прокипяченной
дистиллированной воды) смешивают с 1 объемом
раствора Na2HP04 (25,6 г Na2HP04 растворяют в 500 мл
воды, прибавляют 180 мл 1,0 н. NaOH и воду до объема
1 л). Смесь кипятят с 4 объемами Na2HP04 (25,6 г в-
1 л) с обратным холодильником 1 ч. Полученная
суспензия пригрдна в течение 7 дней.
Из хроматограммы вырезают полоску с пятном
аминокислоты, измельчают ее и помещают в пробирку,
куда приливают 2,5 мл 0,18 М раствора Na2HP04, 2,5 щ
суспензии фосфорнокислой меди и Na2B4O7-10H2O да>
концентрации 0,4%. Через 30 мин содержимое
фильтруют. 2 мл фильтрата переносят в центрифужную
пробирку, добавляют 8 мл воды и 0,1 мл 2%-ного водного'
раствора диэтилдитиокарбамата. Через 10 мин
встряхивают с 10 мл амилового спирта в течение 15 с. Экстракт,
содержащий желтый медный комплекс, отделяют
центрифугированием и измеряют оптическую плотность при
440 нм. По содержанию меди вычисляют количество*
аминокислот.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА
НА АВТОМАТИЧЕСКОМ АНАЛИЗАТОРЕ
АМИНОКИСЛОТ
Полное качественное и количественное определение
аминокислот проводится методом ионообменной
хроматографии на автоматических анализаторах. В отличие от
бумажной хроматографии в этом методе неподвижная
фаза представлена гелем ионообменной смолы,
помещенной в колонку Смесь аминокислот вводится в колонку
со смолой и затем аминокислоты элюируются
буферными растворами. Вытекающий из колонки элюат смеши-
239

вается с раствором нингидрина, который образует с
-аминокислотами окрашенные соединения. Окрашенные
растворы поступают в фотометр, где измеряется
оптическая плотность при 440 и 570 нм (в некоторых приборах
дополнительно измеряется плотность и при 640 нм).
Величина оптической плотности записывается на
бумажной ленте с помощью потенциометра. Записанная на
бумаге кривая представлена серией пиков различной
интенсивности и называется хроматограммой. По оси абсцисс
на хроматограмме отмечается время удержания на
колонке индивидуальной аминокислоты. Положение пика
на оси абсцисс служит для качественного определения
аминокислот. По оси- ординат отложены оптические
плотности; длощадь каждого пика пропорциональна
концентрации соответствующей аминокислоты. Для
получения точных результатов аминокислотный анализатор
регулярно калибруется.
Для заполнения колонок используют сильнокислые
полистироловые сульфированные смолы типа «Амберлит
IR-120», «Дауэкс» и др., имеющие ионогенную группу
^ ^—S03H и сильно набухающие в воде. Вводимые
в гель аминокислоты распределяются между подвижной
^буферный раствор) и неподвижной фазами (вода геля),
происходит их физическая сорбция, ионный обмен. При
движении жидкой фазы через гель аминокислоты
многократно переходят из одной фазы в другую и скорость их
перемещения по колонке зависит от сродства к
адсорбенту. В результате различные аминокислоты
оказываются пространственно разделенными.
Автоматический анализатор аминокислот модели 4101
фирмы ЛКБ (Швеция) позволяет провести полный
анализ гидролцзатов за 3—6 ч. Прибор состоит из трех
настольных блоков, в двух из них размещены жидкостная
система и электроника анализатора, в третьем —
самописец Чувствительность прибора определяется
следующими показателями: при введении 5 нМ аспарагиновой
кислоты появляется пик высотой 15 мм;
воспроизводимость ±3% На приборе можно * определить
концентрации аминокислот от 5 до 300 нМ.
Аминокислотный анализатор — сложный прибор с
тонкими механизмами, и хорошие результаты
обеспечиваются только при квалифицированной эксплуатации.
240

Подготовка прибора к работе, его наладка и включение
проводятся согласно заводской и лабораторной
инструкции только под наблюдением оператора или
преподавателя.
.ОКИСЛЕНИЕ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
ПЕРМАНГАНАТОМ КАЛИЯ
Методы окисления широко используются для
изучения природы гумусовых веществ, их строения. При
окислении получаются более простые соединения, изучая
которые, можно составить представление о строении и
составе исходных веществ.
При использовании в качестве окислителя щелочного
раствора перманганата калия алифатические боковые
цепи ароматических соединений окисляются до
карбоксильной группы и образуются соответствующие карбо-
новые кислоты. Согласно Бону, при окислении
соединений, содержащих ароматическое кольцо с многократно
замещенными углеродными атомами, образуются бензол-
пол икарбоновые кислоты:
СН8 СООН
•\/ч /\
\/\/
X/
I
соон
|—СООН
—соон
f (COOH)2 f Н20.
бензолтетракарбоновая
кислота
сн,
1,4-диметил-
нафталин
Характерно, что при окислении конденсированных
соединений с пиридиновыми или пиримидиновыми гетероцик-
лами образуются в большей степени пиридин- и пирими-
динкарбоновые кислоты, тогда как* разрывается
бензольное кольцо:
i^/^N HOOC-/V
Ч/\/ ноос-х/
N N
пиримидин-4,5-
дикарбоновая кислота
241

Кроме бензолкарбоновых кислот при таком
окислении образуются углекислота, вода и щавелевая кислота,
некоторые прочие карбоновые кислоты, но никогда не
возникают вещества, боЛее сложные, чем исходные.
Окисление веществ, не имеющих, бензоидных колец, дает
только щавелевую кислоту и воду, что было показано, в
частности, при окислении целлюлозы Бензоидные кольца
с кислородными заместителями, как правило,
разрушаются
Таким образом, используя метод окисления
гумусовых кислот щелочным раствором перманганата калия,
можно установить бензоидные фрагменты, входящие в
их состав. Выход бензолкарбоновых кислот в процессе
окисления гуминовых кислот и фульвокислот может
служить критерием степени конденсированности
гумусовых веществ, поскольку содержание неокисляемых бен-
зоидных колец нарастает вместе с увеличением
содержания углерода в гумусовых веществах различного
происхождения и хорошо коррелирует с оптической
плотностью растворов гуматов или фульватов.
По М Шнитцеру, при окислении предварительно
метилированных ГК выход поликарбоновых кислот
достигает 40—50% В составе продуктов окисления были
идентифицированы следующие кислоты: бензойная;
1,2-, 1,3- и 1,4-бензолдикарбоновая; 1, -2, 3-, 1, 2, 4- и 1,
3, 5-бензолтрикарбоновые; 1, 2, 3, 4-, 1, 2, 4, 5- и 1, 2,
3,5-бензолтетракарбоновые; 1, 2, 3, 4, 5-бензолпентакар-
боновая; бензол-гексакарбоновая; метоксиди- и тримето-
ксибензойные; метокси- и диметоксибензолдикарбоновые,
а также метокситри- и метокситетракарбоновые.
Найдено и небольшое количество алифатических продуктов.
Продукты окисления содержат до 5—6% азота, что
указывает на возможность присутствия не только
бензолкарбоновых кислот, но также и пиридин- или пиримидин-
карбоновых кислот (Орлов, Денисова, 1962).
В последнее время М. Шнитцер использовал более
мягкие приемы деструкции — щелочной гидролиз в
присутствии СиО. Ниже описан метод окисления перманга-
натом калия в щелочной среде, который позволяет найти
суммарный выход бензолполикарбоновых кислот. К
углям и аналогичным объектам этот метод неприменим без
более дробного разделения продуктов окисления.
242

