CC BY
15
УДК 612.014.462.6:001.8
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ АКТУАЛЬНОЙ КИСЛОТНОСТИ ВОДНЫХ ВЫТЯЖЕК ИЗ ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА РАЗЛИЧНОГО ДЕНДРОЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА
METHODOLOGY FOR DETERMINING THE VALUE OF ACTUAL ACIDITY OF AQUEOUS EXTRACTS FROM ORGANIC MATERIAL OF VARIOUS DENDROLOGICAL COMPOSITION
Марченко С.И. (Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, РФ) Marchenko S.I. (Bryansk State Technological University of Engineering, Russia)
Описана установка и методика определения величины актуальной кислотности водных вытяжек из органического материала различного дендрологического состава. Приведены результаты мониторинга величины pH в последовательных сериях вытяжек из листьев березы, хвои сосны и смеси органического материала этих древесных пород.
The installation and methodology for determining the current acidity of aqueous extracts from organic material of various dendrological composition are described. The results of pH monitoring in successive series of extracts from birch leaves, pine needles and a mixture of organic material of these tree species are presented.
Ключевые слова: актуальная кислотность, водная вытяжка, сосна, береза, установка, методика определения
Keywords: actual acidity, water extract, pine, birch, installation, determination procedure
Органический опад древесных растений, накапливаясь на поверхности почвы, неоднократно промывается дождевыми и талыми водами, что приводит к изменениям реакции среды почвенных растворов. Цель эксперимента - проследить за изменением реакции среды серий водных вытяжек из органического материала различных древесных растений в условиях лабораторного эксперимента.
Установка для получения и сбора фильтрата (рисунок 1) состоит из емкости объемом 300 мл, на которую помещается конический стакан объемом 150 мл, дно которого имеет сквозное отверстие. Для снижения испарения влаги и случайного попадания во время проведения эксперимента посторонних предметов, сверху на стакан помещается защитное стекло, на которое в дальнейшем помещается этикетка с датой начала опыта и информацией о составе органического материала.
Все стеклянные и резиновые детали установки перед началом опыта следует тщательно вымыть, ополоснуть дистиллированной водой и просушить.
На дно конического стакана, перед заполнением его органическим материалом, следует положить кружок фильтровальной бумаги для того, чтобы впоследствии в фильтрат не попадали крупные частицы органики.
А
5
Рисунок 1 - Состав установки для получения серий вытяжек из органического материала А (1 - накрывающее стекло, 2 - фильтровальная бумага, 3 - конический стакан с отверстием, 4 - резиновая пробка, 5 - стеклянный резервуар для сбора фильтрата); Б - установка в сборе
Заранее отмеренную порцию измельченной органики (10 г) помещают в стакан, отверстие на дне которого закрывают тщательно подогнанной по диаметру резиновой пробкой; сверху стакан накрывают стеклом и всю конструкцию аккуратно помещают на банку для сбора фильтрата.
В случае, если единовременно проводится эксперимент с разным органическим материалом, целесообразно все стеклянные детали каждой установки промаркировать восковым карандашом, а на покровное стекло обязательно положить этикетку с календарной датой начала опыта и информацией о составе органического материала, помещенного в стакан.
Проиллюстрируем последовательность действий при наблюдении за изменениями величины актуальной кислотности в вытяжках из лиственной компоненты (опавшие листья березы повислой - опыт №1); хвойной (пожелтевшая хвоя сосны обыкновенной - опыт №2) и смеси - 5 г листьев плюс 5 г хвои - опыт №3. Органический материал предварительно высушивали в сушильном шкафу при температуре 105°С до постоянной массы, затем измельчали при помощи измельчителя. Навески (с точностью 0,1 г) отбирали на технических весах.
