DETERMINAREA SĂRURILOR DIN SOL

CUPRINS

I. Introducere 3II. Poluarea chimică a solului şi influenţa sa asupra sănătăţii 3III. Indicatori sanitari ai poluării chimice a solului 3IV. Prelevarea probelor de sol 4V. Recoltarea probelor de sol pentru analiză 5VI. Transportul probelor 6VII. Monitorizarea solului 6VIII. Determinarea sărurilor din sol 7IX. Concluzii 11X. Bibliografie 11

2

I. INTRODUCERE

Solul reprezintă partea superficială a scoarţei terestre, fiind format din fondul mineral al acesteia, ca urmarea a unui complex de procese mecanice, chimice, fizice şi biologice desfăşurate pe lungi perioade de timp.

Solul este un factor ecologic important pentru că:- se află în strânsă corelaţie cu clima unei regiuni prin configuraţia, natura şi structura lui;- de calitatea lui depinde formarea şi protecţia surselor de apă subterană şi de suprafaţă;- determină creşterea şi dezvoltarea vegetaţiei, influenţând astfel în mod indirect alimentaţia omului;- are un rol hotărâtor în amplasarea localităţilor.Datorită creşterii demografice, a dezvoltării industriale, extinderii agriculturii, calitatea

solului se degradează continuu. Din acest motiv este necesară o cunoaştere şi o evaluare a problemelor privind calitatea solului.

O condiţie a dezvoltării durabile reprezintă necesitatea de a realiza un sistem de monitoring al calităţii solului. Acest sistem are la bază urmărirea unor obiective, care implică procedeele de prelevare şi analiză a calităţii solului. În Europa există programe de monitorizare a solului, orientate pentru verificarea caracteristicilor şi fertilităţi solului.

Obiectivele acestei lucrări sunt reprezentate de determinare a proprietăţilor solului prin analizarea sărurilor minerale şi a azotaţilor cu ajutorul metodelor cunoscute.

II. POLUAREA CHIMICĂ A SOLULUI ŞI INFLUENŢA SA ASUPRA SĂNĂTĂŢII

Solul poate fi poluat: direct:

prin deversări de deşeuri pe terenuri;din îngrăşăminte şi pesticidele aruncate pe terenurile agricole;

indirect:prin depunerea agenţilor poluanţi evacuaţi iniţial în atmosferă;apa ploilor contaminate cu agenţi poluanţi spălaţi din atmosfera contaminată;transportul agenţilor poluanţi de vânt de pe un loc pe altul;infiltrarea prin sol a apelor contaminate.

Grupa substanţelor organo-clorurate se poate concentra de asemenea, în diverse, produse şi în organismul uman, în mod deosebit, în ţesutul adipos unde pot fi dozate prin recolte efectuate la autopsii sau intraoperator.

III. INDICATORI SANITARI AI POLUĂRII CHIMICE A SOLULUI

Indicatori sanitari ai poluări chimice a solului – recunoaşterea nivelului de poluare a solului este astăzi mult rămasă în urmă faţă de ceea a aerului şi a apei. Indicatorii sanitari folosiţi în prezent pentru depistarea gradului de poluare a solului pot fi împărţiţi în indicatori direcţi şi indicatori indirecţi.

Indicatori direcţi:Indicatori direcţi se adresează substanţelor chimice poluante ajunse pe sol care au o acţiune

nocivă, prin ele însele asupra sănătăţii omului. De cele mai multe ori, aşa cum de altfel am văzut influenţa nocivă a substanţelor chimice, poluante ajunse pe sol, se produce prin intermediul aerului, apei sau plantelor. Plantele concentrează însă cea mai mare parte a substanţelor chimice poluante din sol. Un aspect important legat de stabilirea acestor norme este reprezentat şi de stabilirea sau biodegradabilitatea substanţei chimice poluante în sol. Un alt aspect care de fapt reprezintă un criteriu important în stabilirea normelor sanitare a substanţelor chimice poluante din sol. Cercetarea acestei acţiuni se desfăşoară în mod experimental prin punere în contact a speciilor microbiene autopurificatoare izolate din sol cu substanţa chimică poluantă în concentraţi variabile. Cel mai

3

frecvent, cercetarea se face pe germeni psihrofili. Acest criteriu de normare a CMA pentru substanţele chimice poluante din sol de fapt fac trecerea între indicatorii de poluare şi cei indirecţi.