Ход анализа
Навеску тонкорастертой гумусовой кислоты 0,25 г
помещав в стакан и растворяют в 40 мл 1%-ного
раствора NaOH. В этот же стакан вносят на холоду и
при перемешивании 1 г перманганата калия; перманга-
нат вносят небольшими порциями в течение часа. Затем
стакан помещают на водяную баню и продолжают
окисление при 75—80°С, непрерывно перемешивая раствор
и добавляя новые порции КМп04. В течение первых 3 ч
при нагревании вносят 1 г KMnCU, а в течение
следующих 4 ч еще 0,5 г КМпОь после чего нагревание лро-
должают еще 14 ч. Для сохранения первоначального
объема к окислительной смеси в процессе нагревания
добавляют небольшими порциями воду.
По окончании окисления избыток перманганата
разрушают этиловым спиртом, добавляя последний до
обесцвечивания раствора. Образовавшийся осадок МпОг
отфильтровывают на бюхнеровской воронке при
небольшом разрежении и тщательно промывают горячей во-1
дой. Фильтрат и промывные воды объединяют и
доводят общий объем до 60 мл. Раствор обрабатывают кон-4
центрированной НС1 до прекращения выделения
пузырьков С02 и доводят рН до значения 2—3.
Полученный раствор концентрируют в вакууме при
30—40 мм рт. ст. (40—50 гПа), добавляют 1,0 н. раствор
NaOH до рН 10,5 и нагревают. К горячему раствору
добавляют 0,6 г ВаСЬ-НгО; при этом выпадает осадок
желтоватого цвета, состоящий из бариевых солей
щавелевой и бензол- или пиридинкарбоновых кислот. В
небольших количествах могут быть и соли некоторых
алифатических карбоновых кислот. Осадок продолжают
нагревать в маточном растворе 30 мин, переносят на
фильтр, промывают и сушат при 105°. Масса осадка
равна сумме бариевых солей щавелевой и бензолкарбоновых
кислот.
Количество оксалатов находят титрованием осадка
(или его части) 0,1 н. раствором КМп04 после его
растворения в 1,0 н. НС1. С этой целью осадок на
фильтре (или взвешенную часть осадки в отдельном стакане)
растворяют подогретой 1,0 н. НС1, собирая раствор в
коническую колбочку. По окончании растворения
титруют полученный раствор 0,1 н. раствором КМп04 до
243

появления розовой окраски, затем в колбочку переносят
фильтр и продолжают титрование до устойчивой розовой
окраски. По результатам титрования рассчитывают
количество щавелевой кислоты, а затем и содержание ок-
салатов бария Разность между общим весом осадка и
количеством оксалатов бария равна количеству
бариевых солей бензолкарбоновых кислот
При вычислении весового количества оксалатов бария
принимают, что они имеют состав ВаС204-Н20.
Выход «чистых» бензолкарбоновых кислот находят
после определения содержания бария в осадке. С этой
целью примерно четвертую часть осадка, состоящего из
бариевых солей щавелевой и бензолкарбоновых кислот,
помещают во взвешенный тигель и прокаливают в
муфельной печи при 200—300°. Остаток в тигле
обрабатывают 2—3 раза двумя-тремя каплями 10%-ной H2S04,
чтобы перевести бариевые соли в BaS04, и снова
прокаливают осадок при 400—500° до постоянного веса Масса
осадка равна количеству BaS04. Можно получить
практически беззольные ароматические продукты, пользуясь
ионообменными смолами. Для этого солянокислый
раствор бариевых солей пропускают через Н-форму ка-
тионита КУ-1 при скорости фильтрации 2 мл/мин. После
пропускания раствора катионит промывают водой,
фильтрат и промывание воды упаривают на водяной
бане при 60° досуха Получаемый остаток представляет
желтоватое смолистое вещество.
Расчет содержания бензолкарбоновых кислот и
оксалатов проводится следующим образом. Обозначим
взятую навеску гуминовой кислоты (или фульвокислоты)
р (в расчете на сухое беззольное вещество); массу
осадка смеси бариевых солей щавелевой и
бензолкарбоновых кислот — т\\ нормальность титрованного раствора
КМп04 — п, а его количество, пошедшее на титрование
части (т2) осадка, — V; количество осадка, взятое для
определения бария, — тъ и количество BaS04 — т*.
Масса (количество) везде дана в миллиграммах,
объем — в миллилитрах
Тогда количество миллиграмм-эквивалентов оксала-
та, найденное путем титрования части осадка, будет рав-
QQ
но пУ, а количество щавелевой кислоты равно nV- -тг~—
[2
= 44/iV мг, где 88 — молекулярная масса остатка щаве-
244

левой кислоты Количество оксалата во всем осадке,
полученном ори окислении 0,25 г гуминовой кислоты, равно
44 /гУ-^-, а выход оксалата (Сох) в процентах к
иста
ходной гуминовой кислоте равен
C0x = 44nV-^- -100%.
пцр
Чтобы найти количество оксалатов бария в полученном
осадке, можно воспользоваться формулой
а = 44W -^- . 243
где 243 — молекулярная масса оксалата - бария
ВаС204-Н20.
Соответственно общее содержание бариевых солей
бензолкарбоновых кислот равно разности
^ лл\г т>\ 243
Теперь остается найти содержание свободных
бензолкарбоновых кислот. Это можно сделать, если известно
общее содержание бария в осадке и количество бария,
связанного в виде оксалатов. Общее количество бария
в осадке равно
тг 137
171л . ,
4 щ 233
где 137 — атомная масса бария, а 233 — молекулярная
масса сульфата бария. Количество бария, связанного с
оксалатами, равно
щ 88
Тогда количество бария, связанного с бензолкарбоно-
выми кислотами, равно разности
m4J2L_.J3Z 44nV-mi137 -
* *v ООО
щ 233 щ 88
= 137 «J-2* ^-),
1 \ 233ms 2ma /
245

а количество кислотных остатков бензолкарбоновых
кислот <7бк равно
■*бк ''ваБк 1 ^ 233 тз 2Щ )
= щ _ щ ЛЬ- . JE. _.53 nF ^
тд 233 пц
Относя найденное количество бензолкарбоновых кислот
к навеске препарата, узнают выход (содержание)
бензолкарбоновых кислот (%):
СБК=-^-.100о/0.
Приведенный расчет учитывает только кислотные
остатки, вес которых меньше веса кислот и зависит от
количества водородных ионов, замещенных барием.
Индивидуальные соединения, входящие в состав
устойчивых к перманганатному окислению веществ,
идентифицируют и количественно определяют методом
газо-жидкостной хроматографии после предварительного
метилирования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ГРУПП ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
Гумусовые кислоты содержат большой набор
кислородсодержащих функциональных групп.
Экспериментально можно обнаружить спиртовые и фенольные гидро-
ксильные группы, альдегидные и кетонные группы, хи-
ноидные карбонилы, карбоксильные группы, а также
метоксильные, сложноэфирные группы и
гетероциклический кислород. Эти группы, как указывают Глебко и др.
(1972), могут быть в свободном состоянии, часть из них
может быть связана внутримолекулярными и
межмолекулярными водородными связями.
О содержании кислородсодержащих групп в
различных гуминовых кислотах можно составить
представление по данным Тсутсуки и Куватсука (1978) (табл. 20).
Наибольшее значение в реакциях органо-минерально-
го взаимодействия имеют карбоксильные и фенольные
246

Таблица 20
Содержание функциональных групп, мг-экв/г
Группы
Карбоксильные СООН
Карбонильные, С = 0
Фенольные гидроксилы
Спиртовые гидроксилы
Метоксильные группы
Кислород функциональных групп,
% к общему содержанию
кислорода в ГК
Минимальное
содержание
2,73
3,07
1,94
0,74
0,25
69,6
Максимальное
содержание
5,06
8,13
3,25
3,30
1,29
97,4
группы. При взаимодействии с ионами металлов
образуются соли (гуматы) или комплексные соединения,
которые, по Стевенсону, могут в кислой среде возникать
по реакции
хост .сею
ГК< +- Ме2+ -* ГК< ^Ме (Н20) f H+,
NOH N О Х
а при увеличении рН образуются соединения типа
ХОО. ОН
ГК/ )Ме/
N О ' N(HtO)*-i
Устойчивость образующихся соединений весьма
различна. При рН ниже 5 гуматы Са2+, Mg2*, Мп2*
практически не образуются. При рН 7,0 величины Ig^, для
этих гуматов составляют 5—6, а при рН 11,0
увеличиваются до 8—9. Логарифмы констант устойчивости
соединений гуминовой кислоты с Fe3+, по Такенага и Азо,
в кислой среде (рН 3,0) около 11, но при подщелачивании
устойчивость понижается и при рН 9,0 соединение
разрушается. Устойчивость соединений ГК с Си2*, Ni2+,
Fe2*, Cd2*, Zn2+ имеет промежуточное значение.
247

