1. Разработан и внесен Государственным агропромышленным комитетом СССР.

Исполнители:

З.П. Антонова (руководитель темы), канд. с.-х. наук; Ю.В. Федорин, канд. с.-х. наук; С.И. Носов, канд. экон. наук; В.Д. Скалабан, канд. биол. наук; Г.В. Добровольский, чл.-корр. АН СССР; Д.С. Орлов, д-р биол. наук, проф.; Л.А. Воробьева, д-р биол. наук; Г.В. Мотузова, канд. биол. наук; Л.Л. Шишов, чл.-корр. ВАСХНИЛ, проф.; В.А. Большаков, д-р биол. наук; Т.Г. Дементьева, канд. биол. наук; Ю.И. Водяницкий, канд. техн. наук; С.Г. Самохвалов, канд. с.-х. наук.

2. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14.09.87 N 3524.

3. Срок первой проверки - 1993 г.

4. Введен впервые.

5. Ссылочные нормативно-технические документы:

Настоящий стандарт устанавливает метод определения подвижных соединений двух- и трехвалентного железа в почвах при выполнении почвенных, мелиоративных, агрохимических и других обследований угодий, контроля за состоянием почв и других изыскательских и исследовательских работ.

Стандарт не распространяется на почвы, содержащие карбонаты.

Сущность метода заключается в извлечении подвижных соединений двух- и трехвалентного железа из почвы раствором серной кислоты при соотношении почва:раствор 1:10 для минеральных почв и 1:50 для торфяных почв, времени взбалтывания 5 мин с последующим определением в вытяжках двухвалентного железа фотометрически с или o-фенантролином и суммы двух- и трехвалентного железа фотометрическим или атомно-абсорбционным методом.

Суммарная погрешность метода, выражаемая коэффициентом вариации, составляет при массовой доле железа в почве до - 15%, свыше - 10%.

Условия отбора проб и доставки их в лабораторию должны исключать возможность окисления двухвалентного железа в период от отбора проб до начала анализа. Пробы почв поступают в лабораторию в герметически закрытых емкостях, например, в металлических стаканах с крышками, залитыми парафином или замазкой. Анализы проводят не позднее одних суток после отбора проб. Хранят пробы в прохладном помещении, при этом должно быть исключено попадание на них прямых солнечных лучей.

Точечные пробы на анализ отбирают не менее чем из пяти мест каждого стакана. Масса объединенной пробы - 5 г.

Для проведения анализа применяют:

весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104-80;

весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104-80;

ротатор с оборотом на 360° и частотой вращения или взбалтыватель с возвратно-поступательным движением и частотой циклов для перемешивания почвы с экстрагирующим раствором;

фотоэлектроколориметр или другой аналогичный прибор по ГОСТ 12083-78, позволяющий работать при длине волны 512 - 522 нм;

pH-метр с погрешностью измерения не более 0,05 единицы pH;

атомно-абсорбционный спектрофотометр С-112, С-115 или другой аналогичный прибор;

лампа с полым катодом для определения железа;

ацетилен растворенный технический по ГОСТ 5457-75 или пропан-бутан бытовой в баллоне;

колбы наливные мерные 2-го класса точности с пришлифованными пробками вместимостью 50, 100, 250, 500 см³ и 1 дм³ по ГОСТ 1770-74;

колбы конические вместимостью 100, 250 и 500 см³ по ГОСТ 23932-79 и ГОСТ 25336-82;

пипетки вместимостью 1, 5, 10, 20 см³ исполнения 4, 6, 7 1-го класса точности по ГОСТ 20292-74;

бюретки вместимостью 5, 10, 50 см³ исполнения 4 1-го класса точности по ГОСТ 20292-74;

воронки стеклянные исполнения 2 диаметром 110 мм по ГОСТ 25336-82;

цилиндры мерные вместимостью 50 - 250 см³ по ГОСТ 1770-74;

фильтры обеззоленные, белая лента, диаметром 15 см или бумагу фильтровальную лабораторную марок ФОС или ФОМ по ГОСТ 12026-76;

воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72;

d,d-дипиридил, ч.д.а.;

гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456-79, ч.д.а.;

гидроокись натрия по ГОСТ 4328-77, ч.д.а.;

индикатор тимолблау (тимоловый синий), ч.д.а.;

натрий фтористый по ГОСТ 4463-76, ч.д.а.;

натрий уксуснокислый трехводный по ГОСТ 199-78, ч.д.а.;

борная кислота по ГОСТ 9656-75, ч.д.а.;

серная кислота по ГОСТ 4204-77, ч.д.а.;

соляная кислота по ГОСТ 3118-77, ч.д.а.;

уксусная ледяная кислота по ГОСТ 19814-74, ч.д.а.;

o-фенантролин, ч.д.а.;

соль Мора по ГОСТ 4208-72, х.ч.;

фенолфталеин, индикатор по ГОСТ 5850-72, раствор в этиловом спирте с массовой долей 2%;

стандарт-титр гидроокиси натрия 0,1 моль/дм³;

спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.

3.1. Приготовление раствора серной кислоты молярной концентрации 

2,8 см³ концентрированной серной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, наполовину заполненную дистиллированной водой, доводят объем раствора до метки и тщательно перемешивают. Концентрацию кислоты проверяют титрованием по ГОСТ 25794.1-83. Допускается использование раствора серной кислоты с молярной концентрацией от 0,09 до 0,11 моль/дм³.

3.2. Приготовление ацетатного буферного раствора с pH 5,5 - 5,6

(300,0 +/- 0,1) г уксуснокислого трехводного натрия помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в 500 см³ дистиллированной воды, приливают (25,0 +/- 0,1) см³ ледяной уксусной кислоты, доводят объем раствора дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

3.3. Приготовление раствора d,d-дипиридила с массовой долей 0,5%

(0,50 +/- 0,01) г d,d-дипиридила растворяют в дистиллированной воде, прибавляют 3 - 4 см³ соляной кислоты , доводят объем дистиллированной водой до 100 см³ и перемешивают раствор.

3.4. Приготовление раствора соляной кислоты молярной концентрации 

В мерную колбу вместимостью 1 дм³ наливают около 500 см³ дистиллированной воды, добавляют 8,2 см³ концентрированной соляной кислоты, тщательно перемешивают и доводят до метки дистиллированной водой.

3.5. Приготовление раствора серной кислоты с массовой долей 10%

В мерную колбу вместимостью 1 дм³ наливают около 500 см³ дистиллированной воды, добавляют по стенке колбы 60,6 см³ концентрированной серной кислоты, охлаждают до комнатной температуры, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

3.6. Приготовление раствора индикатора тимолового синего с массовой долей 0,04%

(0,040 +/- 0,001) г индикатора тимолового синего растворяют в этиловом спирте, доводят объем раствора этиловым спиртом в мерной колбе вместимостью 100 см³ до метки и тщательно перемешивают. Раствор хранят в склянке темного стекла.

3.7. Приготовление раствора фтористого натрия с массовой долей 1%

(10 +/- 0,1) г фтористого натрия растворяют в дистиллированной воде, доводят объем раствора дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 дм³ до метки и тщательно перемешивают.

3.8. Приготовление раствора борной кислоты с массовой долей 1%

(10,0 +/- 0,1) г борной кислоты растворяют в дистиллированной воде, доводят объем раствора дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1 дм³ до метки и тщательно перемешивают.

3.9. Приготовление раствора гидроксиламина солянокислого с массовой долей 5%

(5,0 +/- 0,1) г гидроксиламина солянокислого растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 см³ до метки и тщательно перемешивают.

3.10. Приготовление раствора o-фенантролина с массовой долей 0,5%

(0,50 +/- 0,01) г o-фенантролина растворяют в 100 см³ раствора серной кислоты молярной концентрации при слабом нагревании, охлаждают до комнатной температуры и тщательно перемешивают.

3.11. Приготовление раствора уксуснокислого натрия с массовой долей 10%

(16,6 +/- 0,1) г уксуснокислого натрия трехводного растворяют дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 см³, доводят объем раствора дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

3.12. Приготовление раствора двухвалентного железа с массовой концентрацией 0,1 мг/см³

(0,702 +/- 0,001) г соли Мора помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в растворе серной кислоты, приготовленном по п. 3.1, доводя объем раствора до метки, и тщательно перемешивают. Раствор готовят в день проведения анализа.

