Разработка методики мониторинга эколого-функционального состояния почвогрунтов (стр. 11 из 18)
4) 0,1 н. Н2SO4;
8) 2-процентный раствор нингидрина: 2 г нингидрина растворяют в 100 мл ацетона. Рабочий раствор готовят, смешивая 95 мл ацетонового раствора с 1 мл СН3СООН и 4 мл воды. Поскольку раствор нестойкий, готовят его только перед употреблением;
7) стандартный раствор глицина: водный раствор глицина концентрации 100 мкг в 1 мл. Путем соответствующих разбавлений готовят рабочие растворы, окрашивают нингидрином (как описано выше) и составляют шкалу.
4.2.5 . Уреаза (карбамид-амидогидролаза)
Уреаза гидролизует карбамид (мочевину) до аммиака и углекислого газа:
уреаза
NH2—С—NH2 + Н20 2 NH3 + CO2║
О
В почве мочевина (карбамид) образуется в процессе превращения азотистых органических соединений - белков и нуклеиновых кислот. В значительном количестве карбамид вносится с навозом и в форме концентрированного азотного удобрения. Образовавшийся в результате уреазной реакции аммиак служит непосредственным источником азотного питания растений. Поэтому активность уреазы является одним из важнейших показателей биологической активности почв. Методы определения активности уреазы почвы основаны на учете количества аммиака, образующегося при гидролизе карбамида.
Ход анализа. Навески (1 г) подготовленной почвы помещают в колбы на 50 мл, добавляют 5 мл 3-процентной мочевины и 1-2 капли толуола. Контролем служат стерилизованная почва (180 °С, 3 ч) и субстраты без почвы. Колбы закрывают корковыми пробками, встряхивают и ставят в термостат при 80 0С на 24 ч. В течение инкубации колбы периодически встряхивают. По окончании инкубации в колбу добавляют 15 мл 1,0 н. раствора KClи встряхивают в течение 5 мин для вытеснения из почвы аммиака. Содержимое колбы переносят в центрифужную пробирку и центрифугируют 5-10 мин при 3000 об./мин или фильтруют через складчатый беззольный фильтр. Берут пипеткой 2-10 мл фильтрата (в зависимости от содержания аммиака, в черноземах - 2 мл) в мерную колбу на 50 мл, дистиллированной водой доводят объем до 30 мл, перемешивают. Прибавляют из бюретки 2 мл 30-процентного раствора калия-натрия виннокислого, перемешивают. Прибавляют из бюретки 2 мл реактива Несслера, перемешивают, доводят водой до метки, перемешивают. Колориметрируют на фотоэлектроколориметре в кюветах шириной 30 мм с синим светофильтром (длина волны 400 нм).
Количество аммиака рассчитывают до предварительно составленной калибровочной кривой. Стандартный раствор: 0,1 мг NH3 в 1 мл воды.
Примечание. Дистиллированную воду необходимо проверять на содержание аммиака. Контроль - предварительно стерилизованная сухим жаром почва при 180 0С в течение 3 ч.
Активность уреазы выражается в миллиграммах NН3 на 10 г почвы в сутки:
NН3 = (а - б) · p · 10 / н, где
а - количество аммиака по графику, мг;
б - количество аммиака в контроле по графику, мг;
р - разведение;
н - навеска воздушно-сухой почвы, г.
Реактивы:
1) 3-процентный раствор мочевины;
2) 1 н. раствор КСl (74,5 г хлористого калия растворить в дистиллированной воде и довести до 1 л);
3) 30-процептный раствор сегнетовой соли;
4) реактив Несслера;
5) стандартный раствор NH4Clв концентрации 0,005 мг N—NH3, в 1 мл.
4.2.6 Фосфатаза
(фосфогидролазы моноэфиров ортофосфорной кислоты)
При определении фосфатазной активности в качестве субстрата используют различные моноэфиры фосфорной кислоты. Наиболее широко применяют водорастворимые соли фенолфталеинфосфата, фенилфосфата, глицерофосфата, α- или β-натрилфосфата и n-нитрофенилфосфата. .При их ферментативном гидролизе выделяются минеральный фосфор и органический радикал субстрата.
Методы определения фосфатазной активности почвы основаны на количественном учете неорганического фосфора (молибденовокислым аммонием и др.) или спиртовой части гидролизованного субстрата.
Метод А.Ш. Галстяна и Э.А. Арутюнян [1966]
Ход анализа. 1 г воздушно-сухой почвы помещают в колбу емкостью 50 мл, добавляют 1 мл воды, прибавляют 1 мл 1 -процентного раствора фенолфталеинфосфата натрия, 1-2 капли толуола. Колбу закрывают корковой пробкой, встряхивают и ставят в термостат на 1 ч при 30 °С. После инкубации прибавляют 45 мл воды, 2 мл 10-процентного NH4OH, взбалтывают и фильтруют через плотный фильтр. Окрашенный в розовый цвет фильтрат колориметрируют на ФЭК с синим светофильтром. В случае мутной вытяжки для просветления раствора перед аммиаком в колбу добавляют 1 мл насыщенного раствора алюмокалиевых квасцов. Контролем служит стерилизованная почва (180 0С, 3 ч) и субстрат без почвы. Количество образующегося фенолфталеина находят по калибровочной кривой, составленной с различными концентрациями спиртового раствора фенолфталеина. Найденный в фильтрате фенолфталеин пересчитывают на отщепленный фосфор. При этом исходят из того, что в фенолфталеинфосфате одна молекула фенолфталеина связана с двумя молекулами фосфорной кислоты.
