Определение наличия нитратов в почвах
Нитраты присутствуют в почве в виде воднорастворимых солей. Для извлечения их применяют водные или солевые вытяжки. Как показали исследования А.Н. Лебедянцева, отношение почва : вода, равное 1 : 0,75, достаточно для полного извлечения нитратов. В практике почвенных анализов используют обычно отношение 1 : 5 или 1 : 10, что технически более удобно при получении вытяжек.
Нитраты в почвенных вытяжках определяют колориметрическими методами и объемными. Более широко распространены первые, поскольку они отличаются более высокой чувствительностью и требуют меньше времени для выполнения анализа.
Из колориметрических методов всеобщее признание получил метод с применением дисульфофеноловой кислоты, предложенный Грандваль-Ляжу. Имеется несколько модификаций этого метода, которые различаются в основном по способу приготовления реактива дисульфофеноловой кислоты. Ниже описана одна из модификаций, предложенная Лебедянцевым. Метод дает хорошо воспроизводимые результаты. Недостаток его заключается в необходимости выпаривать вытяжки, что осложняет массовые определения. Варианты без выпаривания менее чувствительны.
В последнее время предложен новый колориметрический метод определеления нитратов с хромотроповой кислотой. Он прост в выполнении, практически не чувствителен к тем концентрациям примесей, которые обычно присутствуют в почвенных вытяжках. По точности и чувствительности он не уступает методу с дисульфофеноловой кислотой. Метод еще недостаточно широко апробирован в практике почвенных анализов, однако его преимущество перед другими методами позволило привести его описание.
Колориметрические методы определения нитратов можно применять только при наличии прозрачных и бесцветных вытяжек. Эти условия особенно трудно выполнить при работе с водными вытяжками. Окраска вытяжек в большинстве случаев связана с присутствием растворимых органических веществ. Ряд авторов для извлечения нитратов рекомендуют применять слабые растворы солей в концентрациях, не мешающих колориметрическому определению. Это ускоряет процесс фильтрования, уменьшает мутность и окраску вытяжек, но далеко не всегда позволяет получать бесцветные и прозрачные растворы, особенно при анализе лесных, заболоченных, солонцеватых и некоторых других почв.
Существуют способы осветления вытяжек путем осаждения органического вещества углем, сажей, квасцами, едкой известью, полиакриламидами и другими реагентами. Такие приемы бывают эффективными, однако применять их надо очень осторожно, поскольку в ряде случаев это приводит к заниженным результатам.
Когда нельзя использовать колориметрические методы, применяют методы, основанные на восстановлении нитратов до аммиака с последующей дистилляцией его водяным паром или методом диффузии. Аммиак определяют объемным методом. Этим методом пользуются так же при работе с 15N, когда требуется определение изотопного состава азота нитратов.
При выполнении этих анализов нитраты извлекают солевыми растворами, применяя более высокие концентрации, чем используются при колориметрических методах. Этим достигают получение быстро фильтрующихся, прозрачных вытяжек. Солевые вытяжки одновременно с нитратами извлекают и обменный аммоний. В полученных вытяжках нитраты восстанавливают сплавом Деварда, трехвалентным титаном, восстановленным железом и другими реагентами. Аммиак отгоняют из щелочной среды, для создания которой используют окись магния, едкую щелочь, буферный раствор бората и пр. Применение NaOH или KOH менее желательно, так как они могут вызвать гидролиз присутствующих в вытяжке органических соединений, что приведет к завышению результатов анализа, особенно при отгоне аммиака водяным паром.
Способ отделения аммиака после восстановления нитратов методом диффузии более прост по технике выполнения, чем дистилляция NH3 водяным паром, но этот метод менее чувствителен. Метод диффузии дает хорошие результаты при содержании не менее 5 мг N — NO3 на 100 г почвы. Ниже описан метод с применением дистилляции аммиака водяным паром с использованием для восстановления нитратов сплава Деварда в присутствии окиси магния. Метод дает хорошо воспроизводимые результаты.
В последнее время разрабатываются новые методы определения целого ряда ионов, в том числе и нитратов, с использованием ионоселективных мембранных электродов. На основе жидких анионообменников предложены электроды, специфичные к NO3, позволяющие определять концентрации порядка 10в-3—10в-4 М. Такие электроды выпускаются зарубежными фирмами. Использование их при определении в почве нитратов описано рядом авторов. В России селективные электроды для определения NO3 еще не получили применения.