Эти же группы играют важную роль и при
взаимодействии ГК и ФК с минералами, в частности при
образовании сложных железистых или железо-фосфатных
мостиков между поверхностью частицы глинистого
минерала и молекулой гумусовой кислоты.
Определение функциональных групп гуминовых
кислот в теоретическом отношении представляет довольно
сложную задачу. Даже группы одного типа, например
карбоксильные, находятся в разных положениях и
характеризуются различной кислотной силой. Поэтому они
вступают в реакции нeйtpaлизaции или замещения при
различных значениях рН. Наличие фенольных групп
еще более осложняет задачу. Кроме того, аналитические
реакции из-за ограниченной растворимости гуминовых
кислот часто протекают в гетерогенной среде; отсюда
вероятная неполнота реакции и побочные процессы,
например адсорбция (Глебко и др., 1972).
При титровании гуминовых кислот щелочными
реагентами можно обнаружить широкий спектр кислых
функциональных групп со значениями рК от ^3,0 до
14. Разделение этих групп по кислотной силе, а тем
более по их строению остается до некоторой степени
условным и зависит от применяемого метода. По этой
причине сопоставление результатов, полученных разными
авторами, возможно только при точном указании
метода анализа.
Для определения общего количества кислых функ^
циональных групп применяют методы титрования или
находят общее количество щелочи, связываемой гуми-
новой кислотой.
Для определения карбоксильных групп используется
их способность вступать в реакцию при нейтральной
реакции среды; используется метод Кухаренко —
реакция ГК с ацетатом кальция. Для разделения гидроксиль-
ных и карбоксильных групп применяют метилирование
и ацетилирование ГК. Хиноидные группы можно найти
по реакции восстановления гуминовых кислот
растворами SnCl2 или TiCl3. Разработаны и многие другие
методы, в частности высокочастотное титрование в
неводных растворах («Новые методы исследования
гуминовых кислот», 1972).
Ниже описаны некоторые наиболее простые в
техническом исполнении методы определения.
248

УСКОРЕННЫЙ МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛЫХ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
А. Ф. Драгунова (1957) предложила метод
определения общего количества карбоксильных и фенольных
групп, основанный на взаимодействии гуминовых кислот
с растворами щелочей.
Для проведения анализа в мерную колбу на 100 мл
вносят 0,1 г гуминовой кислоты и растворяют ее точно в
20 мл 0,1 н. NaOH (титрованный раствор). Через 30 мин
прибавляют 10 мл 0,5 н. ВаС12 и доливают до метки
водой, лишенной С02. В результате реакций
Гум (СООН)„ f n NaOH -* Гум (COONa)„ f n HaO
и
Гум (COONa)„ f — п ВаС12 -ъ Гум (СОО)„ Ва0,5* + п NaCl
образуется осадок гумата бария, а количество
израсходованной щелочи эквивалентно числу кислых
функциональных групп.
Раствор отфильтровывают и часть его титруют из
микробюретки 0,1 н. НС1. Одновременно ставят холостой
опыт и по разности вычисляют общее количество
функциональных групп. _
С. С. Драгунов описал также вариант метода Убаль-
дини, в котором осаждение гуминовых кислот
проводится путем добавления этилового спирта; на 0,02 г
гуминовой кислоты вносят 5 мл 0,15 н. NaOH и доводят
объем до 50 мл спиртом. Для ускорения осаждения
Драгунов рекомендует добавлять диоксан.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КАРБОКСИЛЬНЫХ ГРУПП
АММИАЧНЫМ МЕТОДОМ
По Драгунову (1957), аммиачный метод
определения карбоксильных групп дает результаты, близкие к
данным, полученным путем метилирования метанолом
(за исключением черноземной гуминовой кислоты).
249

0,1 г тонкорастертой гуминовой кислоты помещают
в колбу Вюрца, вытесняют воздух азотом, приливают
10 мл концентрированного NH4OH и перемешивают до
полного растворения. Затем создают в колбе вакуум и
отгоняют*- избыток аммиака и воду при нагревании до
50—75° на водяной бане. Заполняют колбу азотом и
растворяют гумат аммония в небольшом количестве
воды. К раствору гумата добавляют 100 мл 0,1 н. НС1,
образующийся осадок гуминовой кислоты
отфильтровывают и промывают дистиллированной водой.
В объединенном фильтрате * определяют количество
ионов аммония методом Кьельдаля и рассчитывают
содержание карбоксильных групп.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
КАРБОКСИЛЬНЫХ ГРУПП
(ЕМКОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ
ГУМИНОВОЙ КИСЛОТЫ)
АЦЕТАТНЫМ МЕТОДОМ
Карбоксильные группы вступают в реакцию уже при
нейтральной реакции среды, что позволило ряду авторов
использовать взаимодействие гуминовых кислот с
ацетатом кальция для определения карбоксильных групп.
Схема реакции (Кухаренко, 1949) такова:
Гум ( 5?"^ тч -г т (СН3СОО)2 Са -*
(СООН)2т
(ОН)я
->2тСН3СООН \ Гум/
1[(СОО)2Са]т
Количество карбоксильных групп может быть
найдено по содержанию поглощенного кальция или
титрованием выделившейся уксусной кислоты.
Реакция замещения проводится с суспензией
гуминовой кислоты, что не исключает как явлений
адсорбции, так и неполного участия гуминовой кислоты во
взаимодействии с ионами кальция. Поэтому результаты
определения правильнее рассматривать как емкость
поглощения гуминовой кислоты.
ПоМаттсону: 0,2 г тонкорастертой гуминовой
кислоты обрабатывают в фарфоровой чашке 1,0 н.
250

раствором (СН3СОО)2Са с рН 6,7—6,8, оставляют на
ночь и переносят на фильтр. Осадок на фильтр
промывают тем же раствором ацетата кальция, пока рН
фильтрата не станет равным значению рН исходного
раствора (проба с бромтимолбляу). После этого гуми-
новую кислоту обрабатывают на фильтре 10 мл 1,0 н.
раствора СаС12'(рН = 6,8) и промывают
дистиллированной водой, свободной от СОг, до отрицательной реакции
на СК -
Поглощенный кальций вытесняют 0,05 н. НС1 или
0,1 н. NH4C1, раствор выпаривают и несколько раз
обрабатывают смесью 6%-ных растворов Н2Ог и HN03 для
сжигания органических веществ. Остаток растворяют в
разбавленной соляной кислоте и определяют кальций
оксалатным методом.
По Кухаренко: 0,2—0,3 г гуминовой кислоты
обрабатывают 50 мл 0,5 н. раствора (СН3СОО)2Са с
рН = 6,8—7,0 в склянке или колбе с притертой пробкой.
Содержимое колбы оставляют на 4 сут при
периодическом взбалтывании, после чего жидкость фильтруют
через сухой плотный фильтр и 10—15 мл фильтрата
титруют 0,02 н раствором NaOH по фенолфталеину.
Одновременно проводят холостой опыт с 50 мл раствора
ацетата кальция. По разности узнают количество
выделившейся уксусной кислоты, эквивалентное содержанию
карбоксильных групп.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СВОБОДНЫХ КИСЛЫХ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП
ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ТИТРОВАНИЕМ
Л. И. Глебко и др. (1972) предложили ряд методов,
основанных на высокочастотном титровании гуминовых
кислот в неводных растворах. В качестве титранта
использован 0,1 н. раствор метилата натрия в диметил-
сульфоксиде (ДМСО); для его приготовления 0,25 г
металлического натрия растворяют в 5 мл безводного
метанола прямо в резервуаре микробюретки в токе
сухого инертного газа. Затем объем доводят до 100 мл. Этот
раствор следует предохранять от влаги и СО^
Концентрацию титранта устанавливают по стандартным
растворам салициловой кислоты. Используемый в работе
251