Активность фосфатазы выражают в миллиграммах Р2О5 на 100 г почвы за 1 ч.
Реактивы:
1) 1-процентный водный раствор фенолфталеинфосфата натрия;
2) 10-процентный NH4OH;
3) насыщенный раствор алюмокалиевых квасцов;
4) стандартный раствор фенолфталеина: 0,01 г фенолфталеина растворяют в 60 мл этанола и объем доводят водой до 100 мл (в 1 мл 0,1 мг фенолфталеина). В мерные колбы емкостью 100 мл берут соответствующие количества стандартного раствора (в мл) с содержанием от 0,1 до 2 мг фенолфталеина и окрашивают, как описано выше.[25]
4.3 Методика мониторинга эколого-функционального состояния почвогрунтов полосы отвода по показателям ферментативной активности
4.3.1 Геолого-географическая характеристика района отбора проб
При проведении работы был обследован участок железнодорожных путей с отводами, проходящий вдоль ст. Пискаревка. Протяженность участка – 50 м. Железнодорожные пути проходят в непосредственной близости к жилой застройке, к парковой зоне и к территориям промышленных объектов.
Места отбора проб показаны на карте – схеме (рис.6).Пробы отобраны вдоль железнодорожных путей (наличие зеленых насаждений, травяной покров, отсутствие жилой застройки).
4.3.2 Методика отбора проб и подготовка их к анализу
Определение точек отбора проб почвы осуществляется в соответствии с настоящим регламентом и ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82), ГОСТ 17.4.4.02-84. Масса пробы, предназначенная для химического анализа, должна быть не менее 1 кг.
Все пробы должны быть зарегистрированы в журнале отбора проб и пронумерованы. На каждую пробу должен быть заполнен сопроводительный талон в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84. Пробы следует упаковывать, транспортировать и хранить в емкостях из химически нейтрального материала. Допускается использование для этих целей полиэтиленовых пакетов. В процессе транспортировки и хранения почвенных проб должны быть приняты меры по предупреждению их вторичного загрязнения. Хранение проб необходимо осуществлять при температуре +5°С. Пробы почвы высушивают до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-84. Воздушно-сухие пробы хранятся в стеклянной таре. Пробу почвы подготавливают к анализу следующим образом: почву рассыпают на кальке и разминают пестиком крупные комки, затем выбирают включения - корни растений, насекомых, кости животных, новообразования и друзы гипса, известковые журавлики и другие инородные включения. Далее образец почвы растирают в ступе пестиком и просеивают через сито с диаметром ячеек 1 мм.
Рис.6. Места отбора проб вдоль железнодорожных путей станции Пискаревка
4.3.3 Приготовление посуды и реактивов
Аппаратура, материалы:
- пипетки стеклянные градуированные вместимостью 10 и 25 мл по ГОСТ 12487-67, соединенные резиновым шлангом;
- весы аналитические;
- мерные колбы вместимостью 100 мл с плотными пробками;
- резиновый шланг для соединения колбы с пипеткой;
- шприц для введения перекиси водорода в колбу с почвой.
Реактивы:
- 3-процентный раствор Н2О2.
4.3.4 Методика отбора проб, учитывающая вариабельность свойств почв
в пространстве
Важным вопросом при проведении мониторинга эколого-функционального состояния почвогрунтов полосы отвода является вопрос о возможности распространения результатов, полученных на типичном участке при проведении исследования, на прилегающие территории. Этот вопрос является особенно актуальным при исследовании биологических свойств почв, которые отличаются значительной вариабельностью.
Для решения данного вопроса было проведено геостатистическое исследование закономерностей варьирования биологических свойств почвы в пространстве. Объектом исследования была выбрана территория станции Пискаревка, почвы которой являются подзолистыми. Образцы почвы для анализов были отобраны с шагом 50 см на отрезке 50 м. В образцах была определена каталазная активность почвы (табл. 7). Геостатика каталазной активности представлена на рис. 7. По данным каталазной активности была построена полувариограмма (рис. 8). Использование полувариограммы позволяет объективно проанализировать изменения исследуемого признака в пространстве, в частности, оценить однородность территории. Для этого методом максимального правдоподобия была подобрана математическая модель соответствующая полученной полувариограмме [28].
Рис.7 Геостатика (пространственное варьирование) каталазной активности подзолистой почвы станции Пискаревка