3.13. Приготовление раствора двухвалентного железа с массовой концентрацией 0,01 мг/см³

(10,0 +/- 0,1) см³ исходного раствора соли Мора, приготовленного по п. 3.12, разбавляют в растворе серной кислоты молярной концентрации , приготовленном по п. 3.1, доводя объем раствора в мерной колбе вместимостью 100 см³ до метки, и тщательно перемешивают.

3.14. Приготовление растворов с заданными концентрациями железа

В мерные колбы вместимостью 50 см³ в соответствии с таблицей приливают бюреткой объемы раствора двухвалентного железа, приготовленного по п. 3.13.

Допускается приготовление серии растворов в мерных колбах 100 см³. При этом следует приливать бюреткой объемы раствора, вдвое больше приведенных в таблице.

4.1. Пробы почвы массой (5,0 +/- 0,1) г помещают в колбы вместимостью 100 - 250 см³. Одновременно берут навеску для определения влажности почвы. Влажность почвы определяют по ГОСТ 5180-84.

Приливают в колбы с навесками почвы по 50 см³ серной кислоты молярной концентрации . Содержимое колб взбалтывают в течение 5 мин и фильтруют через сухой фильтр в сухие колбы. При анализе торфа объем серной кислоты увеличивают до 250 см³.

Из каждой колбы берут по две порции фильтрата: в одной определяют содержание двухвалентного железа фотометрически с d,d-дипиридилом или o-фенантролином, в другой - суммарное содержание двух- и трехвалентного железа фотометрическим или атомно-абсорбционным методом.

Одновременно проводят контрольный опыт, включающий все стадии анализа, кроме взятия пробы почвы. Для каждой партии анализов контрольный опыт проводят в трехкратной повторности.

4.2. Для фотометрического определения содержания двухвалентного железа с d,d-дипиридилом в мерные колбы вместимостью 50 или 100 см³ помещают от 5 до 20 см³ фильтрата в зависимости от предполагаемого содержания двухвалентного железа.

В колбы с вытяжками и растворами сравнения (таблица) добавляют 1 см³ раствора фтористого натрия с массовой долей 1%, содержимое перемешивают, добавляют 1 см³ раствора борной кислоты с массовой долей 1% и перемешивают. Затем в колбы добавляют две капли раствора тимолового синего с массовой долей 0,04%, перемешивают и приливают ацетатный буферный раствор до перехода фиолетовой окраски в желтую.

Далее прибавляют 1 - 2 см³ раствора d,d-дипиридила с массовой долей 0,5%, приготовленного по п. 3.3, доводят раствор до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и через 30 - 40 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре или другом аналогичном приборе при длине волны 522 нм относительно контрольного опыта с добавлением всех реактивов.

4.3. Для определения содержания двухвалентного железа с o-фенантролином в мерные колбы вместимостью 50 - 100 см³ помещают 5 - 20 см³ фильтрата в зависимости от предполагаемого содержания двухвалентного железа.

В колбы с вытяжками и растворами сравнения (см. таблицу) добавляют 1 см³ фтористого натрия с массовой долей 1%, приготовленного по п. 3.7, содержимое перемешивают, добавляют 1 см³ раствора борной кислоты с массовой долей 1%, приготовленного по п. 3.8, и перемешивают, затем в колбы добавляют одну - две капли раствора тимолового синего с массовой долей 0,04%, приготовленного по п. 3.6, и приливают раствор уксуснокислого натрия с массовой долей 10%, приготовленного по п. 3.11, до желтой окраски.

Далее прибавляют 1 - 2 см³ раствора o-фенантролина с массовой долей 0,5%, приготовленного по п. 3.10, перемешивают, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой, снова перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре или другом аналогичном приборе при длине волны 512 нм относительно контрольного опыта с добавлением всех реактивов.