ДМСО обезвоживают предварительно вымораживанием
и сушкой над металлическим кальцием не выше 40°, а
затем перегоняют в вакууме.
Ход анализа
Гуминовую кислоту тщательно высушивают, берут
точную навеску 20 мг и растворяют в 5 мл ДМСО в
пробирке емкостью 25 мл с притертой пробкой, с
отверстием для носика бюретки и газоподводящей трубкой. После
полного растворения навески пробирку помещают в
ячейку прибора для высокочастотного титрования и опускают
до дна газоподводящую трубку. Включают ток
инертного газа, вносят в пробирку 5 мл пиридина и проводят
титрование 0,1 н раствором метилата натрия в ДМСО-
пиридине (1 1), добавляя порции титранта по 0,1 мл.
После установления постоянного показания прибора
вносят новую порцию титранта. По показаниям прибора
строят кривую титрования в координатах показание
прибора (мкА)—объем титранта (мл). По переломам на
кривых титрования находят расход титранта. Общее
количество кислых групп находят по формуле (мг-экв/г)
[СООН -г- ОН J = (V~V*)H- ,
Р
где V — объем титранта, израсходованный на навеску
(мл); Vx — то же, на холостой опыт (мл); н. —
нормальность метилата натрия, р — навеска ГК (г).
КАЧЕСТВО ПРЕПАРАТОВ
И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГУМУСОВЫХ
КИСЛОТ
Гуминовые и гуминоподобные вещества можно
выделить не только из почвы, но и из различных „природных
объектов: подстилок, торфов, углей, сапропелей,
лечебных грязей р др. Но это не означает, что все
выделенные вещества следует относить к классу гумусовых
кислот только на основе способа их получения. Совместно
с гумусовыми кислотами могут быть извлечены
сопутствующие негуминовые компоненты («зеленый пигмент»,
252

полисахариды, протеины), а также примесные
минеральные соединения. Анализируя такие препараты,
исследователь получит искаженное представление о составе и
свойствах гумусовых кислот различного происхождения.
Ошибочные результаты возможны и в тех случаях, когда
недостаточно строго стандартизованы условия опыта
Наиболее сильно на результаты определения
элементного состава, видимые и инфракрасные спектры, молеку-
лярно-массовое распределение влияют неучтенная
влажность препаратов, их зольность, соотношение между
солевой и кислотной формами, рН среды.
Гуминовые кислоты могут адсорбировать из воздуха
до 7—10% Н20. Эта влага, как и вообще
гигроскопическая влажность при любых исследования^, должна
приниматься во внимание при пересчете аналитических
данных на абсолютно сухую навеску. Но она может оказать
и более существенное прямое влияние на результат
исследования. При определении элементного состава
неучтенная влажность завышает количество водорода в
препарате и занижает содержание углерола: отношение
Н : С в результате повышается. В инфракрасных
спектрах вода резко увеличивает интенсивность полос
поглощения в области 3400 см-1, а иногда и в области
1600 см-1. В этих случаях пересчет на «абсолютно
сухую» навеску уже не исправляет положение и
приходится работать с предварительно обезвоженными
препаратами. Высушивание при 105° применять нельзя, ибо
ГК и ФК денатурируются и частично окисляются на
воздухе при такой температуре. Поэтому препараты
гумусовых кислот высушивают в вакуумном сушильном шкафу
при температурах не выше 30—40° или в вакуумных
эксикаторах-над Р2О5.
Значительное влияние на характер спектров
оказывает реакция среды. Оптическая плотность ФК довольно
быстро растет с увеличением рН. Изменение рН от 2 до
12 может вызвать прирост оптических плотностей на
0,2—0,3 единицы; это соизмеримо с различиями между
препаратами гумусовых кислот, выделенных из конт-%
растных типов почв. Максимальная скорость изменения
окраски наблюдается в области значений рН 4—5.
В связи с этим измерение оптических плотностей следует
проводить при постоянных значениях рН;
целесообразно принять область рН 11—12, в которой изменения
253

окраски невелики, а растворимость гумусовых кислот
максимальна
В зависимости от рН и присутствия катионов
металлов гумусовые вещества могут быть в кислотной или
солевой форме В кислой среде преобладает кислотная
форма Гум(СООН)^; при избытке катионов некоторых
металлов или в щелочной среде водород карбоксильных
групп замещается на катион металла, например
ryM(COO-)nNan+ или Гум(СОО-)пСи2+0 5п. Это очень
важное для экспериментальных работ обстоятельство.
Переход из одной формы в другую сопровождается
изменением растворимости, заряда, конфигурации молекул,
характера их ориентации в растворе или в твердом
состоянии. Особенно надо подчеркнуть резко различный
характер ИК-спектров В спектрах кислотных форм
препаратов отчетливо выражены полосы групп СООН при
1700—1720 см-1 и около 1250 см-4. После Замещения
водорода образуется карбоксилат-ион, указанные выше
полосы исчезают, но появляются две новые полосы: при
1590 и 1390 см-1. Этот эффект неоднократно вызывал
ошибочное истолкование ИК-спектров* в ряде
экспериментальных работ. Наиболее полную и наиболее строгую
характеристику гумусовых кислот по ИК-спектрам
можно получить, исследуя препарат исключительно в
кислотной форме. Это можно достичь катионированием или
многократной обработкой ГК минеральными кислотами.
О полноте перевода препарата в кислотную форму
можно, хотя и несколько условно, судить по зольности. Если
зольность препарата не превышает 4—5%, то более 75%
всех карбоксильных групп, вероятно, находится в
свободном состоянии. Если препарат имеет более высокую
зольность, то интерпретация инфракрасных спектров
вряд ли может быть однозначной.
Высокая зольность может повлиять и на результаты
определения элементного состава, в частности за счет
неполного сжигания органического вещества.
Таким образом, минимальные требования к
стандартизации препаратов включают контроль за их
влажностью, зольностью и реакцией-среды.
Как отмечалось выше, не каждый гуминоподобный
препарат, даже выделенный из почвы, можно отнести к
классу гумусовых кислот. Решить этот вопрос можно
только на основе аналитических данных. Для идентифи-
254

кации гумусовых кислот непригодны классические
методы, разработанные для индивидуальных низкомолеку-
лярйых соединений. Гумусовые кислоты не плавятся без
разложения, имеют переменный состав; до сих пор не
удалось получить их окристаллизованные формы.
Поэтому приходится использовать набор признаков,
позволяющих отличить ГК и ФК от соединений других классов.
В настоящее время для уверенного отнесения
исследуемого органического соединения к классу гумусовых
веществ необходимо и достаточно сочетание пяти
важнейших признаков.
1. Содержание углерода в пределах 46—61% для гу-
миновых кислот и от 36 до 44% для фульвокислот при
обязательном содержании азота от 3 до 6%.
2. Обязательное присутствие не окисляемых
щелочным раствором перманганата калия бензолполикарбоно-
вых кислот.
3. Наличие «негидролизуемого», или гуминового,
азота в количестве 25—65% от общего азота.
Таблица 21
Вероятные пределы средних значений диагностических
показателей гумусовых кислот
Показатели
с, %
N, %
Негидролизуе-
мый азот, %
от общего
всего

гетероциклический
Выход бензол-
карбановых
кислот, %
с0,001% гк (фк)
с1 см, 465
Гу ми новые кислоты
черноземы
55—61
3,6—4,5
43—63
10—35
7—26
0,097—0,119
сероземы
49—58
3,9—5,7
31—47
7—12
8—15
0,058—0,12
дерновоподзо-
л истые почвы
46—53
3,3—6,0
26—44
0,-11
6—7
0,041—0,057
Фульвокислоты
трех типов
почв
36—44
3,0—4,4
22—30
0—5
3—6
0,007—0,01£
4. Характер электронных спектров поглощения при
£0,001 % гк л Л1 л л
465,1см порядка 0,01—0,2.
255

5. Характер инфракрасных спектров поглощения.
В простейшем случае достаточно сочетания 1-, 3- и
4-го признаков или 1-, 4- и 5-го признаков, но
определение элементного состава следует считать обязательным.
Совершенно непригодны для идентификации такие
показатели, как визуальная оценка окраски, растворимость,
набор функциональных групп, содержание легкогидро-
лизуемых соединений.
Вероятные пределы средних значений отдельных
показателей приведены в табл. 21.

