Эти методы позволяют изучить содержание, состав, свойства и строение органического вещества почв. К ним относятся спектроскопические, электрохимические, хроматографические, термографические и электронно-микроскопические.
Спектроскопические методы
В настоящее время под спектральным анализом принято пони-мать совокупность методов определения химического состава вещества по изучению его атомов и молекул. В зависимости от способа получения спектра различают несколько спектроскопических методов:
- ИК-спектроскопия применяется для количественного определения гумусовых веществ путем измерения пропускания, поглощения, оптической плотности;
- ЭПР-спектроскопия применяется для исследования металлсодержащих комплексных соединений, свободных радикалов, которые были найдены в гумусовых кислотах;
- ЯМР-спектроскопия используется для исследования строения органических молекул, распределения ОН-групп на поверхности твердых фаз (гуминовых кислот), распределения углерода по важнейшим функциональным группам и соединениям.
Электрохимические методы
Используют в основном полярографию. При этом методе не происходит физического разделения смеси на отдельные компоненты. В качестве катода применяют ртутный капающий электрод, поверхность которого непрерывно обновляется, что позволяет получать полярограммы с высокой воспроизводимостью результатов. Прямое определение возможно лишь при наличии веществ, способных восстанавливаться на катоде. Поэтому возможности полярографического метода ограничены, однако при определении полярографически активных соединений достигается высокая селективность определения без предварительного разделения сложных смесей на отдельные компоненты.
Хроматографические методы позволяют непосредственно или после предварительной химической обработки определять количественное содержание и качественный состав почвенного гумуса, а также анализировать органические химические загрязняющие вещества. При анализе гумусовых веществ чаще всего применяют гель-хроматографию, так как данный метод позволяет определить состав гумусовых кислот, их изменение под воздействием различных доз удобрений, антропогенных нагрузок и под воздействием окислительно-восстановительных процессов. Кроме того, метод гель-хроматографии может быть использован для разделения соединений гумусовых веществ с катионами металлов.
Метод газовой хроматографии обладает высокой чувствительностью и позволяет количественно анализировать многокомпонентные смеси. Расшифровка результатов хроматографического анализа несложна, а современный газовый хроматограф представляет собой автоматический прибор, требующий лишь небольшого числа операций. В основу данного метода положен принцип анализа смеси веществ в результате распределения компонентов между несмешивающимися фазами, одна из которых подвижная – инертный газ (азот, гелий), другая – неподвижная (высококипящая жидкость или твердая фаза). Данный метод имеет два варианта – газоадсорбционная и газожидкостная хроматография.
Широкое распространение получила тонкослойная хроматография. Разделение вещества происходит на специальных пластинках для тонкослойной хроматографии. Неподвижной фазой в ней являются силикагель, оксид алюминия, ионообменные смолы с добавлением крахмала и гипса. Пластинку или бумагу с нанесенной пробой помещают в закрытую камеру, содержащую растворитель, который перемещается по слою сорбента под действием капиллярных сил. Компоненты смеси перемещаются вместе с растворителем с различной скоростью. После разделения пластинку или бумагу вынимают из камеры, испаряют растворитель, обрабатывая ее струей теплого воздуха. Определяемые вещества проявляются на хроматограммах в виде пятен при обработке специальными реактивами. Содержание анализируемого компонента пропорционально площади пятна.
Термографический метод позволяет изучить структурные особенности гумусовых веществ, их изменение под влиянием антропогенных факторов и оценить энергию активации отдельных реакций при термической деструкции органического вещества.
Электронно-микроскопический метод применяют, когда требуется провести оценку формы и размеров гумусовых веществ.
При использовании всех вышеперечисленных методов необходимо провести тщательную стандартизацию условий эксперимента с установлением оптимальных параметров работы приборов и перевода органического вещества в стандартное состояние. Только в этом случае можно получить надежные и воспроизводимые результаты.
Контрольные вопросы:
1) Для чего проводят изучение элементарного анализа гумусовых веществ?
2) Как осуществляется изучение азота методом Дюма?
3) Для чего происходит вычисление атомарных отношений углерода к другим химическим элементам?
4) В чем различие электрохимических и спектроскопических методов изучения состава гумуса?
5) Какие составляющие гумуса используются для микроанализа?