Indicatori indirecţi:Indicatori indirecţi de poluare chimică a solului sunt de fapt elemente care nu sunt nocive prin

ele însele asupra sănătăţii omului. Ca indicatori indirecţi de poluare a solului se poate folosi diverşi produşi intermediari (amoniac nitraţi, hidrogen sulfurat) sau chiar produşi finali (nitraţi, fosfaţi, sulfaţi) ai substanţelor organice poluante.

Raportul N organic teluric/N organic total este întotdeauna subunitar, deoarece o parte a azotului din sol în azot teluric, dar cu cât această parte mai mare, cu cât este mai aproape de unitate cu atât solul poate fi considerat mai curat. Astfel sub 0,70 şi 0,85 poluarea medie, între 0,85-0,95 poluare redusă şi peste 0,95 sol curat.

IV. PRELEVAREA PROBELOR DE SOL

Prelevarea probelor este cea mai importantă etapă pentru un proces analitic. Prelevarea poate implica procedee foarte complicate necesitând adesea mai multe stadii de subîmpărţire înainte de a se obţine rezultatul analitic final. Pentru elaborarea unei proceduri eficiente de prelevare trebuie să se ţină seamă de următoarele aspecte:

proba luată trebuie să fie reprezentativă pentru volumul întregului material trebuie determinată cantitatea de probă ce urmează să fie prelevată manipularea şi păstrarea ulterioară a probei trebuie să fie corectă.

O procedură de prelevare poate implica mai multe etape înaintea realizării materialului ( figura nr. 1). Probele de sol recoltate nu se analizează în laborator în mod direct ci sunt funcţionate în sub-probe de sol. Recoltarea probelor de sol pentru analiză este influenţată de anumiţi factori (microrelief, varietatea culturilor), care pot conduce la erori de recoltare (figura nr. 2).

Figura nr. 1. Prelevare de probe Figura nr. 2. Erori de recoltare.

1.unitatea de prelevare

2.incrementul

3. proba brută

4.sub-proba

5. proba deanalizat

PROCEDURĂ DE PRELEVARE

Varietatea culturilor

Variaţia densităţii

rădăcinilor

Neuniform-itatea

învelişului vegetal

Activităţile umane

Microrelief

Proces pedogenetic

ERORILE DE

RECOLTA-RE

4

V. RECOLTAREA PROBELOR DE SOL PENTRU ANALIZĂ

Recoltarea solului pentru analiză este o operaţie foarte importantă de care depinde, în mare măsură, exactitatea rezultatelor. Probelor de sol se ridică din fiecare orizont şi suborizont în parte; din cele groase se iau 2-3 probe, iar din orizonturile scurte se ia o probă centrală. Probele de sol se recoltează în structură artificială până la adâncimea de 1m sau mai mult în funcţie de natura solului şi de caracteristicile poluantului urmărit. Suprafaţa de sol care trebuie cercetată se stabileşte prin delimitarea unei parcele surprinse între 25-50m2 pe care se fixează punctele de recoltare (fig.3).

0 0 00

0 00

0 0 0

00

0 00

0 0

Fig. nr. 3. Fixarea punctelor pentru recoltarea solului

INSTRUMENTE - utilizate în recoltarea solului: superficiale: sonde, cazmale sau lopeţi cu care se sapă un şanţ până la adâncimea

dorită de unde se recoltează apoi proba de sol. de suprafaţă: se folosesc spatule de metal cu ajutorul cărora se ratează suprafaţa

solului.Solul se recoltează în recipiente de sticlă sau polietilenă cu gâtul larg şi închidere ermetică,

spălate în prealabil cu amestec sulfocromic sau cu detergenţi. Se clătesc bine cu apă de robinet, apă distilată şi bidistilată şi apoi se usucă.

