Analiza brută a plantelor. Metode de analiză a plantelor Cercetarea organelor plantelor

Din moment ce botanica studiază câteva aspecte diferite ale organizării și funcționării organisme vegetale, apoi în fiecare caz se aplică un set diferit de metode de cercetare. Botanica folosește atât metode generale (observare, comparație, analiză, experiment, generalizare), cât și multe

metode speciale (biochimice și citochimice, metode ușoare (convenționale, contrast de fază, interferență, polarizare, fluorescență, ultraviolete) și microscopie electronică (transmisie, scanare), metode de cultură celulară, chirurgie microscopică, metode de biologie moleculară, metode genetice, metode electrofiziologice, înghețare și metode de așchiere, metode biochronologice, metode biometrice, modelarea matematică, metode statistice).
Metodele speciale iau în considerare particularitățile unui anumit nivel de organizare a lumii plantelor. Deci, pentru a studia nivelurile inferioare ale organizației, sunt utilizate diferite metode biochimice, metode de analiză chimică calitativă și cantitativă. Diferite metode citologice sunt utilizate pentru a studia celulele, în special microscopia electronică. Pentru a studia țesuturile și structura internă a organelor, se utilizează metode de microscopie cu lumină, chirurgie microscopică și colorare selectivă. Diferite metode de cercetare genetică, geobotanică și ecologică sunt folosite pentru a studia flora la niveluri specifice populației și biocenotice. În taxonomia plantelor, un loc important îl ocupă metode comparative morfologice, paleontologice, istorice, citogenetice.

Asimilarea materialului din diferite ramuri ale botanicii este baza teoretică în pregătirea viitorilor specialiști în agrochimiști și oameni de știință ai solului. Datorită relației inextricabile a organismului plantei și a mediului existenței sale, caracteristicile morfologice și structura internă a plantei sunt în mare parte determinate de caracteristicile solului. În același timp, direcția și intensitatea proceselor fiziologice și biochimice depind, de asemenea compoziție chimică solul și celelalte proprietăți ale acestuia determină în cele din urmă creșterea biomasei vegetale și productivitatea producției de culturi ca un sector în ansamblu. De aceea cunoștințe botanice face posibilă confirmarea necesității și dozelor diferitelor substanțe introduse în sol, pentru a influența randamentul plante cultivate... De fapt, orice impact asupra solului pentru a crește productivitatea plantelor cultivate și sălbatice se bazează pe datele obținute în diferite ramuri ale botanicii. Metodele de control biologic al creșterii și dezvoltării plantelor se bazează aproape în întregime pe morfologia și embriologia botanică.

La rândul său, lumea plantelor este un factor important în formarea solului și predetermină multe proprietăți ale solului. Fiecare tip de vegetație este caracterizat de anumite tipuri de sol și aceste tipare au fost folosite cu succes pentru cartografierea solului. Speciile de plante și grupurile lor taxonomice individuale pot acționa ca fitoindicatori fiabili ai condițiilor alimentare (sol). Indicatorul de geobotanică oferă oamenilor de știință solului și agrochimiștilor una dintre metodele importante pentru evaluarea calității solurilor, a proprietăților lor fizico-chimice și chimice,
Botanica este fundamentul teoretic al agrochimiei, precum și al domeniilor aplicate precum producția de culturi și silvicultură. Acum, aproximativ 2 mii de specii de plante au fost introduse în cultivare, dar doar o mică parte din ele este cultivată pe scară largă. Multe specii sălbatice de floră pot deveni culturi foarte promițătoare în viitor. Botanica demonstrează posibilitatea și fezabilitatea dezvoltării agricole a zonelor naturale, realizând măsuri de recuperare pentru a crește productivitatea grupărilor naturale de plante, în special pajiști și păduri, contribuie la dezvoltarea și utilizarea rațională a resurselor vegetale ale pământului, apei dulci corpurile și Oceanul Mondial.
Pentru specialiștii din domeniul agrochimiei și științei solului, botanica acționează ca bază de bază, ceea ce le permite să înțeleagă mai profund esența proceselor de formare a solului, să vadă dependența anumitor proprietăți ale solului de caracteristicile acoperirii vegetale și să înțeleagă nevoile plantelor cultivate pentru nutrienți specifici.

Trimite-ți munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Folosiți formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Introducere

1. Analiza solurilor

2. Analiza plantelor

3. Analiza îngrășămintelor

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Studii de chimie agronomică Ch. arr. probleme de azot și nutriția minerală a agriculturii plante pentru a crește randamentele și a îmbunătăți producția. Astfel, a. NS. examinează compoziția agriculturii. plante, sol, îngrășăminte și procesele de influență reciprocă a acestora. De asemenea, ea studiază procesele de fabricare a îngrășămintelor și substanțelor utilizate pentru combaterea dăunătorilor și dezvoltă, de asemenea, metode chimice. analiza obiectelor agronomice: sol, plante și produse obținute din acestea etc. Procesele microbiologice ale solului sunt deosebit de semnificative. În această zonă, a. NS. intră în contact cu știința solului și agricultura generală. Pe de altă parte, de asemenea. NS. se bazează pe fiziologia plantelor și intră în contact cu aceasta, din moment ce a. NS. studiază procesele care au loc în timpul germinării, nutriției, maturării semințelor etc. și utilizează metodele de culturi de apă, nisip și sol. În cercetarea lor, agronomi-chimisti, folosind Ch. arr. chim. metodele, dintre care metodele fizico-chimice au fost utilizate în mod special pe scară largă recent, în același timp trebuie să stăpânească tehnica culturilor artificiale și metodele de cercetare bacteriologică. Datorită complexității și varietății sarcinilor a. x., unele grupuri de întrebări incluse anterior într-un. x., au devenit discipline independente.

Acest lucru se aplică chimiei, care studiază compoziția chimică a plantelor, în principal a culturilor agricole. și tehnice, precum și chimia biologică și fizica biologică, care studiază procesele unei celule vii.

1 . Analizăsoluri

Caracteristicile solului ca obiect al cercetării chimice și indicatori ai stării chimice a solurilor

Solul este un subiect complex de cercetare. Complexitatea studierii stării chimice a solurilor se datorează particularităților proprietăților lor chimice și este asociată cu necesitatea de a obține informații care reflectă în mod adecvat proprietățile solurilor și oferă soluția cea mai rațională atât problemelor teoretice ale științei solului, cât și uz practic sol. O gamă largă de indicatori este utilizată pentru a descrie cantitativ starea chimică a solurilor. Include indicatori determinați în timpul analizei a aproape orice obiect și dezvoltați special pentru studiul solurilor (schimb și aciditate hidrolitică, indicatori ai grupului și compoziției fracționate a humusului, gradul de saturație al solurilor cu baze etc.)

Caracteristicile solului precum sistem chimic este eterogenitatea, polichimismul, dispersia, eterogenitatea, schimbarea și dinamica proprietăților, tamponarea, precum și necesitatea de a optimiza proprietățile solului.

Polichimismul solurilor... În soluri, unul și același element chimic poate face parte dintr-o varietate de compuși: săruri ușor solubile, aluminosilicați complecși, substanțe organominerale. Aceste componente au proprietăți diferite, care, în special, determină capacitatea unui element chimic de a trece de la fazele solide la cele lichide ale solului, de a migra în profilul solului și în peisaj, de a fi consumate de plante etc. Prin urmare, în analiza chimică a solurilor, se determină nu numai conținutul total al elementelor chimice, ci și indicatorii care caracterizează compoziția și conținutul compușilor chimici individuali sau grupurilor de compuși cu proprietăți similare.

Eterogenitatea solului.În compoziția solului, fazele solide, lichide, gazoase sunt izolate. Atunci când se studiază starea chimică a solului și componentele sale individuale, se determină indicatori care caracterizează nu numai solul în ansamblu, ci și fazele sale individuale. Dezvoltat de modele matematice, permițând evaluarea relației dintre nivelurile de presiune parțială a dioxidului de carbon din aerul solului, pH-ul, alcalinitatea carbonatului și concentrația de calciu din soluția solului.

Polidispersia solurilor. Fazele solide ale solului constau din particule de diferite dimensiuni, de la granule de nisip la particule coloidale cu un diametru de câțiva micrometri. Nu sunt aceleași în compoziție și au proprietăți diferite. În studiile speciale ale genezei solurilor, se determină indicatorii compoziției chimice și alte proprietăți ale fracțiilor granulometrice individuale. Dispersia solurilor este asociată cu capacitatea lor de schimb ionic, care la rândul său se caracterizează printr-un set specific de indicatori - capacitatea de schimb de cationi și anioni, compoziția cationilor schimbabili, etc. proprietăți fizice sol.

Proprietățile acido-bazice și redox ale solurilor. Compoziția solurilor include componente care prezintă proprietăți acizi și baze, agenți oxidanți și reducători. La rezolvarea diverselor probleme teoretice și aplicate știința solului, agrochimia, recuperarea terenurilor determină indicatorii, caracterizând aciditatea și alcalinitatea solurilor, starea lor redox.

Neomogenitatea, variabilitatea, dinamica, tamponarea proprietăților chimice ale solurilor. Proprietățile solului nu sunt aceleași chiar și în interior același orizont genetic. La cercetare se evaluează procesele de formare a profilului solului proprietățile chimice ale elementelor individuale ale organizării solului masele. Proprietățile solului variază în spațiu, se schimbă timp și în același timp solul are capacitatea rezista să-și schimbe proprietățile, adică arată tampon. S-au dezvoltat indicatori și modalități de caracterizare a variabilității, dinamică, proprietăți de tamponare a solurilor.

Schimbarea proprietăților solului. Diverse procese apar în mod continuu în soluri care duc la modificări ale proprietăților chimice ale solurilor. Aplicația practică se găsește pentru indicatorii care caracterizează direcția, severitatea, viteza proceselor care au loc în soluri; se investighează dinamica modificărilor proprietăților solurilor și a regimurilor acestora. Variabilitatea compoziției solurilor. Diferite tipuri și chiar tipuri și soiuri de soluri pot avea proprietăți atât de diferite încât nu sunt utilizate doar metode analitice diferite pentru caracterizarea lor chimică, ci și seturi diferite de indicatori. Deci, în solurile de pădure podzolice, sodio-podzolice, gri, se determină pH-ul suspensiilor apoase și sărate, aciditatea schimbabilă și hidrolitică, bazele de schimb sunt deplasate din sol prin soluții apoase de săruri. Atunci când se analizează solurile saline, se determină pH-ul doar a suspensiilor apoase și, în locul indicatorilor de aciditate, se determină totalitatea, carbonatul și alte tipuri de alcalinitate. Caracteristicile enumerate ale solurilor determină în mare măsură fundamentele fundamentale ale metodelor pentru studierea stării chimice a solurilor, nomenclatura și clasificarea indicatorilor proprietăților chimice ale solurilor și a proceselor chimice ale solului.

Sistem de indicatori ai stării chimice a solurilor

Grupa 1... Indicatori ai proprietăților solurilor și componentelor solului

Subgrupuri:

1. Indicatori ai compoziției solurilor și componentelor solului;

2. Indicatori ai mobilității elementelor chimice în soluri;

3. Indicatori ai proprietăților acido-bazice ale solurilor;

4. Indicatori ai schimbului de ioni și ai proprietăților coloidale-chimice ale solurilor;

5. Indicatori ai proprietăților redox ale solurilor;

6. Indicatori ai proprietăților catalitice ale solurilor;

Grupa 2... Indicatori ai proceselor chimice ale solului

Subgrupuri:

1. Indicatori ai direcției și severității procesului;

2. Indicatori ai vitezei procesului.

Principii pentru determinarea și interpretarea nivelurilor indicatorilor

Rezultatele analizei solurilor conțin informații despre proprietățile solurilor și procesele solului și, pe această bază, permit rezolvarea problemei cu care se confruntă cercetătorul. Metodele de interpretare a nivelurilor indicatorilor depind de metodele de determinare a acestora. Aceste metode pot fi împărțite în două grupuri. Metodele primului grup fac posibilă evaluarea proprietăților sale fără a modifica starea chimică a solului. Al doilea grup constă în metode bazate pe tratamentul chimic al probei de sol analizate. Scopul acestui tratament este de a reproduce echilibrele chimice care apar în solul real sau de a încălca cu bună știință relațiile care s-au dezvoltat în soluri și extrag din sol o componentă, a cărei cantitate face posibilă evaluarea proprietății chimice a solului sau procesul care are loc în el. Această etapă a procesului analitic - tratarea chimică a unui eșantion de sol - reflectă caracteristica principală a metodei de cercetare și determină metodele de interpretare a nivelurilor celor mai mulți indicatori determinați.