4.4. Для определения суммарного содержания двух- и трехвалентного железа фотометрическим методом с d,d-дипиридилом или o-фенантролином в мерные колбы вместимостью 50 или 100 см³ помещают от 5 до 20 см³ фильтрата в зависимости от предполагаемого содержания железа. Для перевода окисного железа в закисное в колбы с вытяжками и растворами сравнения прибавляют 10 см³ раствора гидроксиламина солянокислого с массовой долей 5%, приготовленного по п. 3.9, и перемешивают.

В колбы прибавляют одну - две капли раствора тимолового синего с массовой долей 0,04% и далее проводят анализ в соответствии с п. 4.2 или п. 4.3.

4.5. Определение суммарного содержания двух- и трехвалентного железа атомно-абсорбционным методом в пламени ацетилен - воздух или пропан-бутан - воздух по аналитической линии 248,3 нм. Пламя должно быть прозрачным, голубым. Ширину щели монохроматора, расход газов, ток, питающую лампу с полым катодом устанавливают в соответствии с инструкциями завода-изготовителя. После стабилизации режима работы прибора в пламя вводят первый раствор сравнения, не содержащий железо, и устанавливают начало отсчета. Затем вводят в пламя остальные растворы сравнения в порядке возрастания концентрации железа, после этого - вытяжки из почв.

После каждых десяти вытяжек в пламя вводят первый и пятый растворы сравнения для проверки градуировочной характеристики прибора. Если при проверке получаются показания, отличающиеся от полученных ранее для данных растворов более чем на 3% (относительных), корректируют настройку прибора и анализируют вытяжки снова.

5.1. При определении двухвалентного и суммы двух- и трехвалентного железа с d,d-дипиридилом и o-фенантролином фотометрически по оптической плотности растворов сравнения строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс массовые концентрации железа (мг/см³), а по оси ординат - соответствующие им оптические плотности (показания прибора).

По результатам измерения оптической плотности растворов, полученных при анализе вытяжек из почв с d,d-дипиридилом и o-фенантролином, с помощью градуировочных графиков находят массовую концентрацию двухвалентного железа и массовую долю подвижных соединений двухвалентного железа в почве, а также массовую концентрацию и массовую долю суммы двух- и трехвалентного железа в почве.

Массовую долю подвижных соединений двухвалентного железа в почвах , вычисляют по формуле

Массовую долю суммы подвижных соединений двух- и трехвалентного железа в почвах вычисляют по формуле

Массовую долю подвижных соединений трехвалентного железа в почвах , вычисляют по формуле

где - массовая концентрация железа в фотометрируемом растворе, мг/см³;

- массовая концентрация двух- и трехвалентного железа в фотометрируемом растворе, мг/см³;

- объем фильтрата, взятый из для определения железа, см³;

- объем фотометрируемого раствора (вместимость мерной колбы), см³;

- объем раствора серной кислоты , израсходованный для извлечения железа, см³;

m - масса навески, г;

K - коэффициент для пересчета на абсолютно сухую почву.

5.2. При определении суммы двух- и трехвалентного железа атомно-абсорбционным методом строят градуировочный график, откладывая по оси ординат значения оптической плотности растворов сравнения, а по оси абсцисс - массовую концентрацию железа в растворе сравнения в пересчете на массовую долю железа в почве в промилле.

Массовую долю железа в почве , вычисляют по формуле

где c - массовая концентрация железа в вытяжке из почвы в пересчете на массовую долю железа в почве, найденная по градуировочному графику, ;

- массовая концентрация железа в растворе контрольного опыта в пересчете на массовую долю железа в почве, найденная по градуировочному графику, ;

a - коэффициент, учитывающий разбавление вытяжки в анализе;

K - коэффициент для пересчета на абсолютно сухую почву.

Значение результата контрольного опыта не должно превышать 1/3 от минимальной концентрации в серии растворов сравнения.

За результат анализа принимается результат единичного определения.

5.3. Допускаемые отклонения результатов от среднего арифметического при повторных анализах не должны превышать при доверительной вероятности P = 0,95 следующих значений:

при массовой доле железа в почве до - 20% (относительных), при массовой доле железа в почве свыше - 15%.