Recoltarea solului de la suprafaţă se efectuează după o prealabilă îndepărtare a prafului, rădăcinilor, frunzelor, sau altor reziduuri ce se găsesc pe suprafaţa solului.

Adâncimile ce se recomandă pentru recoltarea solului sunt: pentru analize chimice se iau pe o grosime de 5-10 cm; pentru islazuri în contact cu ape reziduale 5cm; pentru suprafeţe arabile legumicale tratate cu ape reziduale 20cm; pentru soluri cu puncte contaminate când există bănuiala unei impurificări 1m.

VI. TRANSPORTUL ŞI PĂSTRAREA PROBELOR

Probele de sol recoltate trebuie să fie însoţite de o fişă de recoltare. Probele recoltate trebuie ferite de acţiunea razelor solare în timpul transportului şi păstrate la

frigider cel mult 24 de ore pentru uni indicatori care se modifică în timp cum ar fi: N 2, NH3, nitraţii, nitriţi, umiditatea.

Pentru uscarea solului la temperatura camerei, se întind foi de material plastic pe suporturi sau mese şi apoi se pune solul fărâmiţat pe cât e posibil într-un strat nu prea gros într-o încăpere ferită de poluări suplimentare .

5

VII. MONITORIZAREA SOLULUI

Monitoringul integrat al solului reprezintă un sistem de supraveghere continuă a stării mediului care furnizează date privind componentele structurale: apă, aer, sol, date ce sunt transformate în informaţie.

Ca şi alte domenii de activitate, care necesită o monitorizare, nici investigarea asupra stării solului nu face excepţie.

Sistemul de monitorizare presupune o serie de etape care trebuiesc urmărite şi efectuate cu o mare rigurozitate pentru a realiza scopul propus, cel de monitorizare a solului (figura nr. 4).

Fig nr.4. Sistemul de monitorizare – schemă

Sistemul privind monitoringul calităţii solurilor are trei niveluri de intensitate a investigaţiilor(fig.5):

F

igura nr. 5. Nivele de investigare.

Nivelul I: efectueaza circa 960 de profile de sol cu coordonate bine stabilite ( 720 amplasate pe terenuri

agricole şi 210 în soluri forestiere ).Nivelul II:

constă în investigaţii mai detaliate în zonele în care s-au constatat concentraţii sporite de poluanţi .

Nivelul III: se măreşte numărul punctelor de colectare în zonele afectate pentru a elabora recomandări în

scopul combaterii proceselor de poluare.

NIVELURI DE INVESTIGARENIVELURI DE INVESTIGARE

Nivelul IPROFILE DE SOL

Nivelul IPROFILE DE SOL

Nivelul IIINVESTIGAŢII DETALIATE

Nivelul IIINVESTIGAŢII DETALIATE

Nivelul IIIMĂRIREA PUNCTELOR DE COLECTARE

Nivelul IIIMĂRIREA PUNCTELOR DE COLECTARE

6

Pentru nivelul I de investigare , probele de sol colectate pe orizonturi genetice sunt supuse tipurilor de analiză:Fizice: granulometrie, conţinut de apă, densitate aparentă, rezistenţa de penetrare, porozitate,

conductivitate hidraulică.Chimice: pH, conţinut de humus, azot total, fosfor mobil, potasiu mobil, săruri solubile,

metale grele, reziduri de pesticide.Biologice: număr de bacterii, indice de colonizare.

Pentru nivelurile II şi III se detaliază indicatori specifici.

VIII. DETERMINAREA SĂRURILOR DIN SOL

Componentele chimice din sol sunt determinate de natura solului, de compoziţia rocilor, de structura acestora, precum şi de activitatea biologică şi biochimică ce are loc în sol. Conţinutul substanţei chimice din sol se reflectă în sursele de apă şi în vegetaţia ce se cultivă pe suprafaţa solului. Compoziţia chimică a solului poate îmbogăţi pânza freatică de apă în nitraţi, prin solubilizarea acestora de către apa de înfiltraţie care pătrunde prin sol şi se îmbogăţeşte cu nitraţi, acesteia având un grad mare de solubilitate.