Pregătirea probelor de sol din zonele investigate

Probele de sol trebuie prelevate folosind miezuri cu un diametru de aproximativ 10 mm la o adâncime de 10-20 cm. Este mai bine să pre-sterilizați miezurile în apă clocotită (100 0 С). Pentru analiza solului, probele mixte de sol sunt prelevate la adâncimea stratului cultivat. De regulă, este suficient să se extragă un eșantion mixt pentru un teren de până la 2 ha. O probă mixtă este formată din 15-20 de probe individuale de sol prelevate uniform pe întreaga zonă a sitului. Probele pentru analiza solului nu sunt luate imediat după aplicarea îngrășămintelor minerale și organice, var. Fiecare probă mixtă de 500 g este ambalată într-o pungă de pânză sau polietilenă și marcată.

Pregătirea solului pentru analize agrochimice

Compilarea unui eșantion analitic este o operație critică care asigură fiabilitatea rezultatelor obținute. Neatenția și erorile în pregătirea eșantionului și eșantionarea medie nu sunt compensate de lucrările analitice ulterioare de înaltă calitate. Probele de sol prelevate pe câmp sau într-o casă în creștere sunt pre-uscate în aer la temperatura camerei. Depozitarea probelor brute duce la modificări semnificative ale proprietăților și compoziției acestora, în special ca urmare a proceselor enzimatice și microbiologice. Dimpotrivă, supraîncălzirea termică este însoțită de o schimbare a mobilității și solubilității multor compuși.

Dacă există multe probe, atunci uscarea se efectuează în dulapuri cu ventilație forțată. Determinarea nitraților, nitriților, amoniului absorbit, formelor solubile în apă de potasiu, fosfor etc. efectuate în ziua prelevării la umiditatea lor naturală. Restul determinărilor se efectuează în probe uscate la aer. Probele uscate sunt măcinate într-o moară de sol sau într-un mortar de porțelan cu un pistil de cauciuc. Eșantionul măcinat și uscat este trecut printr-o sită cu un diametru al găurii de 2-3 mm. Frecare și cernere se efectuează până când întreaga probă prelevată trece prin sită. Doar fragmente de pietre, rădăcini mari și incluziuni străine sunt permise să fie aruncate. Probele sunt depozitate în pungi de ambarcațiuni închise într-o cameră în care nu există reactivi chimici... Un eșantion de sol pentru analiză este preluat prin metoda „eșantionului mediu”. Pentru a face acest lucru, eșantionul cernut este împrăștiat într-un strat subțire (aproximativ 0,5 cm) pe o foaie de hârtie sub formă de pătrat și împărțit în pătrate mici cu o spatulă cu o latură de 2-2,5 cm. se ia din fiecare pătrat cu o spatulă.

Principalii indicatori agrochimici ai analizei solului, fără de care nu se poate face cultivarea terenului, sunt conținutul de humus, formele mobile de fosfor, azot și potasiu, aciditatea solului, conținutul de calciu, magneziu, precum și oligoelemente, inclusiv metalele grele . Metode moderne analiza permite să se determine într-un eșantion 15-20 de elemente. Fosforul aparține macronutrienților. În funcție de disponibilitatea fosfaților mobili, solurile se disting cu un conținut foarte scăzut - mai puțin de mg., Scăzut - mai puțin de 8 mg., Mediu - 8 - 15 mg. și ridicat - mai mult de 15 mg. fosfați la 100 g de sol. Potasiu. Pentru acest element s-au dezvoltat gradații pentru conținutul formelor mobile din sol: foarte scăzut - până la 4 mg, scăzut - 4-8 mg, mediu - 8-12 mg, crescut - 12-17 mg, ridicat - mai mult mai mult de 17 mg. potasiu schimbabil la 100 g de sol. Aciditatea solului - caracterizează conținutul de protoni de hidrogen din sol. Acest indicator este exprimat prin valoarea pH-ului.

Aciditatea solului afectează plantele nu numai prin efectul direct al protonilor toxici de hidrogen și al ionilor de aluminiu asupra rădăcinilor plantelor, ci și prin natura aportului de substanțe nutritive. Cationii de aluminiu se pot lega cu acidul fosforic, transformând fosforul într-o formă inaccesibilă plantelor.

Efectul negativ al acidității scăzute se reflectă în solul însuși. Când protonii deplasează hidrogenul din complexul absorbant al solului (AUC) al cationilor de calciu și magneziu, care stabilizează structura solului, granulele solului sunt distruse și structura se pierde.

Distingeți între aciditatea reală și potențială a solului. Aciditatea efectivă a solului se datorează excesului de concentrație de protoni de hidrogen asupra ionilor de hidroxil din soluția solului. Aciditatea potențială a solului include protoni de hidrogen legați de ASC. Pentru a evalua aciditatea potențială a solului, se determină pH-ul extractului de sare (pH KCl). În funcție de valoarea pH-ului KCl, aciditatea solului se distinge: până la 4 - foarte puternic acid, 4,1-4,5 - puternic acid, 4,6-5,0 - moderat acid, 5,1-5,5 - ușor acid, 5,6-6,0 este aproape de neutru și 6.0 este neutru.

Analiza solului pentru metale grele și analiza radiațiilor sunt clasificate ca analize rare.

Primind soluție de apă sol.

Soluțiile de substanțe conținute în sol sunt obținute în mai multe moduri, care, în principiu, pot fi împărțite în două grupe: - obținerea unei soluții de sol; - obținerea unui extract apos din sol. În primul caz, se obține umiditatea solului nelegată sau slab legată - cea care este conținută între particulele de sol și în capilarele solului. Aceasta este o soluție slab saturată, dar compoziția sa chimică este relevantă pentru o plantă, deoarece această umiditate spală rădăcinile plantelor și în ea are loc schimbul de substanțe chimice. În al doilea caz, compușii chimici solubili asociați cu particulele sale sunt spălate din sol. Producția de sare în extractul de apă depinde de raportul dintre sol și soluție și crește odată cu creșterea temperaturii soluției de extracție (până la anumite limite, deoarece o temperatură prea ridicată poate distruge orice substanță sau le poate transfera într-o stare diferită ) și o creștere a volumului soluției și a gradului de finețe a solului (până la anumite limite, deoarece particulele de praf prea fine pot face dificilă sau imposibilă extragerea și filtrarea soluției).

Soluția solului se obține folosind o serie de instrumente: presiune, centrifugare, deplasarea lichidului prin soluție nemiscibilă, metoda filtrării în vid și metoda lizimetrică.

Presarea se efectuează cu o probă de sol prelevată din câmp în condiții de laborator. Cu cât este nevoie de mai multe soluții, cu atât eșantionul ar trebui să fie mai mare sau cu atât este mai mare presiunea aplicată sau ambele.

Centrifugarea se efectuează la 60 rpm pentru o lungă perioadă de timp. Metoda este ineficientă și este potrivită pentru probele de sol cu ​​un conținut de umiditate apropiat de conținutul total de umiditate posibil al unui sol dat. Pentru solul suprauscat, această metodă nu se aplică.

Deplasarea umidității solului de către o substanță care nu se amestecă cu soluția solului face posibilă obținerea practic a întregii umidități a solului, inclusiv a umezelii capilare, fără utilizarea unui echipament sofisticat. Alcoolul sau glicerina se utilizează ca fluid care deplasează. Inconvenientul este că aceste substanțe, pe lângă densitatea lor mare, au o bună capacitate de extracție față de unii compuși (de exemplu, alcoolul extrage cu ușurință materia organică a solului), prin urmare, indicatorii supraestimați ai conținutului unui număr de substanțe pot fi obținute în comparație cu conținutul lor real în soluția solului. Metoda nu este potrivită pentru toate tipurile de sol.

În metoda filtrării sub vid, se creează un vid deasupra probei cu ajutorul unui vid, care depășește nivelul de tensiune al umidității solului. În acest caz, umiditatea capilară nu este extrasă, deoarece forțele de întindere din capilar sunt mai mari decât forțele de întindere ale suprafeței lichidului liber.

Metoda lizimetrică este utilizată pe teren. Metoda lizimetrică permite nu atât evaluarea umidității gravitaționale (adică umiditatea capabilă să se deplaseze prin straturile solului datorită forței gravitaționale - cu excepția umidității capilare), cât și compararea conținutului și migrării elementelor chimice ale solutia solului. Umiditatea liberă a solului este filtrată prin orizontul solului prin forțe gravitaționale către eșantionul situat pe suprafața solului.

Pentru a obține o imagine mai completă a compoziției chimice a solului, pregătiți un extract de sol. Pentru a o obține, o probă de sol este zdrobită, trecută printr-o sită cu celule cu diametrul de 1 mm, se adaugă apă într-un raport de masă de 1 parte de sol la 5 părți de bidistilat (purificat de orice impurități, degazat și deionizat) apă, pH 6,6 - 6,8, temperatura 20 0 C. Degazarea se efectuează pentru a elibera apa de impuritățile dioxidului de carbon gazos dizolvat, care, combinat cu unele substanțe, dă un precipitat insolubil, reducând acuratețea experimentului. Impuritățile altor gaze pot avea, de asemenea, un efect negativ asupra rezultatelor experimentului.

Pentru o cântărire mai precisă a probei, trebuie să se țină seama de umiditatea sa naturală, de câmp (pentru o probă proaspăt prelevată) sau higroscopică (pentru o probă uscată și depozitată). Determinat ca procent din masa eșantionului, conținutul de umiditate al acestuia este transformat în masă și adăugat la masa necesară. Porțiunea cântărită este plasată într-un balon uscat cu un volum de 500-750 ml, se adaugă apă. Balonul cu proba de sol și apa este bine oprit și agitat timp de două până la trei minute. Apoi soluția rezultată este filtrată printr-un filtru de hârtie pliat fără cenușă. Este important să nu existe vapori de acid volatil în cameră (este de preferat să lucrați la curent, unde soluțiile acide nu sunt depozitate). Înainte de filtrare, soluția cu solul este agitată bine, astfel încât particulele mici de sol să închidă porii cei mai mari ai filtrului și filtratul să fie mai transparent. Aproximativ 10 ml din filtratul inițial sunt aruncate deoarece conțin impurități din filtru. Filtrarea restului filtratului primar se repetă de mai multe ori. Lucrarea privind determinarea conținutului de substanțe chimice din extractul apos începe imediat după primirea acestuia, deoarece în timp au loc procese chimice care modifică alcalinitatea soluției, oxidabilitatea acesteia etc. Deja rata de filtrare poate arăta conținutul relativ relativ de săruri din soluție. Dacă extractul de apă este bogat în săruri, filtrarea va avea loc rapid și soluția se va dovedi transparentă, deoarece sărurile împiedică peptizarea coloizilor solului. Dacă soluția este săracă în săruri, filtrarea va fi lentă și nu de foarte bună calitate. În acest caz, este logic să filtrați soluția de mai multe ori, în ciuda vitezei reduse, deoarece cu filtrare suplimentară, calitatea extractului de apă crește datorită scăderii conținutului de particule de sol din acesta.

Metode pentru analiza cantitativă a extractelor sau a oricăror alte soluții obținute în cursul analizei solului.