Глава 8
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗУЧЕНИЯ ГУМУСА
ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ
Для обобщенной характеристики почв и почвенного
гумуса, для систематизации получаемых сведений и
унификации диагностических критериев должна
использоваться единая система показателей. В число важнейших
показателей входят уровни содержания и запасов
гумуса, профильное распределение гумуса в почве, обогащен-
ность азотом, степень гумификации, тип гумуса,
фракционный состав гумуса. Совокупность этих показателей
характеризует гумусное состояние почвы.
Набор показателей гумусного состояния почвы и
соответствующие количественные меры приведены в табл. 22.
Эти показатели позволяют понять направление и
темпы гумификации, оценить обеспеченность почв гумусом
и азотом, а также качество гумуса. Они указывают на
связь гумусообразования с генетическим строением
профиля и дают возможность сделать заключение о
вероятной роли гумусовых веществ в формировании окраски,
структуры, стабилизации или разрушении глинистых
минералов и миграции по профилю минеральных
компонентов в форме органо-деинеральных веществ.
Не при всех исследованиях нужно определять полный
набор показателей гумусного состояния почв; решение
задачи должно быть конкретным в зависимости от цели
исследования.
Для всех показателей, кроме профильного
распределения, присутствия пигмента Pg и хлорофилла указаны
градации величин, позволяющие оценить степень
выраженности того или иного признака: высокое, среднее,
низкое, очень низкое и т. п. Эти уровни при анализе
почв позволяют перейти от результатов отдельных
частных определений к обобщенным характеристикам. Таких
уровней немного, обычно 3—5, что облегчает
группировку почв по гумусному состоянию. Каждый из уровней
выделяется соответственно реальным свойствам кон-
257

Таблица 22
Показатели гумусного состояния почв
Признак
Мощность подстилки, см
(для лесных почв)
Отношение запасов
органического вещества
в подстилке и в
минеральном профиле
Содержание гумуса в
Минеральном профиле
почвы, %
Запасы гумуса (т/га) в
слое 0—20 см (0—100 см)
Профильное распределение
гумуса в метровой
минеральной толще
Обогащенность гумуса
азотом, С: N
Степень гумификации
органического вещества,
сгк
—— • юо%
^•общ
Тип гумуса, Сгк : Сфк
Содержание «свободных»
гуминовых кислот, % к
сумме ГК
Уровень, характер
признака
очень мощная
мощная
средней мощности
маломощная
эктоморфное
распределение
мезоморфное
распределение
эндоморфное
распределение
очень высокое
высокое
среднее
низкое
очень низкое
очень высокие
высокие
средние
низкие
очень низкие
резко убывающее
постепенно
убывающее
равномерное
нарастающее
бимодальное
очень высокая
высокая
средняя
низкая
очень низкая
очень высокая
высокая
средняя
слабая
очень слабая
гуматный
фульватно-гумат-
ный
гуматно-фульват-
ный
фульватный
очень высокое
высокое
среднее
низкое
очень низкое
Пределы величин
>10
5—10
.2—5
<2
>1
около 1
<1
>10
6—10
4—6
2—4
<2
>200 (>600)
150—200(200—400)
100—150(400—600)
50—100(100—200)
<50 «100)
1 —
—■
1 —
—
—
К5
6—8
8—11
11—14
>|14
>40
40—30
30—20
20—10
<Ю
>2
2—1
1—0,5
<0,5
>80
60—80
40—60
20—40
<20
258

Продолжение табл 22
Признак
Содержание гуминовых
кислот, связанных с Са2+, %
к сумме ГК
•
Содержание прочно
связанных ГК, % к сумме ГК
Оптическая плотность гуми-
новой кислоты ^65° н^, Тем
Присутствие пигментов Рв
в гумусовых кислотах.
Присутствие хлорофилла в
спиртобензольной
вытяжке
Уровень, характер
признака
очень высокое
высокое
среднее
низкое
очень низкое
высокое
среднее
низкое
очень высокая
высокая
средняя
низкая
очень низкая
да
нет
Д,а
нет
Пределы величин
>(80
60—80
40—60
20—40
<20
>20
10—20
<10
>0,15
0,08—0,15
0,06—0,08
0,04—0,06
<0,04
—
—
—
—
кретных типов почв. Высокое содержание гумуса,
например, свойственно черноземам, низкое —
дерново-подзолистым почвам. Максимальная степень гумификации
характерна также для черноземов, минимальная — для
тундровых и многих болотных почв; лесные почвы
занимают промежуточное положение. Пределы величин для
всех "показателей имеют целочисленные значения. Это
диктуется как удобством использования, так и
реальными свойствами главнейших типов почв.
Для хлорофилла и пигмента Pg числовые параметры
не приведены, поскольку они служат только
индикаторами некоторых условий гумификации: наличие
хлорофилла говорит об относительно ослабленных
биохимических и окислительных процессах в почвах. Пигмент Pg
обычно связан со специфической микрофлорой и
встречается в лесных и луговых почвах со сравнительно
.высоким уровнем увлажнения.
Гуматно-фульватные отношения используют при
характеристике типов гумуса (Кононова, 1963; Дюшофур,
1970; Волобуев, 1973). Границей раздела типов условно
принято отношение С™ : СфК, равное единице.
Величинами больше единицы характеризуются гуматный тип,
259

который подразделяется на собственно гуматный
(СГк : СфК>2> и фульвато-гуматный (Сгк : СфК
находится в пределах 1—2).
Фульватный гумус подразделяется ца гуматно-
фульватный и собственно фульватный.
В природных условиях одйа из границ типов гумуса
проходит, например, в зоне серых лесных почв. Принятые
границы типов гумуса основаны на реальном
соотношении ГК и ФК в типах почв. Химически эти границы не
следует воспринимать, как, например, равенство
количеств ГК и ФК, если Сгк : СфК=1. При таком отношении
одинаковы тqлъкo количества углерода, представленного
гуминовыми кислотами и фульвокислотами. Из-за резкой
разницы в молекулярных массах количества молекул
(или молярные концентрации), не будут одинаковыми.
Даже при отношении Сгк : СфК=2 в почве содержится
значительно больше молекул ФК, -чем молекул ГК. Это
следует принимать во внимание при оценке роли
различных групп гумусовых кислот в почвообразовании.
Содержание различных фракций гуминовых кислот
характеризует активность, агрессивность органического
вещества и связь его с минеральными компонентами
почвы. При высоком содержании свободных гуминовых
кислот в почвах, как правило, низко содержание гуминовых
кислот, связанных с кальцием, т. е. информация,
получаемая на основе первого признака, достаточна, чтобы
судить о втором. Однако почвоведы привыкли
обсуждать и оценивать каждую из фракций отдельно, поэтому
в системе показателей приведены оба признака Эти
признаки позволяют выделить почвы, где кальций играет
большую роль в почвообразовании, и почвы, где роль
гумусовых кислот в трансформации минеральных
составляющих почвенного профиля достаточно велика.
Содержание прочно связанных гуминовых кислот обычно
невелико и, как и негидролизуемого остатка, меняется в
сравнительно узких пределах.
Одна из главных задач "при изучении гумуса —
установление связи между составом и свойствами гумусовых
веществ, условиями почвообразования и характером
использования почв. Это необходимо для целей
диагностики и классификации почв, для прогноза изменения
состава гумуса в ходе почвообразования или под
влиянием хозяйственной деятельности человека.
260