Substanţele poluante din sol sunt de natură organică şi anorganică şi care au efecte nocive asupra activităţii biologice din sol, încetinind sau inhibând procesele de autopurificare.

DETERMINAREA SĂRURILOR SOLUBILE DIN SOLURI:Sărurile solubile se acumulează în profilurile superioare, numai în zonele cu precipitaţii

reduse, formându-se săruri saline. Sărurile solubile din sol pot fi determinate prin analiza soluţiei de sol sau prin analiza unui

extract apos de sol, la un anumit raport sol-apă. În mod obişnuit se foloseşte pentru determinarea conţinutului de săruri solubile metoda extractului apos la diferite rapoarte sol-apă.

OBŢINEREA EXTRACTULUI APOS DE SOL:Folosirea raportului sol-apă de 1:5, cu timp de agitare de 15 minute, asigură trecerea în

extract a sărurilor solubile. La obţinerea extractului apos se foloseşte apă distilată, lipsită de CO2, pentru a nu modifica solubilitatea unor constituenţi din sol, în mod special al carbonaţilor alcalino-pământoşi.

1. DETERMINAREA ANIONULUI CARBONAT( CO32- )

Anionul CO32- în extractul apos provine din carbonaţi ai metalelor alcaline, săruri cu hidroliză alcalină (pH > 8,4).

2. DETERMINAREA ANIONULUI BICARBONAT( HCO32- )

Dozarea anionului HCO32- se face prin titrarea cu acid sulfuric 0,01 N a alcalinităţi rezultată la

hidroliza bicarbonaţilor existenţi în extract până la H2CO3 (pH 3,87). 3. DETERMINAREA ANIONULUI CLOR PRIN METODA GRAVIMETRICĂAnionul Cl- este precipitat sub formă de AgCl prin titrare cu o soluţie de Ag NO3 în prezenţa KCrO4.4. DETERMINAREA CLORURILOR DIN SOL. Metoda MohrDupă Parrakova clorurile de sol pot reprezenta un indicator de poluare recentă a solului. 5. DETERMINAREA CALCIULUI DIN SOLIonii de calciu ca şi magneziul sunt factori care determină, în mare parte, duritatea apelor subterane. Metoda complexometrică pentru determinarea calciului din sol ( STAS 7184 / 7-87):Ionii de calciu sunt extraşi din sol cu o soluţie de clorură de potasiu 1% şi complexaţi cu o soluţie de EDTA-Na2 la pH = 12, în prezenţa indicatorului murexid.6. DETERMINAREA MAGNEZIULUI (Mg 2+ ) DIN SOLSe determină titrimetric, cu ajutorul unei soluţii de complexon III, suma conţinuţilor Mg 2+ şi Ca2+

schimbabili după care se scade conţinutul de Ca2+ şi se află conţinutul de Mg 2+ schimbabil. Dozarea Ca2+ şi Mg2+ se efectuează la pH 10 ±0,1, condiţie în care ambii ioni sunt în soluţie.În tabelul 1 sunt prezentate metodele de determinare a sărurilor din sol.

7

Tabelul 1. Determinarea sărurilor prin diferite metode:

Determinarea sărurilor minerale

ReactiviModul de lucru Prelucrarea datelor

CO32-

- metodă titrimetrică

H2SO4, soluţie 0,01N;fenoftaleină, indicator, soluţie1% în alcool etilic 70%.

10 ml de extract apos şi se introduc într-un vas conic de 100 ml;

3 picături fenoftaleină, soluţia se colorează în roz (pH ≤ 8,4);

2V1 • f • n • r CO3

2- = —————— m[mechiv / 100g sol]

unde: f = factorul soluţiei de H2SO4 0,01 N ; n = normalitatea soluţiei de H2SO4; V1= volumul soluţiei de H2SO4 folosit la titrarea probei, ml; r = raportul dintre volumul extractului obţinut şi volumul de extract luat pentru titrare;

m = masa probei de sol folosite pentru obţinerea extractului;

HCO32-

- metodă titrimetrică

metiloranj, indicator, soluţie 0,05% în apă;

soluţiei de H2SO4 0,01 N cu titrul stabilit.