În majoritatea cazurilor, interpretarea rezultatelor analizei solului nu depinde de metoda de măsurare. În analiza chimică a solurilor, poate fi utilizată aproape oricare dintre metodele disponibile pentru analiști. În acest caz, fie valoarea căutată direct a indicatorului este măsurată, fie valoarea legată funcțional de acesta. Principalele secțiuni ale chimiei. analiza solurilor: analiza brută sau elementară - vă permite să aflați conținutul total de C, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, P, S, K, Na, Mn, Ti și alte elemente din sol; analiza extractului de apă (baza pentru studiul solurilor saline) - oferă o idee despre conținutul de substanțe solubile în apă din sol (sulfați, cloruri și carbonați de calciu, magneziu, sodiu etc.); determinarea capacității de absorbție a solului; identificarea aprovizionării cu sol nutrienți- stabiliți cantitatea de solubile ușor (mobile), asimilate de plante compuși de azot, fosfor, potasiu etc. Se acordă multă atenție studiului compoziției fracționate a materiei organice a solului, a formelor de compuși ai principalelor componente ale solului, inclusiv microelemente.

În practica de laborator a analizei solului, se folosesc metode chimice și instrumentale clasice. Folosind metode chimice clasice, puteți profita la maximum rezultate exacte... Eroarea relativă de determinare este de 0,1-0,2%. Eroarea majorității metodelor instrumentale este mult mai mare - 2-5%

Dintre metodele instrumentale în analiza solului, cele mai electrice și cele spectroscopice sunt cele mai utilizate. Dintre metodele electrochimice, sunt utilizate metodele potențiometrice, conductometrice, coulometrice și voltammetrice, inclusiv toate soiurile moderne de polarografie.

Pentru a evalua solul, rezultatele analizelor sunt comparate cu nivelurile optime ale conținutului elementelor, stabilite experimental pentru un anumit tip de sol și testate în condiții de producție, sau cu datele disponibile în literatura de specialitate privind furnizarea de soluri cu macro și microelemente, sau cu MPC a elementelor studiate în sol. După aceea, se face o concluzie cu privire la starea solului, se fac recomandări privind utilizarea acestuia, se calculează dozele de ameliorante, îngrășăminte minerale și organice pentru recolta planificată.

La alegerea unei metode de măsurare, caracteristicile proprietăților chimice ale solului analizat, natura indicatorului, precizia necesară pentru determinarea nivelului acestuia, posibilitățile metodelor de măsurare și fezabilitatea măsurătorilor necesare în condițiile experimentului sunt luat in considerare. La rândul său, precizia măsurării este determinată de scopul studiului și de variabilitatea naturală a proprietății studiate. Precizia este o caracteristică colectivă a unei metode care evaluează corectitudinea și reproductibilitatea rezultatelor analizei obținute.

Raportul nivelurilor unor elemente chimice din soluri.

Diferitele niveluri de conținut și diferite proprietăți chimice ale elementelor nu fac întotdeauna recomandabilă utilizarea aceleiași metode de măsurare pentru a cuantifica întregul set de elemente necesare.

În analiza elementară (brută) a solurilor, se utilizează metode cu limite de detectare diferite. Pentru a determina elementele chimice, al căror conținut depășește zecimi la sută, este posibil să se utilizeze metode clasice de analiză chimică - gravimetrică și titrimetrică.

Diferitele proprietăți ale elementelor chimice, nivelurile diferite ale conținutului lor, necesitatea de a determina diferiți indicatori ai stării chimice a unui element din sol fac utilizarea necesară metode de măsurare cu limite de detectare diferite.

Aciditatea solului

Determinarea răspunsului solului este una dintre cele mai frecvente analize atât în ​​cercetarea teoretică, cât și în cea aplicată. Cea mai completă imagine a proprietăților acide și bazice ale solurilor se formează cu măsurarea simultană a mai multor indicatori, inclusiv aciditatea sau alcalinitatea titrabilă - factorul de capacitate și pH - factorul de intensitate. Factorul de capacitate caracterizează conținutul total de acizi sau baze din soluri, capacitatea de tamponare a solurilor, stabilitatea reacției în timp și în raport cu influențele externe depind de acesta. Factorul de intensitate caracterizează puterea acțiunii instantanee a acizilor sau bazelor asupra solului și plantelor; fluxul de minerale în plante într-o anumită perioadă de timp depinde de acesta. Acest lucru permite o evaluare mai corectă a acidității solului, întrucât în ​​acest caz se ia în considerare cantitatea totală de ioni de hidrogen și aluminiu prezenți în sol în stări libere și absorbite.Aciditatea reală (pH) este determinată potențiometric. Aciditatea potențială este determinată prin transformarea ionilor de hidrogen și aluminiu în soluție atunci când se prelucrează solul cu un exces de săruri neutre (KCl):

Cantitatea de acid clorhidric liber format este evaluată în funcție de aciditatea schimbabilă a solului. Unii dintre ionii H + rămân în stare absorbită (HCl puternic format ca urmare a p-irisului se disociază complet și excesul de H + liber din soluție împiedică deplasarea lor completă din PPC). Partea mai puțin mobilă a ionilor H + poate fi transferată în soluție numai prin tratarea ulterioară a solului cu soluții de săruri alcaline hidrolitic (CH 3 COONa).

Aciditatea hidrolitică a solului este evaluată după cantitatea de acid acetic liber format. În acest caz, ionii de hidrogen trec cel mai complet în soluție (sunt deplasați din PPC), deoarece acidul acetic rezultat leagă ferm ionii de hidrogen și reacția se deplasează spre dreapta până la deplasarea completă a ionilor de hidrogen din PPC. Valoarea acidității hidrolitice este egală cu diferența dintre rezultatele obținute la tratarea solului cu CH 3 COONa și KCl. În practică, rezultatul obținut prin tratarea solului cu CH3 COONa este luat ca valoare a acidității hidrolitice.

Aciditatea solului este determinată nu numai de ioni de hidrogen, ci și de aluminiu:

Hidroxidul de aluminiu precipită, iar sistemul nu este practic diferit de cel care conține numai ioni de hidrogen absorbiți. Dar chiar dacă AlCl% rămâne în soluție, atunci în timpul titrării

АlСl 3 + 3 NaOH = А (ОН) 3 + 3 NaCl

care echivalează cu o reacție

3 НСl + 3 NaOH = 3 NaCl + 3 Н 2 O. Ionii de aluminiu absorbiți sunt, de asemenea, deplasați atunci când solul este tratat cu o soluție de CH 3 COONa. În acest caz, tot aluminiul deplasat trece în precipitat sub formă de hidroxid.

Conform gradului de aciditate, determinat în extractul de sare 0,1N. KKCl potențiometric, solurile sunt împărțite în:

Determinarea pH-ului, a acidității schimbabile și a dispozitivului mobilaluminiu conform lui Sokolov

Determinarea acidității schimbabile se bazează pe deplasarea ionilor de hidrogen și aluminiu 1,0 N din PPC. Soluție KKCl:

Acidul rezultat este titrat cu alcali și se calculează aciditatea schimbabilă, datorită sumei ionilor de hidrogen și aluminiu. Al se precipită cu soluție de NaF 3,5%.

Titrarea repetată a soluției vă permite să determinați aciditatea datorată numai ionilor de hidrogen.

Diferența dintre datele primei și celei de-a doua titrări este utilizată pentru a calcula conținutul de aluminiu din sol.

Progresul analizei

1. Pe o balanță tehnică, luați o porțiune cântărită de 40 g de sol uscat la aer folosind metoda eșantionului mediu.

2. Se transferă proba într-un balon conic cu o capacitate de 150-300 ml.

3. Adăugați 100 ml 1,0 N din buretă. KCl (pH 5,6-6,0).

4. Agitați pe rotator 1 oră sau agitați 15 minute. și pleacă peste noapte.

5. Se filtrează printr-o pâlnie cu hârtie plisată uscată, aruncând prima porție de filtrat.

6. În filtrat, determinați valoarea pH-ului potențial.

7. Pentru a determina aciditatea schimbabilă, pipetați 25 ml de filtrat într-un balon Erlenmeyer de 100 ml.

8. Se fierbe filtratul pe un arzător sau pe o placă fierbinte timp de 5 minute. clepsidră pentru îndepărtarea dioxidului de carbon.

9. Se adaugă 2 picături de fenolftaleină la filtrat și se titrează cu o soluție fierbinte de 0,01 sau 0,02 N. soluție alcalină (KOH sau NaOH) la o culoare roz stabilă - prima titrare.

10. Într-un alt balon Erlenmeyer, se iau 25 ml de filtrat cu o pipetă, se fierbe timp de 5 minute, se răcește într-o baie de apă la temperatura camerei.

11. Pipetați 1,5 ml soluție de fluorură de sodiu 3,5% în filtratul răcit, amestecați.

12. Se adaugă 2 picături de fenolftaleină și se titrează cu 0,01 sau 0,02 N. soluție alcalină până la culoare ușor roz - a doua titrare.

Plată

1. Aciditate schimbabilă datorită ionilor de hidrogen și aluminiu (conform rezultatelor primei titrări) în meq la 100 g de sol uscat:

unde: P - diluare 100/25 = 4; H este greutatea solului în grame; K este coeficientul umidității solului; ml KOH - cantitatea de alcali utilizată pentru titrare; n. KOH - normalitate alcalină.

2 Calculul acidității datorat ionilor de hidrogen este același, dar conform rezultatelor celei de-a doua titrări, după depunerea aluminiului.

* La determinarea acestor indicatori în solul umed, procentul de umiditate este determinat simultan.

Reactivi

1. Soluția 1 n. KCl, 74,6 g de calitate chimică pură. Se dizolvă KCl în 400-500 ml apă distilată, se transferă într-un balon volumetric de 1 L și se aduce la semn. PH-ul reactivului trebuie să fie de 5,6-6,0 (verificați înainte de a începe analiza - dacă este necesar, setați valoarea dorită a pH-ului adăugând o soluție de 10% KOH)

2. 0,01 sau 0,02 n. o soluție de KOH sau NaOH este preparată dintr-o probă de reactiv sau fixanal.

3. Soluție 3,5% de fluorură de sodiu, preparată în apă distilată fără CO 2 (fierbeți apă distilată, evaporându-se la 1/3 din volumul inițial).

Metode de determinare a poluanților prioritari în soluri

Separat, având în vedere urgența și importanța problemei, ar trebui menționată necesitatea analizei metalelor grele din soluri. Detectarea poluării solului cu metale grele se realizează prin metode directe de prelevare a probelor de sol în teritoriile studiate și analiza lor chimică. De asemenea, sunt utilizate o serie de metode indirecte: evaluarea vizuală a stării fitogenezei, analiza distribuției și comportamentului speciilor - indicatori între plante, nevertebrate și microorganisme. Se recomandă prelevarea de probe de soluri și vegetație de-a lungul razei de la sursa de poluare, luând în considerare vânturile predominante de-a lungul traseului de 25-30 km lungime. Distanța de la sursa de poluare pentru a dezvălui halo de poluare poate varia de la sute de metri la zeci de kilometri. Determinarea nivelului de toxicitate al metalelor grele nu este ușoară. Pentru solurile cu texturi diferite și conținut de materie organică, acest nivel nu va fi același. MPC propus pentru mercur este de 25 mg / kg, arsenic - 12-15, cadmiu - 20 mg / kg. Au fost stabilite unele concentrații distructive ale unui număr de metale grele din plante (g / milion): plumb - 10, mercur - 0,04, crom - 2, cadmiu - 3, zinc și mangan - 300, cupru - 150, cobalt - 5, molibden și nichel - 3, vanadiu - 2. Cadmiu... În soluțiile de soluri acide, este prezent în formele Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, soluri alcaline - Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3. Ionii de cadmiu (Cd 2+) reprezintă 80-90% din cantitatea totală în soluție, cu excepția acelor soluri care sunt contaminate cu cloruri și sulfați. În acest caz, 50% din cantitatea totală de cadmiu este CdCl + și CdSO4. Cadmiul este predispus la bioconcentrare activă, ceea ce duce în scurt timp la excesul său în concentrații biodisponibile. Astfel, cadmiul, în comparație cu alte metale grele, este cel mai puternic toxic pentru sol. Cadmiul nu-și formează propriile sale minerale, dar este prezent sub formă de impurități, cea mai mare parte din sol este reprezentat de forme schimbabile (56-84%). Cadmiul nu se leagă practic de substanțele humice. Conduce. Solurile sunt caracterizate de forme de plumb mai puțin solubile și mai puțin mobile în comparație cu cadmiul. Conținutul acestui element în formă solubilă în apă este de 1,4%, în formă schimbabilă - 10% din brut; mai mult de 8% din plumb este asociat cu materie organică, cea mai mare parte a acestei cantități este fulgerată. 79% din plumb este asociat cu componenta minerală a solului. Concentrațiile de plumb în solurile din regiunile de fundal ale lumii sunt de 1-80 mg / kg. Rezultatele multor ani de cercetare mondială au arătat un conținut mediu de plumb în soluri de 16 mg / kg. Mercur. Mercurul este cel mai toxic element din ecosistemele naturale. Ionul Hg 2+ poate fi prezent sub formă de compuși organomercurici individuali (metil-, fenil-, etilmercur etc.). Ionii Hg 2+ și Hg + pot fi legați de minerale ca parte a rețelei lor cristaline. La valori scăzute ale pH-ului suspensiei solului, cea mai mare parte a mercurului este absorbită de materia organică și, odată cu creșterea pH-ului, crește cantitatea de mercur legată de mineralele solului.