Состав и свойства гумусовых веществ почв тесно
связаны с географическим положением почв и характером
факторов почвообразования. Зонально-генетические
особенности гумусообразования изучали И. В. Тюрин,
М. М. Кононова, В. Р. Волобуев, В. В. Пономарева,
С. А. Алиев, Д. С. Орлов. Согласно полученным
данным в ряду почв от тундровых и подзолистых к
черноземам увеличиваются общее содержание гумуса, его
запасы и доля гуминовых кислот в его составе. 1е же
показатели вновь уменьшаются при переходе от
черноземов к каштановым почвам и сероземам. Величина
Сгк : СфК в зональном ряду почв (гор. Ai) достигает
наибольших значений в почвах черноземного типа, где
она колеблется в среднем в диапазоне 1,7—2,5.
Аналогичная закономерность найдена для коэффициентов
экстинкции, для элементного состава ГК. Той же
зависимости подчиняется относительное содержание липи-
дов, которое достигает наибольших величин в северных
почвах и почвах пустынной зоны и уменьшается'в
черноземах.
Фульватный состав гумуса в почвах бореального
пояса иногда связывают с высокой влажностью и кислой
реакцией среды, которые препятствуют реакциям
конденсации в процессе гумификации, а фульватный гумус
сероземов — с насыщенностью этих почв микрофлорой
и преобладанием процессов минерализации.
Однако зональная кривая изменения состава и
свойств гумуса не совпадает ни с одним отдельно взятым
климатическим показателем (табл. 23),. Например,
коэффициент корреляции между отношением Сгк : СфК и
радиационным балансом равен 0,49±0,58, между
отношением Сгк : СфК и годовым количеством осадков — 0,43±
±0,59, причем эти коэффициенты не являются
достоверными.
Поскольку гумификация — процесс главным образом
биохимический, то основное внимание при выяснении
закономерностей содержания и состава гумуса должно
быть обращено на интенсивность деятельности
микрофлоры.
Ведущую роль биологической деятельности в
процессах гумусообразования показала М. М. Кононова,
построив схемы возможной интенсивности биологической
деятельности в почвах различных климатических зон.
261

00
о
о;
с*.
о
5
О
со
!
3
S
a;
<ъ
a»
о
со
'О
-5
Keg
а о
ин» 'удц
gOHSHiHAtfodu
wooeueeэ нэнИ
эдоиь Ptox я
HHtf 4Эо01 ЭШ
•пя godXiedau
-иэх э bVohc!
-эй qiooHqifax
-HXCIfOVodlJ
о о о со со
r«-^F CD t-» t*»
<N
283
Ю^
ЮОЮОО
**э>*Ъ
Т*1Ю
©О
юоа>
O^CN
CNCN CN^OO©
CN СОЮ4* Ю
% 100*0'
^-н—н »Ф 00СТ>О CNCO rt<©<NCO©
юю ю оосою со а> со п*-н о-^
О© О 0^*-« -н-м (М^н—«^-«^
оо о ооо оо о"оо"оо
яоНиишг эннвжс!э^оэ
60 1С
coco
оо
ONO
OOlOOO
CO «-* CO COO 00<N
CNCO C^^COt^t^
S-'TsarH)
COO •-* CO00CO ^-н© OfNlOO^
~т|* О сО~С0оГ -©CO 0>(N^tC^
^_ _« см со со rt« со сосОг^-н^
% ^9°э
^н^-. О
Ь-^ (N 0>CN NlONCO^
tfOJ Я eWD/lTBHM
OHBifBg ^NHHOHtiBHtfed
(N Ю-^CN t^CN ^-<^h(NOO
Ю COOiCo" СО~Ю О^От^ЮЮ
CN COCOCO СО"Ф ^ЮЮ^^
* Voj/ww
'яомивэо oqxd9hhito>i
COO Ю TfOO'* Ютр f-tTfOOCN*-<
ю~-« со oo^cn cot^ ocos-^oo
СОЮ Ю ЮЮЮ Ю1П чрСО—« —<-*
3 о
н w
в о
4 E
со О
<u e( К
3 о н
« c g
2 о о
•я а» я
>*ч к
ни
о
с
а>
3
я S
н
о
В
ч
о
со
о
5
ш
3
CQ
3§
2 о а> g в
8 §
с *
£ 3
В °
в
н
3 я
со со
£ °
в я
Q- си
CU ф
Fir
си
я
в
<и 5 о
Я Й В
в g л
* в Ь
«и 5 д
IT*
си
3
В ф ф
5 я 2
Н Си Н
о 5Газ
>> со я
в <и о
>> си о ю
5 Я « сх
о Я 3 cs
^^c^g
3 о о л
а.а.о.2
>,ф <и *
262

М. М: Кононова подчеркнула также неравномерный ритм
биологической деятельности в течение периода с
температурами выше 10°; особенно это относится к почвам
сухих степей, полупустынь и пустынь.
С этих позиций для характеристики процесса
гумификации в различных типах почв удобно использовать
понятие глубины гумификации Н, отражающее
кинетику реакции согласно уравнению (Орлов, 1977)
H = f(Q,I9t)9
где Q — общий объем ежегодно поступающих в почву
и подвергающихся Гумификации растительных остатков;
/ — интенсивность их трансформации, зависящая от
скоростей отдельных стадий процесса и, вероятно,
пропорциональная биохимической активности почв; t — время
воздействия почвы на поступившие остатки (и на гумус
в целом), близкое, во всяком случае для кезасушливых
регионов, к длительности вегетационного периода.
Между отдельными показателями гумусного
состояния почв зонального ряда обнаруживается высокая
и достоверная коррелятивная связь; поэтому для
характеристики типа гумуса при решении обсуждаемой задачи
можно использовать один, но достаточно характерный
показатель. Наиболее удобна величина L.rK : СфК,
которая в первом приближении равна глубине гумификации
Н; тогда
Я~Сга:Сфк~/(<г,/,0.
Закономерность изменения величины Н для
главнейших почв зонально-генетического ряда показана на
рис. 38. Высокая биохимическая активность черноземов
и достаточно длительный вегетационный период
способствуют формированию гуматного гумуса и наиболее
«зрелых» гуминовых кислот. В этих почвах происходит
активный отбор наиболее устойчивых продуктов, т. е.
зрелых гуминовых кислот, богатых бензоидными
структурами, с высокой оптической плотностью. В условиях
чернозема неспецифические органические вещества,
фульвокислоты, периферическая часть гуминовых кислот
быстрее минерализуются и вовлекаются в реакции
трансформации, чем в других почвах. В лесных подзолистых
почвах интенсивность биохимических процессов ограни-
263

чена невысокими летними температурами, кислой
реакцией, токсическим влиянием подвижных форм соединений
алюминия и марганца. В лесных почвах тропических и
субтропических областей основную роль в ограничении
биохимической активности может играть не
температурил
н=сгк Сфк дн\
1 >а ... . Г
т
wo
60
20
■/—// /// iv v vi vii m it х XI хи хш
Рис. 38. Глубина гумификации (#) и период
биологической активности (ПБА) главнейших типов почв*
I — тундровые почвы, II — глее- и болотно-подзоли-
стые, III — подзолистые и подзолы, IV —
дерново-подзолистые, V — серые лесные, VI — черноземы
выщелоченные, VII — черноземы типичные, VIII — черноземы
обыкновенные, IX — черноземы южные, X —
каштановые, XI — бурые полупустынные, XII — серо-бурые,
XIII — сероземы типичные малокарбонатные
ный режим, а кислотность и уровень накопления
токсических элементов. В почвах аридных областей резко
сокращен период трансформации органических остатков.
Низкие температуры, повышенная кислотность, наличие
токсичных веществ, аридность способствуют более
длительному сохранению слабогумифицированных
компонентов и неспецифических соединений. Поэтому в таких
условиях начинают преобладать фульвокислоты, в
составе гумуса обнаруживается довольно много
неспецифических соединений, гуминовые кислоты в них
содержат меньше углерода, но больше азота, в них велика
доля периферических алифатических цепей.
264