în 10 ml de extract apos se introduce indicatorul, se titrează cu H2SO4 0,01 N până la portocaliu;

proba se păstrează pentru dozarea în continuare a Cl-.

(V2 –V1) • f • n • r

HCO32-= ——————— • 100

m

[mechiv / 100g sol]

Cl-

- metodă gravimetrică

KCrO4 , soluţie apoasă 10% Ag NO3 , soluţie 0,01 N

soluţia rămasă de la determinarea anionilor CO3

2- şi HCO3

2- se adaugă 1 ml

KCrO4 se titrează cu o

soluţie de Ag NO3 , soluţie 0,01 N până la apariţia culorii brun-roşcat /galben - cărămiziu

V1 • f • n • r Cl- = —————— • 100

m

[mechiv / 100g sol]

unde: f = factorul soluţiei Ag NO3 de 0,01 N ; V1= volumul soluţiei Ag NO3 de folosit la titrarea probei, ml; r = raportul dintre volumul apei distilate folosite pentru obţinerea extractului apos 1:5 şi volumul cotei părţi folosite la titrare; m = masa probei de sol folosite pentru obţinerea extractului apos.

8

CloruriMetoda Mohr

clorurile din extractul de argint (Ag) 0,1N se cântăresc 17g AgNO3 şi se trec cantitativ într-un balon de 1000 cm3 cu apă bidistilată;

se determină factorul cu o soluţie de NaCl de aceea normalitate;

soluţie de KCrO4, 10%.

20 g sol. se adaugă 100cm3 apă bidistilată şi se agită timp de 15 minute;

se filtrează; se iau 25cm3 din

filtrat şi se diluează până la 50cm3 cu apă bidistilată;

se adaugă 2-3 picături de KCrO4;

se titrează cu o soluţie AgNO3 (galben brun).

mg Cl - /g sol uscat la 1050C =( N•f•3,55•D•K) / g

N= cantitatea de soluţie de azotat de argint 0,1N folosită la titrare, în cm3 ;

f = factorul soluţiei de azotat de argint 0,1N ;

3,55= echivalentul în mg Cl – al unui cm3 de soluţie de azotat de argint 0,1N;

D=factorul de multiplicare pentru a calcula concentraţia clorurilor în extractul total de sol ;

K=factorul de corecţie pentru umiditate ;

g= cantitatea de sol luată în lucru în grame.

Ca2+

- metodă titrimetrică

complexon III 0,01 N; soluţie de hidroxid de sodiu

(NaOH) 0,01N; indicator murexid.

10 ml extract apos în vas Erlenmayer (100 ml);

se diluează cu apă distilată până la 50 ml;

se adaugă 2 ml soluţie de NaOH 0,01N;

se adaugă un vârf de spatulă indicator;

se titrează cu soluţie de comlexon III până la virarea culori de la roz la violet.

V1 • f • n • rCa2+ = —————— • 100

m

[mechiv / 100g sol]

unde: f = factorul soluţiei de complexon 0,01 M; V1= volumul soluţiei de complexon III folosit la titrarea probei, ml; n = normalitatea soluţiei de complexon III; r = raportul dintre volumul apei distilate folosite la extracţie şi volumul cotei părţi folosite la titrare; m = masa probei de sol folosite la extracţie, g.