Plumb și cadmiu

Pentru a determina conținutul de plumb și cadmiu din obiecte mediul natural La nivel de fond, cea mai utilizată metodă este spectrofotometria de absorbție atomică (AAS). Metoda AAS se bazează pe atomizarea analitului transferat în soluție într-o celulă de grafit într-o atmosferă de gaz inert și absorbția liniei de rezonanță a spectrului de emisie al lămpii cu catod gol a metalului corespunzător. Absorbția plumbului este măsurată la o lungime de undă de 283,3 nm, cadmiul la o lungime de undă de 228,8 nm. Soluția analizată trece prin etapele de uscare, cenușare și atomizare într-o celulă de grafit folosind încălzirea la temperatură ridicată prin curent electric într-un flux de gaz inert. Absorbția liniei de rezonanță a spectrului de emisie al lămpii cu un catod gol al elementului corespunzător este proporțională cu conținutul acestui element din probă. Cu atomizarea electrotermală într-o cuvă de grafit, limita de detecție pentru plumb este de 0,25 ng / ml, cadmiul este de 0,02 ng / ml.

Probele de sol solid sunt transferate în soluție după cum urmează: 5 g de sol uscat la aer se pun într-o ceașcă de cuarț, se toarnă 50 ml de acid azotic concentrat, evaporat cu atenție la un volum de aproximativ 10 ml, 2 ml de 1N. soluție de acid azotic. Proba este răcită și filtrată. Filtratul este diluat la 50 ml cu apă bidistilată într-un balon volumetric. O alicotă a eșantionului de 20 μl este introdusă într-o cuvă de grafit cu o micropipetă și se măsoară concentrația elementului.

Mercur

Cea mai selectivă și extrem de sensibilă metodă pentru determinarea conținutului de mercur din diferite obiecte naturale este metoda de absorbție atomică a vaporilor reci. Probele de sol sunt mineralizate și dizolvate cu un amestec de acizi sulfurici și nitrici. Soluțiile rezultate sunt analizate prin absorbție atomică. Mercurul în soluție este redus la mercur metalic și, cu ajutorul unui aerator, vaporii de mercur sunt alimentați direct în celula spectrofotometrului de absorbție atomică. Limita de detecție este de 4 μg / kg.

Măsurătorile se efectuează după cum urmează: echipamentul este pus în funcțiune, microprocesorul este pornit, o probă dizolvată de 100 ml este turnată în probă, apoi se adaugă 5 ml de soluție de clorură de staniu 10% și un aerator cu dop pe secțiunea subțire se introduce imediat. Se înregistrează citirea maximă a spectrofotometrului, în funcție de care se calculează concentrația.

2. Analiza plantelor

Analiza plantelor vă permite să rezolvați următoarele probleme.

1. Investigați transformarea macro- și microelementelor din sistem sol - planta- îngrășăminte pentru diferite moduri de creștere a plantelor.

2. Determinați conținutul principalilor biocomponenți din obiectele vegetale și furaje: proteine, grăsimi, carbohidrați, vitamine, alcaloizi și conformitatea conținutului acestora cu normele și standardele acceptate.

3. Evaluează gradul de adecvare a plantelor pentru consumator (nitrați, metale grele, alcaloizi, toxici).

Eșantionarea plantelor

Selectarea unui eșantion de plantă este o etapă crucială a muncii, necesită anumite abilități și experiență. Erorile de eșantionare și pregătirea pentru analiză nu sunt compensate prin prelucrarea analitică de înaltă calitate a materialului colectat. Baza în selectarea eșantioanelor de plante în agro- și biocenoze este metoda eșantionului mediu. Pentru ca eșantionul mediu să reflecte starea întregului set de plante, se iau în considerare macro- și microrelieful, condițiile hidrotermale, uniformitatea și densitatea plantelor și caracteristicile lor biologice.

Probele de plante sunt prelevate pe timp uscat, dimineața, după ce s-a uscat roua. Când studiați procesele metabolice din plante în dinamică, aceste ore sunt observate pe tot parcursul sezonului de creștere.

Distingeți între culturile de însămânțare continuă: grâu, ovăz, orz, cereale, ierburi etc. și culturi în rânduri: cartofi, porumb, sfeclă etc.

Pentru culturile solide de însămânțare, 5-6 parcele cu o dimensiune de 0,25-1,00 m 2 sunt alocate uniform în parcela experimentală, plantele din parcela sunt cosite la o înălțime de 3-5 cm. Volumul total de material luat este un probă combinată. După medierea cu atenție a acestei probe, luați o probă medie de 1 kg. Eșantionul mediu este cântărit și apoi se analizează compoziția botanică, se iau în considerare buruienile și plantele bolnave, care sunt excluse din eșantion.

Plantele sunt împărțite în organe cu greutate în eșantion de frunze, tulpini, urechi, flori, urechi. Plantele tinere nu se diferențiază prin organe și sunt fixate în întregime. Pentru culturile în rânduri, în special culturile cu tulpină înaltă, cum ar fi porumbul, floarea-soarelui etc. proba combinată este alcătuită din 10-20 plante de dimensiuni medii luate de-a lungul diagonalei parcelei sau alternativ în rânduri neadiacente.

La selectarea culturilor de rădăcini, 10-20 de plante de dimensiuni medii sunt dezgropate, curățate de sol, uscate, cântărite, organele supraterane sunt separate și rădăcinile sunt cântărite.

Eșantionul mediu se face ținând cont de mărimea tuberculilor, urechilor, coșurilor etc. Pentru a face acest lucru, materialul este sortat vizual în mari, medii, mici și, în consecință, participarea fracțională a fracției este o probă medie. În culturile cu tulpini mari, eșantionul poate fi calculat în medie datorită disecției longitudinale a întregii plante de sus în jos.

Criteriul pentru evaluarea eșantionării corecte este convergența rezultatelor analizei chimice în determinări paralele. Rata reacțiilor chimice în probele de plante prelevate în timpul sezonului de creștere activă este mult mai mare decât în ​​multe obiecte analizate. Datorită activității enzimelor, continuă procesele biochimice, ca urmare a cărora are loc descompunerea substanțelor precum amidonul, proteinele, acizii organici și în special vitaminele. Sarcina cercetătorului este de a minimiza timpul de la prelevarea unui eșantion până la analiza sau fixarea materialului vegetal. O scădere a ratei reacțiilor poate fi realizată prin lucrul cu plante proaspete la rece într-o cameră climatică (+ 4 ° C), precum și depozitarea scurtă într-un frigider de uz casnic. În materialul vegetal proaspăt la umiditate naturală, se determină formele solubile în apă de proteine, carbohidrați, enzime, potasiu, fosfor, se determină conținutul de nitrați și nitriți. Cu o mică marjă de eroare, aceste determinări pot fi efectuate în probe de plante după uscare prin congelare.

În probele fixe uscate la aer, se determină toți macronutrienții, adică compoziția de cenușă a plantelor, conținutul total de proteine, carbohidrați, grăsimi, fibre, substanțe pectinice. Uscarea probelor de plante la o greutate absolut uscată pentru analiză este inacceptabilă, deoarece solubilitatea și proprietățile fizico-chimice ale multor compuși organici sunt perturbate și apare denaturarea ireversibilă a proteinelor. Când se analizează proprietățile tehnologice ale oricăror obiecte, este permisă uscarea la o temperatură de cel mult 30 ° C. Temperaturile ridicate modifică proprietățile complexelor proteine-carbohidrați din plante și distorsionează rezultatele determinării.

Fixarea materialului vegetal

Conservarea substanțelor organice și a cenușii în probele de plante în cantități apropiate de starea lor naturală se realizează datorită fixării. Se utilizează fixarea temperaturii și liofilizarea. În primul caz, stabilizarea compoziției plantelor se realizează datorită inactivării enzimelor, în al doilea - datorită sublimării, în timp ce enzimele plantelor rămân în stare activă, proteinele nu se denaturează. Fixarea temperaturii materialului vegetal se efectuează într-un cuptor de uscare. Materialul vegetal este plasat în pungi de hârtie kraft și încărcat într-un cuptor preîncălzit la 105-110 ° C. După încărcare, mențineți o temperatură de 90-95 ° C timp de 10-20 de minute, în funcție de proprietățile materialului vegetal. Cu acest tratament de temperatură datorat vaporilor de apă, enzimele plantelor sunt inactivate. La sfârșitul fixării, materialul vegetal trebuie să fie umed și letargic, în timp ce ar trebui să-și păstreze culoarea. Uscarea suplimentară a probei se efectuează cu acces la aer în saci deschiși la o temperatură de 50-60 ° C timp de 3-4 ore. Temperatura și intervalele de timp specificate nu trebuie depășite. Încălzirea prelungită la temperaturi ridicate duce la descompunerea termică a multor substanțe care conțin azot și caramelizarea carbohidraților vegetali. Exemplare de plante cu un conținut ridicat de apă - rădăcini, fructe, fructe de pădure etc. împărțit în segmente astfel încât părțile periferice și centrale ale fătului să fie incluse în analiză. Setul de segmente pentru eșantion este alcătuit din segmente de fructe sau tuberculi mari, mijlocii și mici, în proporțiile lor respective în recoltă. Segmentele probei medii sunt zdrobite și fixate în cuve emailate. Dacă probele sunt voluminoase, atunci partea aeriană a plantelor este zdrobită imediat înainte de fixare și închisă rapid în saci. Dacă se presupune că probele conțin doar un set de elemente chimice, acestea pot fi uscate mai degrabă decât fixate la temperatura camerei. Este mai bine să uscați materialul vegetal într-un termostat la o temperatură de 40-60 0 С, deoarece la temperatura camerei masa poate putrezi și poate fi contaminată cu particule de praf din atmosferă. Probele de cereale și semințe nu sunt supuse fixării temperaturii, dar sunt uscate la o temperatură care nu depășește 30 ° C. Liofilizarea materialului vegetal (uscarea prin sublimare) se bazează pe evaporarea gheții ocolind faza lichidă. Uscarea materialului în timpul liofilizării se efectuează după cum urmează: materialul vegetal selectat este înghețat la o stare solidă, umplând proba cu azot lichid. Apoi proba este plasată într-un liofilizator, unde este uscată la temperatură scăzută și în condiții de vid. În acest caz, umiditatea este absorbită de un desicant special (reactiv), care este utilizat ca silicagel, clorură de calciu etc. Uscarea prin congelare inhibă procesele enzimatice, dar enzimele în sine sunt păstrate.

Măcinarea probelor de plante și depozitarea acestora.

