Практикум по агрохимии - 2-е изд. - Минеев В.Г.
ISBN 5-211-04265-4
Скачать (прямая ссылка):
Помимо выделения этилена в почве постоянно протекает и его поглощение - путем адсорбции и главным образом за счет окисления микроорганизмами, многие из которых способны использовать этилен в качестве единственного источника энергии или в процессе соокисления. Однако при наличии ацетилена в газовой фазе почв деятельность таких микроорганизмов резко тормозится и окисление этилена полностью прекращается уже при содержании C2H2 в 0,0001 атм. Следовательно, окислением C2H4 в почве при использовании ацетиленового метода можно пренебречь, поскольку Км для С2Н2-редукции у азотфиксирующих бактерий колеблется в пределах от 0,1 до 0,75 атм., что заведомо превышает ингибирующую концентрацию.
Таким образом, вторым общим правилом получения достоверной информации при применении ацетиленового метода является точная оценка размеров неспецифического этиленогенеза и величины адсорбции его в почве. Последнее особенно необходимо учитывать при ис
309
следовании сильногумусированных почв и почв с тяжелым механическим составом.
Среди других причин, влияющих на точность результатов при применении ацетиленового метода, выделяются следующие:
1. Этилен, являясь мощным гормоном растений, может существенно менять их метаболизм, что в свою очередь будет влиять на активность азотфиксации у симбиотических и ассоциативных микроорганизмов.
2. Отсутствие механизма «обратной связи» при использовании ацетилена в качестве субстрата для нитрогеназы может быть причиной завышения реальной интенсивности азотфиксации.
3. Постоянная высокая насыщенность почв молекулярным азотом предопределяет отсутствие торможения азотфиксации из-за дефицита субстрата для нитрогеназы. В то же время затрудненное проникновение ацетилена в микрозоны почвы может стать причиной существенной недооценки реальной интенсивности азотфиксации.
Газохроматографический анализ может проводиться на хроматографах любой конструкции, снабженных пламенно-ионизационным детектором. В качестве газа-носителя применяют азот марки «особо чистый» (ТУ 6-21-27) или аргон той же марки (ГОСТ 10157). Для питания пламенно-ионизационного детектора необходимы H2 и воздух, тщательно очищенные от пыли. Водород можно получать из генераторов водорода, например, типа СГС-2.
Хроматографическая колонка прибора должна обеспечивать четкое разделение и «линейность» пиков следующих газов: CH4, C3H8, C2H2 и C2H4. Метан нередко присутствует в почвенном воздухе, а пропан используется в качестве внутреннего стандарта.
При анализе методом газоадсорбционной хроматографии для наполнения колонок используют силикагель, сферосил, молекулярные сита. При газожидкостной хроматографии твердыми носителями могут быть силикагель, кизельгур, бентонит, а в качестве стационарной фазы -высококипящие эфиры.
Перед началом работы прибор эталонируют чистым этиленом в различных разведениях и пропаном в тех же разведениях, а затем их смесью в определенных пропорциях. Хронометрируют процесс удержания каждого газа, измеряют высоту (более точно - площадь) хромато-графических пиков и рассчитывают «цену деления» прибора, Одновременно фиксируют рабочие параметры хроматографа: температуру термостата и камеры впрыска, давление и скорость подачи газа-носителя, водорода и воздуха - все они должны оставаться постоянными при повторных включениях прибора.
310
Объем вводимой в прибор пробы газа обычно составляет 0,5 -1,0 см". Для ее введения чаще всего используют медицинские шприцы на 0,5 - 1,0 CMj (туберкулиновые или инсулиновые) с силиконовыми уплот-нительными кольцами на поршне. Специально для газохроматографи-ческого анализа выпускают микрошприцы типа MM и др. Шприцы других типов менее пригодны, так как не обеспечивают необходимой герметичности в момент введения пробы в ток газа-носителя, находящегося под значительным (3 - 5 атм.) давлением. Для обеспечения полного введения пробы в камеру впрыска необходимо следить за состоянием эластичной мембраны, через которую вводится проба.
Определение количества этилена и пропана в пробе проводят путем измерения высоты их пиков на ленте самописца или же по показателям интегратора, если им оснащен газовый хроматограф. В последнем случае достигается большая точность, поскольку интегратор определяет площадь, очерченную кривой каждого пика.
Однако интегратор дает большие ошибки при измерении пиков малой высоты и при максимальной чувствительности прибора.
Обычно удается избежать заметных ошибок при измерении высоты пиков путем подбора таких режимов работы, когда пики «вырождаются» в прямые линии.
Окончательные расчеты проводят с учетом чувствительности прибора к этилену и пропану, объема введенной пробы, объема инкубационной камеры (если она постоянна) и коэффициента пересчета от этилена к азоту. Весьма ответственная фаза анализа состоит в правильной экстраполяции во времени и в пространстве полученных данных, поскольку возможно многократное увеличение ошибок, допущенных в ходе анализа. Нередко расчет продуктивности азотфиксации проводят на основе нерепрезентативной выборки, полученной без учета временной динамики процесса и его пространственной неоднородности.