Начали эксперимент 1 сентября 2019 г., в 14 часов (время Московское). Последовательно, на каждой установке, приподняв стекло, к органике в стаканы при помощи пластикового шприца на 150 мл приливали по 100 мл дистиллированной воды. Через 10 мин наполненные стаканы аккуратно приподнимали, вынимали пробки и оставляли в покое на 1 час для обеспечения постепенного перемещения водных вытяжек в банки. Затем проводили измерения величины рН при помощи портативного одноточечного рН-метра KL-009(I) производства компании "Kelilong Electron" Co. Ltd, КНР (диапазон измерений 0 - 14 рН; точность определения ±0,1рН; автокомпенсация температуры 0 - 50°С). Настройка прибора осуществлялась по стандартному раствору, приготовленному по фиксаналу 4,01 рН.
На следующий день резиновые пробки возвращали на место, до сле-
дующего цикла получения вытяжек - через каждые 5 дней (6, 11, 16, 21, 26 сентября и далее - 1 и 6 октября). Вытяжки переливали в чистые банки, накрывали стеклом, на которое переносили этикетки. В этих банках измерения величины рН проводили еще в течение последующих 14 дней (всего 15 дней на цикл), после чего осуществлялась ротация освободившихся банок. Ежедневные измерения старались приурочить к периоду времени с 14 до 16 часов. Закончили эксперимент 20 октября.
Полученные результаты фиксировались в лабораторном журнале и затем обрабатывались методами вариационной статистики с использованием электронной таблицы Excel.
Всего за 50 дней эксперимента выполнено 360 измерений (в 8 сериях из 3-х вариантов опытов). В целом, величина актуальной кислотности изменялась в диапазоне от 3,9 до 7,7 рН.
Величина актуальной кислотности во всех 8 сериях вытяжек из листьев березы повислой (120 наблюдений), в среднем составляла 6,55±0,07 рН, коэффициент вариации 12,3%; в вытяжках из хвои сосны обыкновенной - соответственно, 6,56±0,07 и 12,1%; в вытяжках из смеси листьев и хвои -6,47±0,07 и 11,3%. Точность опыта фиксировалась в диапазоне 1,0 - 1,1%. Несмотря на то, что вытяжки из смеси листьев и хвои оказались несколько более кислыми, различия между средними значениями в вариантах опыта по критерию Стьюдента оказались несущественными (при р=0,05).
Сходными оказались и частотные распределения (рисунок 2).
Анализируя полученные результаты, можно констатировать, что наиболее кислая реакция среды, как правило, характерна для начала каждой серии вытяжек (рисунок 3); затем кислотность постепенно снижается. К концу каждой серии реакция среды приближается к нейтральной.
В результате проведенного лабораторного эксперимента не удалось выявить резко выраженного подкисляющего действия органического опада сосны обыкновенной в сериях из 8 последовательных (через 5 дней) водных вытяжках.
4 5 6 7 8
Величина актуальной кислотности, рН
Рисунок 2 - Частотные распределения величины актуальной кислотности в сериях вытяжек различного дендрологического состава
3 4 5 6 7
Номера серий вытяжек
Рисунок 3 - Динамика величины актуальной кислотности в сериях вытяжек на 1-е и 15-е сутки
Изменения величины актуальной кислотности в водных вытяжках из органического материала различного дендрологического состава оказались весьма динамичными - во всех опытах (относительно различных серий вытяжек) наблюдались существенные (при р=0,001) различия величины изучаемого показателя по критерию Краскела-Уоллиса. Эти же различия, но уже относительно календарных сроков наблюдений, фиксировались в вытяжках из хвои сосны. Напротив, разницу величины актуальной кислотности в водных вытяжках из листьев березы непараметрический тест не подтвердил, так же, как и в вытяжках из смеси хвои и листьев. Этот результат может свидетельствовать в пользу «умягчающего» действия лиственной компоненты в лесных подстилках со значительной долей хвойного опада. Непараметрический критерий Вилкоксона подтвердил существенные различия (при р=0,001) изучаемого показателя в парах смешанный органический материал - чистый (каждой из древесных пород в отдельности). Это свидетельствует о специфических особенностях химических процессов в вытяжках из различных органических материалов.