Măcinarea plantelor se efectuează în stare uscată la aer. Viteza de măcinare crește dacă probele sunt pre-uscate într-un termostat. Absența umezelii higroscopice în ele este determinată vizual: tulpinile fragile și frunzele care se rup ușor în mâini sunt cel mai potrivit material pentru măcinare

Pentru măcinarea probelor în vrac cu o greutate mai mare de 30 g, se folosesc mori de laborator, pentru măcinarea eșantioanelor mici, se folosesc râșnițe de cafea de uz casnic. În cantități foarte mici, probele de plante sunt măcinate într-un mortar de porțelan și apoi trecute printr-o sită. Materialul zdrobit este cernut printr-o sită. Diametrul găurii depinde de specificul analizei: de la 1 mm la 0,25 mm. O parte din materialul care nu a trecut prin sită este refăcută într-o moară sau într-un mortar. „Aruncarea” materialului vegetal nu este permisă deoarece acest lucru modifică compoziția eșantionului mediu. Cu un volum mare de eșantioane măcinate, volumul poate fi redus trecând de la un eșantion mediu de laborator la un eșantion mediu analitic, greutatea acestuia din urmă este de 10-50 g, iar pentru cereale de cel puțin 100 g. Selecția se face prin încadrare . Răspândiți proba de laborator uniform pe hârtie sau sticlă într-un cerc sau pătrat. Spatulă este împărțită în pătrate mici (1-3 cm) sau segmente. Materialul din pătrate neadiacente este preluat într-un eșantion analitic.

Determinarea diferitelor substanțe din materialul vegetal

Determinarea formelor de carbohidrați solubili în apă

Conținutul de carbohidrați și diversitatea acestora sunt determinate de speciile de plante, faza de dezvoltare și factorii de mediu abiotici și variază foarte mult. Există metode cantitative pentru determinarea monozaharidelor: chimice, polarimetrice. Determinarea polizaharidelor din plante se realizează prin aceleași metode, dar, mai întâi, legătura de oxigen (-O-) a acestor compuși este distrusă în procesul de hidroliză acidă. Una dintre principalele metode de determinare, metoda Bertrand, se bazează pe extracția carbohidraților solubili din materialul vegetal cu apă fierbinte distilată. Într-o parte a filtratului, monozaharidele sunt determinate, în cealaltă - după hidroliză cu acid clorhidric - di- și trizaharide, care se descompun în glucoză

Determinarea potasiului, fosforului, azotului este bazat pe reacții de hidroliză și oxidare a substanțelor organice ale plantelor cu oxidanți puternici (un amestec de sulfuric și acid cloric). Principalul agent oxidant este acidul percloric (HClO 4). Substanțele organice fără azot sunt oxidate în apă și dioxid de carbon, eliberând elemente de cenușă sub formă de oxizi. Compușii organici care conțin azot sunt hidrolizați și oxidați la apă și dioxid de carbon, eliberând azot sub formă de amoniac, care este imediat legat de acid sulfuric. Astfel, soluția conține elemente de cenușă sub formă de oxizi și azot sub formă de sulfat de amoniu și sare de amoniu a acidului percloric. Metoda elimină pierderea de azot, fosfor și potasiu sub forma oxizilor lor, deoarece materia vegetală este expusă la o temperatură de 332 ° C. Acesta este punctul de fierbere al acidului sulfuric; acidul percloric are un punct de fierbere mult mai scăzut - 121 ° C.

Definițieconținut de nitrați și nitriți... Plantele acumulează nitrați și nitriți în cantități mari. Acești compuși sunt toxici pentru oameni și animale, în special nitriți, a căror toxicitate este de 10 ori mai mare decât nitrații. Nitriții la oameni și animale transformă fierul feros al hemoglobinei în fier feric. Metemoglobina rezultată este incapabilă să transporte oxigen. Este necesar un control strict asupra conținutului de nitrați și nitriți din produsele vegetale. Au fost dezvoltate o serie de metode pentru a determina conținutul de nitrați din plante. Cea mai răspândită este metoda expresă ionometrică. Nitrații sunt extrasați cu o soluție de aluminiu de potasiu cu măsurarea ulterioară a concentrației de nitrați din soluție folosind un electrod ion-selectiv. Sensibilitatea metodei este de 6 mg / dm 3. Limita de determinare a nitraților într-o probă uscată este de 300 ml -1, într-o probă umedă - 24-30 ml -1. Să ne gândim mai detaliat la analiza azotului total din plante.

Determinarea azotului total conform Kbeldal

Un conținut mai mare de azot este observat în organele generative, în special în cereale, iar concentrația sa este mai mică în frunze, tulpini, rădăcini, rădăcini și foarte puțin în paie. Azotul total dintr-o plantă este reprezentat de două forme: azot proteic și azot al compușilor neproteici. Acesta din urmă include azotul, care face parte din amide, aminoacizi liberi, nitrați și amoniac.

Conținutul de proteine ​​din plante este determinat de cantitatea de azot proteic. Conținutul de azot proteic (în procente) este înmulțit cu un factor de 6,25 în analiza organelor vegetative și a culturilor de rădăcini și cu 5,7 în analiza boabelor. Ponderea formelor de azot neproteice reprezintă 10-30% din totalul azotului în organele vegetative și nu mai mult de 10% în boabe. Conținutul de azot neproteic până la sfârșitul sezonului de creștere scade, prin urmare, în condiții industriale, ponderea acestuia este neglijată. În acest caz, se determină azotul total (în procente) și conținutul său este transformat în proteină. Acest indicator se numește „proteină brută” sau proteină. Principiul metodei... O probă de material vegetal este cenușată într-un balon Kjeldahl cu acid sulfuric concentrat în prezența unuia dintre catalizatori (seleniu metalic, peroxid de hidrogen, acid percloric etc.). Temperatura de cenușă este de 332 ° C. În procesul de hidroliză și oxidare a materiei organice, azotul din balon rămâne în soluție sub formă de sulfat de amoniu.

Amoniacul este îndepărtat prin distilare într-un aparat Kjeldahl când soluția este încălzită și fiartă.

Într-un mediu acid, nu există disociere hidrolitică a sulfatului de amoniu, presiunea parțială a amoniacului este zero. Într-un mediu alcalin, echilibrul este deplasat și în soluție se formează amoniac, care se evaporă ușor atunci când este încălzit.

2NH 4 OH = 2NH 3 * 2H 2 0.

Amoniacul nu se pierde, dar trece prin frigider mai întâi sub formă de gaz și apoi, prin condensare, cade în receptor cu acid sulfuric titrat și se leagă cu acesta, formând din nou sulfat de amoniu:

2NH 3 + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 S0 4.

Un exces de acid, care nu este asociat cu amoniac, este titrat cu un alcalin cu o normalitate stabilită exact folosind un indicator combinat sau metilroth.

Progresul analizei

1. Pe o balanță analitică, luați o cantitate cântărită de material vegetal? 0,3-0,5 ± 0 0001 g folosind o eprubetă (prin diferența dintre greutatea eprubetei cu proba și greutatea eprubetei cu reziduuri de material ) și punând pe capătul eprubetei un eprubet de cauciuc de 12-15 cm, coborâți cu atenție proba până la fundul balonului Kjeldahl. Se toarnă 10-12 ml de acid sulfuric concentrat (d = 1,84) în balon cu un cilindru mic. Cenușarea uniformă a materialului vegetal începe deja la temperatura camerei, deci este mai bine să lăsați probele umplute cu acid peste noapte.

2. Puneți baloanele pe o sobă electrică și efectuați arderea treptată, mai întâi la foc mic (puneți azbest), apoi la mare, agitând ușor periodic. Când soluția devine omogenă, adăugați catalizatorul (câteva cristale de seleniu sau câteva picături de peroxid de hidrogen) și continuați să ardeți până când soluția este complet decolorată.

Catalizatori... Utilizarea catalizatorilor contribuie la creșterea punctului de fierbere al acidului sulfuric și la accelerarea cenușii. Diferite modificări ale metodei Kjeldahl utilizează mercur metalic și seleniu, sulfat de potasiu, sulfat de cupru și peroxid de hidrogen. Nu se recomandă utilizarea acidului percloric ca catalizator pentru combustie singură sau în amestec cu acid sulfuric. Rata de oxidare a materialului este asigurată în acest caz nu datorită creșterii temperaturii, ci datorită evoluției rapide a oxigenului, care este însoțită de pierderi de azot în timpul cenușării.

3. Distilarea amoniacului... După sfârșitul arderii, balonul Kjeldahl este răcit și apa distilată este turnată cu grijă în el de-a lungul pereților, conținutul este amestecat și gâtul balonului este clătit. Prima porție de apă este turnată până la gât și transferată cantitativ într-un balon cu fund rotund de 1 litru. Balonul Kjeldahl este spălat de încă 5-6 ori cu porțiuni mici de apă distilată fierbinte, turnând de fiecare dată apa de spălare într-un balon de dezlipit. Umpleți balonul de dezlipire cu apă de spălare la 2/3 din volum și adăugați 2-3 picături de fenolftaleină. O cantitate mică de apă face dificilă vaporizarea în timpul distilării, iar o cantitate mare poate provoca transferul de apă clocotită la frigider.

4. Într-un balon sau pahar conic cu o capacitate de 300-400 ml (receptor) se toarnă dintr-o buretă 25-30 ml 0,1 N. H 2 SO 4 (cu un titru stabilit cu precizie), adăugați 2-3 picături de indicator metilroth sau reactiv Groak (culoare violet). Vârful tubului condensatorului este scufundat în acid. Balonul de decapare este plasat pe încălzitor și conectat la frigider, verificând etanșeitatea conexiunii. Pentru distrugerea sulfatului de amoniu și a amoniacului, se utilizează o soluție alcalină de 40%, luată într-un volum de patru ori mai mare decât volumul de acid sulfuric concentrat luat în timpul arderii probei

Documente similare

    Esența chimiei agronomice. Caracteristicile solului, sistemul de indicatori ai compoziției chimice, principiile de determinare și interpretare. Metode de determinare a poluanților prioritari. Analiza plantelor. Determinarea tipurilor și formularelor îngrășăminte minerale.

    termen de hârtie, adăugat 25.03.2009

    Metode de clasificare a îngrășămintelor. Caracteristici de depozitare și manipulare a îngrășămintelor minerale, cerințe pentru calitatea acestora. Etichetarea obligatorie a îngrășămintelor minerale. Calculul dozelor de îngrășăminte minerale pentru substanța activă. Tehnica fertilizării.

    tutorial, adăugat 15.06.2010

    Monitorizare, clasificare a solului. Metodă de determinare a umidității higroscopice a solului, aciditate schimbabilă. Determinarea alcalinității totale și a alcalinității datorate ionilor de carbonat. Determinarea complexometrică a conținutului brut de fier în soluri.

    sarcină adăugată la 11/09/2010

    Metode de determinare a fierului în soluri: absorbție atomică și complexometrică. Raportul grupurilor de compuși ai fierului în diferite soluri. Metode pentru determinarea formelor mobile de fier folosind tiocianat de amoniu. Soluții standard pentru analiză.

    test, adăugat 12/08/2010

    Substanțe, în principal săruri, care conțin substanțe nutritive necesare plantelor. Îngrășăminte cu azot, fosfor și potasiu. Valoarea și utilizarea tuturor factorilor care determină efectul ridicat al îngrășămintelor, luând în considerare condițiile agrometeorologice.

    rezumat adăugat 24.12.2013

    Compoziția și proprietățile principalelor îngrășăminte cu azot... Îngrășăminte cu potasiu, caracteristicile lor. Turba Highland, Lowland și de tranziție. Importanța producției de îngrășăminte minerale în economia țării. Procesul tehnologic producție. Protectia mediului.

    hârtie de termen, adăugată 16.12.2015

    O revizuire a dezvoltării metodei pentru determinarea azotului în oțel. Caracteristicile sistemului de analiză a azotului metalic lichid al sistemului nitris multi-laborator. Caracteristicile vârfului sondei Nitris scufundat în oțel lichid. Analiza etapelor ciclului de măsurare a azotului.

    test, adăugat 05/03/2015

    rezumat, adăugat 23.01.2010

    caracteristici generaleîngrășăminte minerale. Schema tehnologică pentru producerea azotatului de amoniu la SA "Acron". Elaborarea materialului și echilibrul termic... Determinarea temperaturii procesului, a concentrației finale de nitrați; proprietățile produsului.

    raport de practică, adăugat 30.08.2015

    Caracteristici ale măsurării compoziției substanțelor și materialelor. Descrierea detaliată a tehnicilor de determinare a concentrației necunoscute în metodele instrumentale de analiză. Interpretarea generalizată a analizei fizice și chimice ca disciplină științifică independentă.