Приведенное выше уравнение, связывающее глубину
гумификации с биоклиматической обстановкой,
позволяет глубже понять различия гумусных состояний любых
сравниваемых почв. Общий принцип такого сравнения
заключается в следующем: все факторы и условия,
способствующие усилению биологической активности и
увеличивающие период активной деятельности
микрофлоры, способствуют формированию • более гуматного
гумуса. Все условия, ограничивающие и ослабляющие
деятельность микрофлоры, должны вызывать снижение
глубины гумификации.
Эти условия можно разделить на две группы: 1)
повышающие или понижающие активность почвенной
микрофлоры: температура, влажность, рН, ОВП,
содержание питательных элементов, наличие токсических
веществ; 2) повышающие или понижающие, устойчивость
трансформируемых соединений как специфической, так
и неспецифической природы. Устойчивость веществ
зависит от структуры трансформируемых соединений,
минералогического состава, наличия в почвах
карбонатов, аэрации и инсоляции, пространственных
затруднений.
В уравнении глубины гумификации не раскрыт вид
функциональной зависимости. Для разных рядов почв
решения уравнения могут быть различными.
В качестве одной из форм решения этого уравнения
для гумусных горизонтов автоморфных почв
континентальной фации умеренного климата О. Н. Бирюкова
предложила,ввести понятие периода
биологической активности (ПБА). ПБА — это такой период,
в течение которого создаются благоприятные условия
для нормальной вегетацри растений, активной
микробиологической деятельности, когда активны
микробиологические и биохимические процессы (Бирюкова, Орлов,
1978). Продолжительность ПБА определяется как
длительность периода, в течение которого температура
воздуха устойчиво превышает 10°, а запас продуктивной
влаги составляет не менее 1—2%. Понятие ПБА
довольно близко к характеристике возможной интенсивности
биологической деятельности по М. М. Кононовой, но
преимущество ПБА заключается в том, что, вычисляя
ПБА, мы находим простую и конкретную меру
напряженности процесса гумификации, не ограничиваясь ус-
265

ловными градациями по соотношению коэффициента
увлажнения и температуры почвы.
Расчет ЛБА показан в табл. 23. Например, для
дерново-подзолистых почв продолжительность периода с
температурой, выше 10° составляет ПО дней. В течение
всего этого периода запас продуктивной влаги в почве
превышает 1—2%, следовательно, благоприятные
условия для биологических и биохимических процессов
сохраняются 110 дней, т. е. ПБА равен НО дням. В зоне
распространения сероземов северных малокарбонатных
продолжительность периода с температурами выше 10*
составляет 210 дней, однако во время этого периода в
течение 137 дней создаются условия, при которых запас
продуктивной влаги в почве менее 1—2%.
Следовательно, ПБА для почв составляет 73 дня.
Найденцая таким способом продолжительность ПБА
учитывает практически все факторы, включенные в
приведенную выше формулу. Она прямо учитывает время
воздействия почвы на гумифицирующиеся растительные
остатки t\ в скрытой форме понятие ПБА включает и
интенсивность / биохимических процессов, поскольку для
почв с высокими значениями ПБА характерна и более
высокая интенсивность процесса гумификации. Кроме
того, в зональном аспекте ПБА регулирует количество
поступающих в почву растительных остатков Ц.
Коэффициент корреляции между длительностью ПБА
и типом гумуса (по величине Сгк: СфК) для почв
зонального ряда близок к 0,95, а кривая изменения ПБА
практически полностью совпадает с кривой изменения
отношения СГк : СфК (рис. 38). Таким образом, длительность
ПБА практически однозначно объясняет как северную,
так и южную ветви кривой гумусного состояния почв
зонального ряда. Главным фактором, лимитирующим
гумификацию в северных почвах, является недостаток тепла,
а на юге—v засушливость климата.

Литература
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Александрова Л. Н. Органическое вещество почвы и
процессы его трансформации. Л., Наука, 1980.
Климова В. А. Основные, микрометоды анализа органических,
соединений. М., Химия, 1975.
Кононова М. М. Органическое вещество почвы. М., Изд-во
АН СССР, 1963.
Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв М., Изд-во Моск. ун-та,
1974.
Орлов Д. С, Гришина Л. А., Е р о ш и ч е в а Н. Л.
Практикум, по биохимии гумуса. М., Изд-во Моск. ун-та, 1969.
Пономарева В. В., Плотникова Т. А. Гумус и почвообра-^
зование. Л., Наука, 1980.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Алиев С. А. Экология и энергетика биохимических процессов
превращения органического вещества почв. Баку, 1978.
Белозерский А. Н., Проскуряков Н. И. Практическое
руководство по биохимии растений. М., Сов. наука, 1951.
Бирюкова О. Н., Орлов Д. С, Период биологической
активности - и его связь с групповым составом гумуса.— Библ. науки,
1978, № 4.
Б о л и н Б. Круговорот углерода.— В кн.: Биосфера. М., Мир,
1972.
Виноградов А. П. Органическое вещество в химии Земли. М.,
Наука, 1964.
Волобуев В. Р. Введение в энергетику почвообразования. М.,
Наука, 1974.
Волобуев В. Р. Система почв мира. Баку, 1973.
Глебко Л. И., Максимов О. Б. О функциональном анализе
гуминовых кислот.— В кн.: Новые методы исследования гуми-
новых кислот. Владивосток, 1972.
Глебко Л. И. и др. Новые методы определения функциональных
групп гуминовых кислот.—В кн.: Новые методы исследования
гуминовых кислот. Владивосток, 1972.
Г р и н д е л ь Н. М., 3 ы р и н Н. Г. Метод определения и
динамика органических соединений фосфора* в пахотном горизонте
малоокультуренной дерново-подзолистой почвы.—
Почвоведение, 1965, N° 12.
Гришина Л. А., Орлов Д. С. Система показателей гумусного
267

состояния почв.— В кн.: Проблемы почвоведения. М., Наука,
1978.
Дегенс Э. Геохимия осадочных образований. М., Мир, 1967.
Дел вич К. Круговорот азота.— В кн.: Биосфера, М, Мир, 1972.
Детерман Г. Гель-хроматография. М., Мир, 1970.
Дмитриев Е. А. Математическая статистика в почвоведении.
М., Изд-во Моск. ун-та, 1972.
Драгунов С. С. Методы анализа гуминовых удобрений.— В кн.:
Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения.
Харьков, 1957.
Драгунова А. Ф. Отношение гуминовых кислот к некоторым
растворителям и ускоренные методы определения кислых
функциональных групп.— В кн.: Гуминовые удобрения. Теория и
практика их применения. Харьков, 1957.
Дюшофур Ф. Основы почвоведения. М., Прогресс, 1970.
Каспаров С. В., Тихомиров Ф. А. Выбор элюэнтных систем
для гель-фильтрации гумусовых кислот чернозема.— Вестн.
Моск. ун-та. Сер. почвовед., 1978, № 4.
Кононова М. М., Александрова И. В. Применение метода
распределительной хроматографии на бумаге при изучении
форм азота гумусовых веществ.— «Почвоведение», 1956, № 5.
Кононова М. М., Бельчикова Н. П. Ускоренные методы
определения состава гумуса.— «Почвоведение», 1961, № 10.
Кревелен Д., ван. Графостатистический метод изучения
структуры и процессов образования угля.—В кн.: Химия твердого
топлива, т. 2. М., ИД, 1951.
К у х ар е н к о Т. А., Бороздина Л. А. К вопросу о сущности
реакции обмена гумусовых кислот с ацетатом кальция.—
Коллоидный журнал, 1949, т. 11, вып. 4.
Никитин Б. А. Методы определения содержания гумуса в
почве. — Агрохимия, 1972, № 3.
Новые методы исследования гуминовых кислот. Отв. ред. Г. Б. Еля-
ков. Владивосток, 1972.
Овчинникова М. Ф. Органические соединения азота в
гумусовых веществах почвы. Канд. Дис. М., 1965.
Орлов Д. С. Вопросы идентификации и номенклатуры
гумусовых веществ.— Почвоведение, 1975, № 2.
Орлов Д. С. Кинетическая теория гумификации и схема
вероятного строения гуминовых кислот.— Биол. науки,, 1977, № 9.
Орлов Д. С, Г л е б о в а Г. И., М и р о н е н к о в а Т. И.
Фракционирование гуминовых кислот с помощью метода дробного*
осаждения.— Биол. науки, 1976, № 10.
Орлов Д. С, Гриндель Н. М. Еще о спектрофотометриче-
ском определении содержания гумуса в почве.— Почвоведение,
1967, № 8.
Орлов Д. С, Денисова М. Ф. Об ароматической природе
ядра гуминовых кислот из чернозема и дерново-подзолистой
почвы.— Биол. науки, 1962, № 3.
Орлов Д. С, Садов нгикова Л. К. Содержание и
распределение углеводов в главнейших типах почв СССР.—
Почвоведение, 1975, № 8.
Плохинский Н. А. Биометрия. М., Изд-во Моск. ун-та, 1970.
268