Mg2+

- metodă titrimetrică

complexon III, soluţie 0,1 N; HCl, soluţie 0,1 N; Na OH, soluţie 0,1 N; negru eriocom T; albastru de brom-timol; soluţie tampon..

se pipetează 10 ml extract apos 1:5 în două vase Erlenmayer (100 ml);

vasul I: se adaugă 50 ml de apă distilată; se titrează cu soluţie de NaOH / HCl ( în funcţie de pH-ul extractului), în prezenţă de albastru de brom - timol până la albastru – verzui;

vasul II: se pipetează 1ml de

V1 • f • n • rMg2+ = —————— • (100 – Ca2+)

m

unde: f = factorul soluţiei de complexon; V1= volumul soluţiei de complexon III folosit la titrarea probei, ml; r = raportul dintre volumul apei distilate folosite la extracţie şi volumul cotei părţi folosite la titrare; m = masa probei de sol folosite la extracţie, g; Ca2+ = conţinutul de calciu în mechiv la 100 g sol.

9

soluţie tampon şi se diluează la 50 ml → pH = 10 ±0,1, se titrează de la roşu la albastru.

Mg2+

- metoda colorimetrică cu galben de tiazol (titan)

soluţii tampon de acetat; soluţie de galben de titan

(0,05%); cărbune activ (lipsit de Mg); soluţie de hidroxilamină 5%;

soluţie de amidon 1%; soluţie NaOH, 2,5 N; soluţie etalon stoc pentru Mg; soluţie etalon .

se cântăresc 10g sol uscat

se adaugă 0,5 g cărbune activ şi 50 cm3 soluţie carbon acetat

se introduc 10 cm3

filtratul diluat într-un balon cotat peste care se adaugă amestec reactiv şi soluţie de NaOH

extractul de sol < 12 μgMg/cm3

C·D·Kmg Mg/g sol uscat la 1050 C = ———

g·1000

intensitatea coloraţiei se citeşte la λ = 545Nm

unde: C – concentraţia în μg din proba colorimetrică; D – factorul; K – constanta de corecţie pentru umiditate; g – cantitatea de sol luată în lucru, g.

Mg2+

- metoda spectrofoto-metrică cu absorbţie atomică

spectrofotometru cu absorbţie atomică

lampă catodică pentru Mg soluţie etalon

reactiv

prepararea extractelor de sol-ca la colorimetrică,C< 10 μg/cm3.

metoda este foarte sensibilă, rapidă, simplă, reproductibilă

C·D·Kmg Mg/g sol uscat la 1050 C = ———

g·1000

intensitatea coloraţiei se citeşte la λ = 285,2 Nm

IX. CONCLUZII

10

Monitorizarea constă în studierea concentraţiilor, repartiţia poluanţilor în mediu precum şi efectele lor asupra ecosistemelor.

Determinarea sărurilor se realizează prin diferite metode care pot prezenta atât avantaje cât şi dezavantaje - Tabelul 2.

Dintre metodele de determinare a sărurilor cea mai eficientă, rapidă şi precisă este cea spectrofotometrică, dar prezintă marele dezavantaj – preţul.

Metoda gravimetrică este foarte folosită la determinarea sărurilor din sol deşi este o metodă care necesită mult timp.

Celelalte două metode sunt foarte uşor de aplicat, dar reducerea erorilor de la titrare respectiv de apreciere a culorii depinde de laborant.

Tabelul 2. Avantaje/dezavantaje generale: Metode Avantaje Dezavantaje

Titrimetrică - determinarea se realizează uşor- costuri scăzute- aparatura simplă

- nu este foarte precisă, exactă

Colorimetrică - costuri scăzute- aparatura simplă

- nu este precisă

Gravimetrică - este eficientă - este lentă

Spectofotometrică – de absorţie

- este eficientă şi rapidă - este scumpă

X. BIBLIOGRAFIE

11

1. Ecologie şi protecţia mediului, Irina Teodorescu, Geta Rîşnoveanu, Claudia Manuela Neguţ, Editura Constelaţii, Bucureşti, 2001.2. Chimia sanitară a mediului, Sergiu Mănescu, Manole Cucu, Mona Ligia Diaconescu, Editura Medicală Bucureşti, 1994.3. Poluarea şi monitorizarea mediului, Camelia Drăghici, Dana Perniu, Editura Universităţi Transilvania, 2002.

12