Vă îndoiți de autenticitatea medicamentului achiziționat? Medicamentele obișnuite au încetat brusc să ajute, după ce și-au pierdut eficacitatea? Aceasta înseamnă că merită efectuată o analiză completă a acestora - un examen farmaceutic. Acesta va ajuta la stabilirea adevărului și la identificarea unui fals cât mai curând posibil.

Dar unde să comanzi un studiu atât de important? În laboratoarele de stat, gama completă de analize poate dura săptămâni sau chiar luni și nu se grăbesc să colecteze coduri sursă. Cum să fii? Merită să contactați ANO „Centrul de expertiză chimică”. Aceasta este o organizație care a reunit profesioniști care își pot confirma calificările cu o licență.

Ce este expertiza farmaceutică

Cercetarea farmacologică este un complex de analize menite să stabilească compoziția, compatibilitatea ingredientelor, tipul, eficacitatea și direcția medicamentului. Toate acestea sunt necesare la înregistrarea medicamentelor noi și la reînregistrarea celor vechi.

De obicei, cercetarea constă în mai multe etape:

  • Studiul materiilor prime în producția și analiza chimică a plantelor medicinale.
  • Metoda de micro-sublimare sau izolarea și analiza substanțelor active din materialele vegetale.
  • Analiza și compararea calității cu standardele actuale stabilite de Ministerul Sănătății.

Cercetarea medicamentelor este un proces complex și minuțios, cu sute de cerințe și reglementări care trebuie respectate. Nu orice organizație are dreptul să o desfășoare.

Profesioniștii autorizați care se pot lăuda cu toate drepturile de admitere pot fi găsiți la Centrul ANO pentru Expertiză Chimică. În plus, parteneriatul non-profit - centrul de expertiză al medicamentelor - este renumit pentru laboratorul său inovator, în care echipamentele moderne funcționează corect. Acest lucru vă permite să efectuați cele mai complexe analize în cel mai scurt timp posibil și cu o precizie fenomenală.

Specialiștii de la NP înregistrează rezultatele strict în conformitate cu cerințele legislației actuale. Concluziile sunt completate în forme speciale ale standardului de stat. Acest lucru dă efect juridic rezultatelor cercetării. Fiecare aviz de la ANO „Centrul pentru expertiză chimică” poate fi atașat cazului și utilizat în cursul procesului.

Caracteristicile analizei medicamentelor

Baza expertizei medicamentelor este cercetarea de laborator. Acestea fac posibilă identificarea tuturor componentelor, evaluarea calității și siguranței acestora. Există trei tipuri de cercetări farmaceutice:

  • Fizic. Mulți indicatori sunt supuși studiului: puncte de topire și solidificare, indici de densitate, refracție. Rotația optică etc. Pe baza lor, se determină puritatea produsului și conformitatea acestuia cu compoziția.
  • Chimic. Aceste studii necesită respectarea strictă a proporțiilor și procedurilor. Acestea includ: determinarea toxicității, sterilității, precum și puritatea microbiologică a medicamentelor. Analiza chimică modernă a medicamentelor necesită respectarea strictă a măsurilor de siguranță și asigurarea protecției pielii și a mucoaselor.
  • Fizico-chimic. Acestea sunt tehnici destul de complexe, inclusiv: spectrometrie tipuri diferite, cromatografie și electrometrie.

Toate aceste studii necesită echipamente moderne. Poate fi găsit în complexul de laborator al ANO „Centrul pentru Expertiză Chimică”. Instalații moderne, o centrifugă inovatoare, o masă de reactivi, indicatori și catalizatori - toate acestea contribuie la creșterea vitezei reacțiilor și la menținerea fiabilității acestora.

Ce ar trebui să fie în laborator

Nu orice centru expert poate oferi totul pentru cercetarea farmacologică. echipamentul necesar... În timp ce „Centrul de expertiză chimică” ANO are deja:

  • Spectrofotometre de diferite spectre (infraroșu, UV, absorbție atomică etc.). Ele măsoară autenticitatea, solubilitatea, omogenitatea și prezența impurităților metalelor și a naturii nemetalice.
  • Cromatografe de diferite direcții (gaz-lichid, lichid și strat subțire). Acestea sunt utilizate pentru a determina autenticitatea, măsurarea calitativă a cantității fiecărui ingredient, prezența impurităților aferente și uniformitatea.
  • Un polarimetru este un dispozitiv necesar pentru analiza chimică rapidă a medicamentelor. Acesta va ajuta la determinarea autenticității și cuantificării fiecărui ingredient.
  • Potențiometru. Dispozitivul este util pentru determinarea rigidității compoziției, precum și a indicatorilor cantitativi.
  • Titratorul lui Fischer. Acest dispozitiv arată cantitatea de H2O din preparat.
  • O centrifugă este o tehnică specifică pentru creșterea vitezei de reacție.
  • Derivatograf. Acest dispozitiv vă permite să determinați masa reziduală a produsului după procesul de uscare.

Acest echipament sau cel puțin disponibilitatea parțială a acestuia este un indicator al calității ridicate a complexului de laborator. Datorită lui, toate reacțiile chimice și fizice din „Centrul de expertiză chimică” ANO au loc la viteza maximă și fără pierderi de precizie.

ANO „Centrul de expertiză chimică”: fiabilitate și calitate

Aveți nevoie urgentă de o analiză chimică a plantelor medicinale? Doriți să verificați autenticitatea medicamentelor cumpărate? Deci, merită să contactați ANO „Centrul pentru expertiză chimică”. Este o organizație care reunește sute de profesioniști - personalul parteneriatului non-profit numără peste 490 de specialiști.

Cu ei, veți obține o mulțime de avantaje:

  • Precizie ridicată a cercetării. Specialiștii au reușit să obțină acest rezultat datorită laboratorului modern și echipamentelor inovatoare.
  • Viteza rezultatelor este impresionantă. Specialiști calificați sunt gata să ajungă oriunde în stat la prima dvs. solicitare. Acest lucru accelerează procesul. În timp ce alții așteaptă executorul de stat, tu obțineți deja rezultatul.
  • Forța juridică. Toate concluziile sunt completate în conformitate cu legislația actuală privind formularele oficiale. Le puteți folosi ca probe puternice în instanță.

Încă mai căutați un centru de expertiză în domeniul drogurilor? L-ai găsit! Contactând ANO „Centrul pentru Expertiză Chimică” aveți garantat că obțineți acuratețe, calitate și fiabilitate!

La începutul secolului al XVI-lea. s-a stabilit un adevăr important: proprietăți medicinale fiecare plantă este determinată de compoziția sa chimică, adică prezența în ea a anumitor substanțe care au un anumit efect asupra corpului uman. Ca urmare a analizei a numeroase fapte, a fost posibil să se identifice anumite proprietăți farmacologice și un spectru de acțiune terapeutică a multor grupuri de compuși chimici numiți ingrediente active... Cele mai importante dintre ele sunt alcaloizi, glicozide cardiace, glicozide triterpenice (saponine), flavonoide (și alți compuși fenolici), cumarine, chinone, xangone, lactone sesquiterpene, lignani, aminoacizi, polizaharide și alți compuși. Din cele 70 de grupuri de compuși naturali cunoscuți acum, suntem deseori interesați doar de câteva grupuri cu activitate biologică. Acest lucru ne limitează alegerile și astfel accelerăm căutarea substanțelor chimice naturale de care avem nevoie. De exemplu, activitate antivirală posedă doar câteva grupuri de flavonoide, xantone, alcaloizi, terpenoizi și alcooli; antineoplazic- unii alcaloizi, cianuri, cetone triterpenice, diterpenoide, polizaharide, compuși fenolici etc. Compușii polifenolici se caracterizează prin activitate hipotensivă, antispastică, antiulceroasă, coleretică și bactericidă. Multe clase de compuși chimici și substanțe chimice individuale au un spectru strict definit și destul de limitat de activitate biomedicală. Altele, de obicei clase foarte extinse, cum ar fi alcaloizi, au un spectru de acțiune foarte larg, variat. Astfel de compuși merită un studiu medical și biologic versatil și, mai ales, în direcțiile de interes și recomandări pentru noi. Progresele în chimia analitică au făcut posibilă dezvoltarea de metode simple și rapide (metode exprese) pentru identificarea compușilor chimici și a substanțelor chimice individuale din clasele (grupele) de care avem nevoie. Ca urmare a acestui lucru, a apărut metoda de analiză chimică în masă, numită altfel screening chimic (din cuvântul englez screening - sifting, sorting through a sieve) și a fost introdusă pe scară largă în practica activității de prospecțiune. Adesea se practică găsirea compușilor chimici doriți prin analiza tuturor plantelor din zona studiată.