Пономарева В. В. К методике изучения состава- гумуса по
схеме И. В. Тюрина.— Почвоведение, 1957, № 8.
Пономарева В. В., Плотникова Т. А. Методические
.указания по определению содержания и состава гумуса в почвах.
Л., Наука, 1975.
Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. Минск, 1967.
Садовникова Л. К., Щербухин В. Д. Определение
углеводов в гидролизатах гуминовых кислот.— Биол. науки, 1975,
№ .8.
Титлянова А. А. Биологический круговорот углерода в
травяных биогеоценозах. Новосибирск, 1977.
Титлянова А. А., Базилевич Н. И. Функциональная
модель обменных процессов.— В кн.: Структура,
функционирование и эволюция системы биогеоценозов Барабы, т. 2.
Новосибирск, 1976.
Тюрин И. В. К методике анализа для сравнительного изучения
состава почвенного перегноя или гумуса.— В кн.: Вопросы
генезиса и плодородия почв, М., Наука, 1966.
Тюрин И. В. Некоторое результаты работ по сравнительному
изучению состава гумуса в почвах СССР.— Труды Почвенного
ин-та им. Докучаева АН СССР, т. 38, 1951.
Фридланд Е. В. Методика изучения липидной (растворимой в
спиртобензоле) фракции почвенного гумуса.— Биол. науки,
1978, № 5.
Фридланд Е. В. и др. Спектрофотометрическое определение в
почвах хлорофилла и его производных.— Биол. науки, 1976,
№ 9.
Ю х н и н А. А., Орлов Д. С. Фракционирование фульвокислот на
угле.— Биол. науки, 1972, № 5.
Bone W. A. et al. Researches on the chemistry of coal.— Proc. Roy.,
Soc, A, 1934, 148.
Forsyth W. G. С Studies on the more soluble complexe of soil
organic matter.— Biochem. J., 1947, vol. 41, N 2. . .
Hallberg R. O. A global sulfur cydle based on preindustrial
steady state of the pedosphere — Ecoil. Buill. NFR, 1975, N 22.
Pierrou U. The globail phosphorus cycle.—Ecol. Bull. NFR, 1975,
N 22. *
Reiners W. A. The carbon cycle.—In: Carbon and the Biosphere,
US Atomic Energy Comission, 1973.
Ross wall T. The Internal Nitrogen cycfle between
Microorganisms, vegetation and soil.—Ecol. Bull. NFR, 1975, N 22.
Tsutsuki K., Kuwatsuka S. Chemical studies on soil humic
acids. 2.— Soil Sci. and Plant Nutr., 1978, vol. 24, N 4.
Williams С H. et al. Carbon, nitrogen, suflphur and phosphorus
in some Scottish soils.—J. Soil Sci., 1960, vol 11, N 2.
Williams С. Н., Steinbergs A. The evaluation of
plant-available sulphur in soil.—Plant a. Soil, 1962, vol 17, N 3.

Оглавление
Введение 3
Глава 1.
Номенклатура и терминология ...... 7
Глава 2.
Определение в почвах содержания и запасов
органических соединений углерода, азота, фосфора и
серы 13
Соединение углерода и гумус почвы . . . 13
Азот органических веществ почвы ..... 46
.Фосфор и сера в органическом веществе почвы 59
Определение серы органических соединений . , 75
Глава 3.
Определение содержания неспецифических
органических веществ в почвах 80
Содержание и качественный состав углеводов в
почвах 80
Анализ липидной фракции почвенного гумуса . . 83
Определение содержания хлорофилла (или его
производных) в почвах 93
Глава 4.
Определение группового и фракционного состава
гумуса 95
Определение группового состава гумуса по методу
Тюрина . . . . . . ... . . . 99
Определение группового состава гумуса в
модификации Пономаревой и Плотниковой . . . . . 107
Ускоренный пирофосфатный метод определения
состава гумуса по Кононовой и Бельчиковой ... 116
Глава 5. •
Выделение препаратов гумусовых кислот 119
Подготовка почвы . 121
Извлечение гумусовых веществ . . ... . 121
Выделение гуминовых кислот , 126
Выделение 'фульвокислот щ Форситу . . . . 129
Очистка и концентрирование ФК . . . • • 131
Глава Ь. ■ '
Количественный элементный анализ гумусовых
веществ . . . . • . . . 134
Подготовка гумусовых веществ к анализу и взятие
навески . . 135
270

Определение углерода и водорода в гумусовых
веществах . . . 138
Определение азота микрометодом Дюма . . : 147
Определение элементного состава гумусовых
веществ на элементном анализаторе 154.
Вычисление атомных отношении и составление про-
ожещней формулы . . 156
Вычисление теплот сгорания гумусовых веществ . 164
Глава 7. '
Изучение состава и свойств гумусовых веществ 166
Анализ гумусовых веществ по электронным
спектрам поглощения 166
Инфракрасные^ спектры гумусовых веществ . . 188
Молекулярные массы и молекулярно-массовое
распределение гумусовых веществ ; . . . 205
Вязкость растворов гуматов и гуминовых кислот . 226
Содержание и состав аминокислот в гумусовых
веществах почвы 232
Окисление гумусовых веществ.перманганатом калия 241
Определение функциональных групп- гуминовых
кислот 246
Качество препаратов в (идентификации гумусовых
кислот 252
Глава Я.
Использование результатов изучения гумуса для
характеристики почв . 257
Основная литература 267
Дополнительная литература . 267

ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ
орлов,
ЛЕОНОРА АЛЕКСАНДРОВНА
ГРИШИНА
ПРАКТИКУМ
ПО ХИМИИ ГУМУСА
Заведующая /редакцией
Н. М. Глазкова
Редактор Н. А. Жук
Художник А. М. С а ее лов
Художественный редактор
Б. С. Вехтер
Технический редактор
3. С. Кондрашова
Корректоры
Н. В. Тюъцна, Т. С. Милякова
Тематич-ескмй пшан 1981 г. 1№ 167
ИБ № 1084
Сдало в набор 24.12.80.
Подписано к печати 18.05.'81.
Л-97048. Формат 84X108V32
Бумага тип. № 3.
Гарнитура Литературная.
Высокая печать.
Усл. |печ. л. 14,28. Уч.-изд. л. 13,76.
Тираж 1680 экв'. Заказ 572:
Цена 75 коп., Изд. № 1225
Издательство /
Московского университета.
103009, Москва, ул. Герцена, 5/7.
Типография. Изд-ва МГУ.
Москва, Ленинские горы