Metoda de screening chimic

Metoda de screening chimic, combinată cu date despre utilizarea plantei în medicina empirică și luând în considerare poziția sa sistematică, oferă cele mai eficiente rezultate. Experiența arată că aproape toate plantele utilizate în medicina empirică conțin clase de compuși biologic activi cunoscuți de noi. Prin urmare, căutarea substanțelor de care avem nevoie, în primul rând, trebuie efectuată în mod intenționat în rândul plantelor care și-au dezvăluit cumva activitatea farmacologică sau chimioterapeutică. Metoda Express poate fi combinat cu o selecție preliminară de specii, soiuri și populații promițătoare ca urmare a evaluării și analizei lor organoleptice a datelor etnobotanice, indicând indirect prezența substanțelor de interes în plantă. O metodă de selecție similară a fost utilizată pe scară largă de academicianul N.I. Vavilov în evaluarea calității materialului sursă al diferitelor plante utile, care sunt utilizate pentru selecție și cercetare genetică. În anii primelor planuri quinquennale, au fost efectuate astfel de căutări în flora URSS pentru noi plante purtătoare de cauciuc.
Pentru prima dată pe scară largă metoda de screening chimicîn căutarea de noi plante medicinale, a început să folosească șeful expedițiilor din Asia Centrală a Institutului de Cercetări Științifice All-Union Chimico-Farmaceutice (VNIHFI) PS Massagetov. Un sondaj pe mai mult de 1400 de specii de plante i-a permis academicianului A. P. Orekhov și studenților săi să descrie aproximativ 100 de noi alcaloizi până în 19G0 și să organizeze în URSS producția celor necesare în scopuri medicale și lupta împotriva dăunătorilor agricoli. Institutul de chimie a substanțelor vegetale al Academiei de Științe din RSS uzbecă a examinat aproximativ 4000 de specii de plante, a identificat 415 alcaloizi și a stabilit pentru prima dată structura a 206 dintre ele. Expedițiile VILR au studiat 1498 specii de plante din Caucaz, 1026 specii din Orientul Îndepărtat, multe plante Asia Centrala, Siberia, partea europeană a URSS. Numai în Orientul Îndepărtat, au fost găsite 417 plante purtătoare de alcaloizi, inclusiv securina semi-arbustivă care conține noua alcaloid securinină, un agent asemănător cu stricnina. Până la sfârșitul anului 1967, structura a 4349 alcaloizi fusese descrisă și stabilită la nivel mondial. Următoarea etapă a căutării este evaluare aprofundată cuprinzătoare a activității farmacologice, chimioterapeutice și antitumorale substanțe individuale izolate sau preparate totale care le conțin. Trebuie remarcat faptul că, în țară în ansamblu și la scară globală, cercetarea chimică depășește semnificativ posibilitățile de testare medicală și biologică profundă a noilor compuși chimici identificați în plante. În prezent, structura a 12.000 de compuși individuali izolați din plante a fost stabilită; din păcate, mulți dintre ei nu au fost încă supuși studiilor biomedicale. Dintre toate clasele de compuși chimici, alcaloizii sunt, fără îndoială, cei mai importanți; 100 dintre ele sunt recomandate ca medicamente importante, de exemplu, atropina, berberina, codeina, cocaina, cofeina, morfina, papaverina, pilocarpina, platifilina, reserpina, salsolina, secuurenina, stricnina, chinina, citizina, efedrina, etc. Majoritatea acestor medicamente sunt obținute din rezultatul căutărilor bazate pe screening chimic. Cu toate acestea, dezvoltarea unilaterală a acestei metode este alarmantă, în multe institute și laboratoare reduse la căutarea numai a plantelor alcaloide. Nu trebuie uitat că, pe lângă alcaloizi, noi substanțe vegetale biologic active aparținând altor clase de compușii sunt descoperiți în fiecare an. Dacă până în 1956 s-a cunoscut structura a doar 2669 de compuși naturali din plante care nu aparțineau alcaloizilor, atunci în următorii 5 ani (1957-1961), s-au găsit alte 1754 substanțe organice individuale în plante. Acum numărul substanțelor chimice cu o structură stabilită ajunge la 7000, care, împreună cu alcaloizii, este de peste 12.000 de substanțe vegetale. Screening chimic iese încet din „perioada alcaloidă”. Dintre cele 70 de grupuri și clase de substanțe vegetale cunoscute în prezent (Karrer et. Al., 1977), se desfășoară numai în 10 clase de compuși, deoarece nu există metode exprese fiabile și rapide pentru determinarea prezenței altor compuși în plante materie prima. Implicarea de noi clase de compuși biologic activi în screeningul chimic este o rezervă importantă pentru creșterea ratei și eficienței căutării de noi medicamente de la plante. Este foarte important să se dezvolte metode pentru căutarea rapidă a substanțelor chimice individuale, de exemplu, berberină, rutină, acid ascorbic, morfină, citizină etc. crearea de noi preparate medicinale. Multe dintre ele au un spectru larg de activitate biologică. De exemplu, alcaloizii sunt aprobați pentru utilizare în practica medicală ca analeptice, analgezice, sedative, antihipertensive, expectorante, coleretice, antispastice, uterine, tonice ale sistemului nervos central și medicamente asemănătoare adrenalinei. Flavonoidele sunt capabile să întărească pereții capilarelor, să scadă tonul mușchilor netezi intestinali, să stimuleze secreția de bilă, să mărească funcția de detoxifiere a ficatului, unele dintre ele având efecte antispastice, cardiotonice și antitumorale. Mulți compuși polifenolici sunt utilizați ca agenți antihipertensivi, antispastici, antiulcerici, coleretici și antibacterieni. Activitatea antitumorală a fost observată în cianuri (de exemplu, conținute în semințe de piersici etc.), cetone triterpenice, diterpenoide, polizaharide, alcaloizi, fenolici și alți compuși. Din ce în ce mai multe medicamente sunt create din glicozide cardiace, aminoacizi, alcooli, cumarine. polizaharide, aldehide, lactone sesquiterpene, compuși steroizi. Adesea, substanțele chimice cunoscute de multă vreme își găsesc aplicații medicale, în care abia recent a fost posibil să se detecteze una sau alta activitate medico-biologică și să se dezvolte o metodă rațională pentru fabricarea medicamentelor. Screeningul chimic permite nu numai să contureze noi obiecte promițătoare pentru studiu, ci și:
  • să dezvăluie corelațiile dintre poziția sistematică a plantei, compoziția sa chimică și activitatea medico-biologică;
  • să afle factorii geografici și ecologici care promovează sau previn acumularea anumitor substanțe active în plante;
  • pentru a determina valoarea substanțelor biologic active pentru plantele care le produc;
  • să identifice rasele chimice din plante care sunt ereditar diferite între ele prin prezența anumitor substanțe active.
Toate acestea pot fi folosite atunci când alegeți modalități de a controla procesele care au loc în instalație. Disponibilitatea unor metode rapide, ieftine și în același timp destul de exacte face tentant să se efectueze urgent o lucrare la o evaluare totală a tuturor plantelor din flora URSS și a întregii lumi pentru prezența alcaloizilor, triterpenului și a saponinelor steroidiene. , chinone, flavonoide, glicozide cardiace, taninuri și alte clase de bază de substanțe active. Acest lucru ar face posibilă respingerea rapidă a speciilor nepromise care nu conțin substanțe biologic active sau le conțin în cantități mici.

Cercetarea organelor plantelor

Diferite organe vegetale diferă adesea nu numai prin conținutul cantitativ al substanțelor active, ci și prin compoziția lor calitativă. De exemplu, sinomenina alcaloidă este conținută numai în iarba de la Daurian moonseed, iar citizina este doar în fructele termopsisului lanceolat, absentă în părțile sale terestre până la sfârșitul înfloririi plantelor, în timp ce în thermopsis, regulat -citizina cu flori se găsește în cantități mari în părțile aeriene în timpul tuturor fazelor de dezvoltare a plantelor ... De aceea, pentru a obține o imagine completă a compoziției chimice a fiecărei plante, este necesar să se analizeze cel puțin patru dintre organele sale: subterane (rădăcini, rizomi, bulbi, tuberculi), frunze și tulpini (în plante, frunze) sunt întotdeauna mai bogate în substanțe active decât tulpinile), flori (sau inflorescențe), fructe și semințe. La plantele cu arbusti lemnoși, substanțele active se acumulează adesea în scoarța tulpinilor (și a rădăcinilor) și, uneori, numai în răsaduri, unele părți ale florii, fructe și semințe.
Compoziția chimică a fiecărui organ vegetal variază, de asemenea, considerabil în diferite faze ale dezvoltării sale. Conținutul maxim al unor substanțe este observat în faza de înmugurire, altele - în faza de înflorire completă, al treilea - în timpul rodire De exemplu, triacantina alcaloidă se găsește în cantități semnificative numai în frunzele înflorite ale gledichiei trichoide, în timp ce în alte faze de dezvoltare este practic absentă în toate organele acestei plante. Astfel, este ușor să calculăm că pentru a identifica, de exemplu, doar o listă completă de plante alcaloide din flora URSS, în număr de aproximativ 20.000 de specii, este necesar să se facă cel puțin 160.000 de analize (20.000 de specii X 4 organe X 2 faze de dezvoltare), care va necesita aproximativ 8000 de zile de lucru a 1 asistent-analist de laborator. Aproximativ aceeași cantitate de timp trebuie petrecut pentru a determina prezența sau absența flavonoidelor, cumarine, glicozide cardiace, taninuri, polizaharide, glicozide triterpenice și orice altă clasă de compuși chimici în toate plantele din flora URSS, dacă analizele sunt efectuate fără sacrificarea preliminară a plantelor dintr-un motiv sau altul. În plus, aceleași organe din aceeași fază de dezvoltare a plantelor într-o regiune pot avea substanțele active necesare, iar în altă regiune nu. În plus față de factorii geografici și de mediu (influența temperaturii, umidității, insolației etc.), prezența unor rase chimice speciale într-o plantă dată, care nu se pot distinge complet de caracteristicile morfologice, poate afecta aici. Toate acestea complică mult sarcina și, se pare, creează perspectivele finalizării evaluării chimice preliminare a florei din URSS și cu atât mai mult globul foarte îndepărtat. Cu toate acestea, cunoașterea anumitor tipare poate simplifica foarte mult această lucrare. În primul rând, nu este deloc necesar să examinăm toate organele în toate etapele dezvoltării. Este suficient să analizăm fiecare organ în faza optimă, când conține cea mai mare cantitate de substanță investigată. De exemplu, studiile anterioare au stabilit că frunzele și tulpinile sunt cele mai bogate în alcaloizi în timpul fazei de înmugurire, scoarța - în timpul fluxului sevei de primăvară și florilor - în faza de înflorire completă. Fructele și semințele, totuși, pot conține alcaloizi diferiți și în cantități diferite într-o stare matură și imatură și, prin urmare, dacă este posibil, ar trebui examinate de două ori. Cunoașterea acestor regularități simplifică foarte mult activitatea de evaluare chimică preliminară a plantelor. Examinare completă de toate tipurile- metoda este eficientă, dar totuși este o treabă oarbă! Este posibil, fără a efectua nici măcar cea mai simplă analiză chimică, să distingem grupuri de plante, care conțin probabil unul sau altul din compuși chimici, de cei care evident nu conțin aceste substanțe? Cu alte cuvinte, este posibilă determinarea compoziției chimice a plantelor prin ochi? După cum se va discuta în următoarea secțiune a broșurii noastre, în termeni generali, putem răspunde afirmativ la această întrebare.

AGENȚIA DE EDUCAȚIE FEDERALĂ

UNIVERSITATEA DE STAT VORONEZH

INFORMAȚII ȘI SPRIJIN ANALITIC AL ACTIVITĂȚILOR DE MEDIU ÎN AGRICULTURĂ

Ghid de studiu pentru universități

Compilat de L.I. Brekhova L.D. Stakhurlova D.I. Șcheglov A.I. Thunderman

VORONEZH - 2009

Aprobat de Consiliul științific și metodologic al Facultății de Biologie și Știința solului - Protocolul nr. 10 din 4 iunie 2009.

Recenzent, doctor în științe biologice, profesorul L.A. Yablonskikh

Ajutorul didactic a fost pregătit la Departamentul de Știința Solului și Amenajarea Terenurilor, Facultatea de Biologie și Știința Solului, Universitatea de Stat Voronezh.

Pentru specialitate: 020701 - Știința solului

O deficiență sau un exces al oricărui element chimic determină întreruperea cursului normal al proceselor biochimice și fiziologice la plante, ceea ce schimbă în cele din urmă randamentul și calitatea producției de culturi. Prin urmare, determinarea compoziției chimice a plantelor și a indicatorilor de calitate a produsului face posibilă identificarea condițiilor ecologice nefavorabile pentru creșterea vegetației atât culturale, cât și naturale. În acest sens, analiza chimică a materialului vegetal este o parte integrantă a activităților de protecție a mediului.

Un ghid practic de informare și susținere analitică a protecției mediului în agricultură este compilat în conformitate cu programul de studii de laborator în „Biogeocenologie”, „Analiza plantelor” și „Activitatea de mediu în agricultură” pentru studenții din anii 4 și 5 ai departamentului de sol a facultății de biosol VSU.

TEHNICA PENTRU PRELUAREA PROBELOR DE PLANTE ȘI PREGĂTIREA PENTRU ANALIZĂ

Eșantionarea plantelor este un moment crucial în eficacitatea diagnosticării nutriției plantelor și a evaluării disponibilității resurselor solului.

Întreaga suprafață a culturii studiate este împărțită vizual în mai multe secțiuni, în funcție de mărimea acesteia și de starea plantelor. Dacă în zonele de însămânțare cu plante clar mai proaste sunt evidențiate, atunci aceste zone sunt marcate pe harta câmpului, se determină dacă starea proastă a plantelor este o consecință a unei anto sau fito-boli, a deteriorării locale a proprietăților solului sau a altor condiții de creștere. Dacă toți acești factori nu explică motivele stării proaste a plantelor, atunci se poate presupune că nutriția lor este perturbată. Acest lucru este verificat prin metode de diagnosticare a plantelor. Ia pro

de pe site-urile cu cele mai rele și mai multe cele mai bune planteși solul de sub ele și, prin analiza lor, află motivele deteriorării plantelor și nivelul nutriției lor.

Dacă, din cauza stării plantelor, însămânțarea nu este uniformă, atunci la prelevare, ar trebui să se asigure că probele corespund stării medii a plantelor din această zonă a câmpului. Plantele cu rădăcini sunt luate din fiecare matrice selectată de-a lungul a două diagonale. Acestea sunt utilizate: a) pentru a lua în considerare creșterea masei și evoluția formării organelor - structura viitoare a culturii și b) pentru diagnosticarea chimică.

În fazele incipiente (cu două sau trei frunze), proba ar trebui să conțină cel puțin 100 de plante la hectar. Ulterior, pentru cereale, in, hrișcă, mazăre și altele - cel puțin 25 - 30 de plante la hectar. La plantele mari (porumb adult, varză etc.), frunzele sănătoase inferioare sunt luate de la cel puțin 50 de plante. Pentru a lua în considerare acumularea în faze și îndepărtarea de către cultură, întreaga parte aeriană a plantei este luată în analiză.

Avea specii de arbori - fructe, fructe de pădure, struguri, ornamentale și pădure - datorită particularităților schimbărilor de vârstă, frecvenței fructificării etc., prelevarea probelor este ceva mai dificilă decât cea a culturilor de câmp. Se disting următoarele grupe de vârstă: răsaduri, sălbatici, puieți altoiți de doi ani, răsaduri, pomi tineri și fructiferi (care au început să dea roade, în întregime și în fructe decolorate). La răsaduri, în prima lună de creștere, întreaga plantă este inclusă în probă, urmată de divizarea sa în organe: frunze, tulpini și rădăcini. În a doua și următoarea lună, sunt selectate frunzele complet formate, de obicei primele două după cele mai tinere, numărând de sus. În jocul de doi ani, primele două frunze formate sunt, de asemenea, luate, numărând din partea de sus a lăstarului de creștere. De la copiii de doi ani și răsaduri altoiți, precum și de la adulți, se iau frunzele medii de lăstari de creștere.

Avea boabele - agrișe, coacăze și altele - sunt selectate din lăstarii creșterii actuale de 3-4 frunze din 20 de tufișuri, astfel încât în ​​eșantion

au fost cel puțin 60 - 80 de frunze. Frunzele adulte sunt luate din căpșuni în aceeași cantitate.

Cerința generală este unificarea tehnicii de prelevare a probelor, prelucrarea și depozitarea probelor: luarea strict a acelorași părți de la toate plantele în funcție de nivelul lor, vârsta, locația pe plantă, absența bolii etc. De asemenea, contează dacă frunzele au fost în lumina directă a soarelui sau în umbră și, în toate cazurile, ar trebui selectate frunzele cu aceeași poziție în raport cu lumina soarelui, de preferință în lumină.

La analiza sistemului radicular, proba medie de laborator este spălată cu atenție în apă de la robinet, clătită în apă distilată și uscată cu hârtie de filtru înainte de cântărire.

O probă de laborator de cereale sau semințe este prelevată din multe locuri (pungă, cutie, mașină) cu o sondă, apoi se întinde uniform pe hârtie sub formă de dreptunghi, împărțit în patru părți, iar materialul este preluat din două părți opuse la suma necesară pentru analiză.

Unul dintre punctele importante în pregătirea materialului vegetal pentru analiză este fixarea corectă a acestuia, dacă analizele nu ar trebui să fie efectuate în material proaspăt.

Pentru evaluarea chimică a materialului vegetal în funcție de conținutul total de substanțe nutritive (N, P, K, Ca, Mg, Fe etc.), probele de plante sunt uscate la aer uscat într-un dulap de uscare la o temperatură

temperatura 50 - 60 ° sau în aer.

În analize, pe baza rezultatelor cărora se vor trage concluzii despre starea plantelor vii, ar trebui utilizat material proaspăt, deoarece ofilirea provoacă o schimbare semnificativă a compoziției substanței sau o scădere a cantității acesteia și chiar dispariția substanțe conținute în

plante vii. De exemplu, celuloza nu este afectată de degradare, dar amidonul, proteinele, acizii organici și în special vitaminele sunt degradate după câteva ore de ofilire. Acest lucru îl obligă pe experimentator să efectueze analize în materiale proaspete într-un timp foarte scurt, ceea ce nu este întotdeauna posibil să se facă. Prin urmare, este adesea utilizată fixarea materialului vegetal, al cărui scop este stabilizarea substanțelor vegetale instabile. În acest caz, inactivarea enzimei are o importanță decisivă. Sunt folosite diferite metode de fixare a plantelor, în funcție de sarcinile experimentului.

Fixarea aburului. Acest tip de fixare a materialului vegetal este utilizat atunci când nu este necesar să se determine compușii solubili în apă (seva celulară, carbohidrați, potasiu etc.). În timpul procesării materiei prime vegetale, poate apărea o autoliză atât de puternică încât compoziția produsului final diferă uneori semnificativ de compoziția materiei prime.

În practică, fixarea cu abur se realizează după cum urmează: o plasă metalică este suspendată în baia de apă, baia este acoperită cu un material dens incombustibil deasupra și apa este încălzită până la o eliberare violentă de abur. După aceea, materialul vegetal proaspăt este plasat pe plasă în interiorul băii. Timp de fixare 15 - 20 min. Apoi plantele sunt uscate

sunt păstrate într-un termostat la o temperatură de 60 °.

Fixarea temperaturii. Materialul vegetal este plasat în pungi confecționate din hârtie kraft groasă, iar fructele și legumele zdrobite suculente sunt plasate slab în cuve de email sau de aluminiu. Materialul este păstrat timp de 10 - 20 minute la o temperatură de 90 - 95 °. Aceasta inactivează majoritatea enzimelor. După aceea, masa cu frunze și fructele care au pierdut turgul sunt uscate într-un dulap de uscare la o temperatură de 60 ° cu sau fără ventilație.

Atunci când se utilizează această metodă de fixare a plantelor, trebuie să ne amintim că uscarea prelungită a materialului vegetal la o temperatură

O temperatură de 80 ° sau mai mare duce la pierderi și modificări ale substanțelor datorate transformărilor chimice (descompunerea termică a unor substanțe, caramelizarea carbohidraților etc.), precum și datorită volatilității sărurilor de amoniu și a unor compuși organici. În plus, temperatura materiei prime vegetale nu poate atinge temperatura ambiantă (cuptor) până când apa nu s-a evaporat și toată căldura de intrare a încetat să mai fie transformată în căldură latentă de vaporizare.

Uscarea rapidă și atentă a unei probe de plante este, de asemenea, considerată o metodă acceptabilă și acceptabilă de fixare în unele cazuri. Când acest proces este realizat cu pricepere, abaterile în compoziția substanței uscate pot fi mici. În acest caz, apare denaturarea proteinelor și inactivarea enzimelor. De regulă, uscarea se efectuează în cuptoare de uscare (termostate) sau în camere speciale de uscare. Materialul este uscat mult mai rapid și mai fiabil dacă aerul încălzit circulă prin dulap (cameră). Cea mai potrivită temperatură pentru uscare

cusut de la 50 la 60 °.

Materialul uscat rămâne mai bine pe întuneric și rece. Deoarece multe substanțe conținute în plante sunt capabile de auto-oxidare chiar și în stare uscată, se recomandă depozitarea materialului uscat în vase închise ermetic (baloane cu dop de sol, desicatoare etc.), umplute până la vârf cu materialul astfel încât să nu rămână mult aer în vase.

Congelarea materialului. Materialul vegetal este foarte bine conservat la temperaturi de la -20 la -30 °, cu condiția ca înghețarea să se producă suficient de repede (nu mai mult de 1 oră). Avantajul depozitării materialului vegetal în stare înghețată se datorează atât efectului de răcire, cât și deshidratării materialului datorită tranziției apei la o stare solidă. Trebuie avut în vedere faptul că la îngheț

Enzimele sunt inactivate doar temporar și, după decongelare, pot apărea transformări enzimatice în materialul vegetal.

Tratarea plantelor cu solvenți organici. Ca

Toate substanțele de fixare pot fi utilizate alcool fierbinte, acetonă, eter etc. Fixarea materialului vegetal în acest mod se realizează prin coborârea acestuia într-un solvent adecvat. Cu toate acestea, cu această metodă, se produce nu numai fixarea materialului vegetal, ci și extragerea unui număr de substanțe. Prin urmare, o astfel de fixare poate fi aplicată numai atunci când se știe în prealabil că substanțele care urmează să fie determinate nu sunt recuperate de solventul dat.

Probele de plante uscate după fixare sunt zdrobite cu foarfeca și apoi într-o moară. Materialul zdrobit este cernut printr-o sită cu un diametru al găurii de 1 mm. În același timp, nimic nu este aruncat din eșantion, întrucât prin îndepărtarea unei părți din materialul care nu a trecut prin sită de la prima cernere, schimbăm astfel calitatea eșantionului mediu. Particulele mari sunt trecute prin moară și sită din nou. Măcinați restul pe o sită într-un mortar.

Se prelevează o probă analitică din media de laborator astfel preparată. Pentru a face acest lucru, materialul vegetal, distribuit într-un strat subțire uniform pe o foaie de hârtie lucioasă, este împărțit în diagonală în patru părți. Apoi cele două triunghiuri opuse sunt îndepărtate, iar masa rămasă este distribuită din nou într-un strat subțire pe întreaga coală de hârtie. Din nou sunt trase diagonale și din nou două triunghiuri opuse sunt eliminate. Acest lucru se face până când cantitatea de substanță necesară pentru proba analitică rămâne pe foaie. Proba analitică prelevată este transferată într-un borcan de sticlă cu un dop de împământare. În această stare, poate fi stocat pe termen nelimitat. Greutatea unei probe analitice depinde de cantitatea și metoda de cercetare și variază de la 50 la câteva sute de grame de material vegetal.

Toate analizele materialului vegetal trebuie efectuate cu două probe prelevate în paralel. Doar rezultatele apropiate pot confirma corectitudinea muncii efectuate.

Plantele trebuie manipulate într-un laborator uscat și curat, care nu conține vapori de amoniac, acizi volatili și alți compuși care pot afecta calitatea probei.

Rezultatele analizelor pot fi calculate atât pentru proba uscată la aer, cât și pentru cea absolut uscată a substanței. În stare uscată la aer, cantitatea de apă din material este în echilibru cu vaporii de apă din aer. Această apă se numește higroscopică, iar cantitatea sa depinde atât de plantă, cât și de starea aerului: cu cât aerul este mai umed, cu atât este mai mare apă higroscopică în materialul vegetal. Pentru a converti datele în substanță uscată, este necesar să se determine cantitatea de umiditate higroscopică din probă.

DETERMINAREA SUBSTANȚEI USCATE ȘI ALE UMIDITĂȚII HIGROSCOPICE ÎN MATERIALUL SECAT

În analiza chimică, conținutul cantitativ al unei anumite componente este calculat pe bază de substanță uscată. Prin urmare, înainte de analiză, se determină cantitatea de umiditate din material și astfel se găsește cantitatea de substanță absolut uscată din acesta.

Progresul analizei. O probă analitică a substanței este răspândită într-un strat subțire pe o foaie de hârtie lucioasă. Apoi, cu o spatulă, din diferite locuri ale substanței distribuite pe foaie, mici vârfuri ale acesteia sunt luate într-o sticlă de sticlă pre-uscată până la greutate constantă. Eșantionul ar trebui să aibă aproximativ 5 g. Lotul împreună cu eșantionul sunt cântărite pe o balanță analitică și plasate într-un termostat, a cărui temperatură în interior este menținută la 100-1050. Pentru prima dată într-un termostat, o sticlă de cântărire deschisă este păstrată timp de 4-6 ore. După acest timp, sticla de cântărire de la termostat este transferată la un desicator pentru răcire, după 20-30

minute se cântărește sticla de cântărire. După aceea, sticla este deschisă și plasată înapoi într-un termostat (la aceeași temperatură) timp de 2 ore. Uscarea, răcirea și cântărirea se repetă până când sticla de cântărire atinge o greutate constantă (diferența dintre ultimele două cântăriri trebuie să fie mai mică de 0,0003 g).

Procentul de apă se calculează utilizând formula:

unde: x este procentul de apă; c - cantitatea cântărită de material vegetal înainte de uscare, g; в1 - cantitatea cântărită de material vegetal după uscare.

Echipamente și ustensile:

1) termostat;

2) sticle de sticlă.

Formular de înregistrare a rezultatelor

Sticla de cântărire cu

Sticla de cântărire cu

depinde de

cântărit până la

Greutate până la

Cântărirea conform

dupa uscare-

a se usca

a se usca

dupa vysu-

cusut, g

DETERMINAREA CENĂRII „PRIME” PRIN METODA CENUIRII USCATE

Cenușa este reziduul obținut după arderea și calcinarea materiei organice. Când sunt arși, carbonul, hidrogenul, azotul și parțial oxigenul se evaporă și rămân doar oxizii nevolatili.

Conținutul și compoziția elementelor de cenușă ale plantelor depind de specie, creșterea și dezvoltarea plantelor, în special de condițiile solului-climatice și agrotehnice ale cultivării lor. Concentrația elementelor de cenușă diferă semnificativ în diferite țesuturi și organe ale plantelor. Astfel, conținutul de cenușă din frunzele și organele erbacee ale plantelor este mult mai mare decât în ​​semințe. Există mai multe cenușă în frunze decât în ​​tulpini,

mob_info