Принцип и характеристика метода

Большая группа минеральных соединений серы в почвах – это сероводородная кислота H₂S и ее соли. При проведении анализа необходимо помнить, что сероводородная кислота относится к слабым кислотам; при рН 5–6 в водном растворе она на 93- 99 % представлена H₂S и только на 1-7 % – формой HS^-. При рН 8 соотношение меняется в пользу HS^-: 85-88 % растворенного сероводорода представлено этой формой. При рН 10 в виде H₂S находится только 0,1-0,2 % всего растворенного сероводорода. В природных условиях свободный сероводород образуется в некоторых заболоченных и затопленных почвах и даже выделяется в атмосферу. Сероводород также накапливается при восстановительных условиях в почвенно-грунтовых водах под посевами риса, где его содержание может достигать 0,10-0,50 мг/дм³.

В илах, обогащенных органическим веществом, осуществляется цепочка сопряженных реакций, также приводящих к накоплению сероводорода:

Na₂SO₄ = Na₂S + 2O₂,

Na₂S + 2H₂O = 2NaOH + H₂S,

H₂S + O = H₂O + S,

2NaOH+ CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O,

2Fe(OH)₂ + 2H₂S  =  2FeS + 4H₂O,

FeS + O = Fe₂O₃ + 2S.

В результате появляется целая гамма продуктов: сероводород, сульфиды, сода, оксиды железа и др., а также продукты частичной переработки органического вещества, обладающие высокой физиологической активностью, например, некоторые виды лечебных грязей.

Следует обратить внимание, что в почвах с восстановитель-ным режимом образуются различные сульфиды: в переувлажненных почвах сульфиды железа покрывают почвенные частицы темными пленками; обычная форма – пирит FeS₂ Растворимость многих природных сульфидов очень низка. Окисление FeS₂ кислородом воздуха приводит к накоплению серной кислоты

2FeS₂ + 2H₂O + 7O₂ =  2FeSO₄ + 2H₂SO₄.

С помощью бактерий Thijbacillus ferrooxidans сульфат же-леза (II) окисляется до Fe₂(SO₄)₃

4FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO₄ = 2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O.

Все это свидетельствует об исключительной важности про-цессов окисления-восстановления при трансформации соединений серы в почвах.

При добыче угля, других полезных ископаемых образуются отвалы пустой породы, которая нередко содержит FeS₂. Окисление пирита химическим или биохимическим путем может привести к сильному загрязнению окружающих почв и природных вод серной кислотой и сульфатами, способными в почвах восстанавливаться под действием анаэробных сульфатредуцирующих бактерий. Так бактерии рода Desulfovibrio в анаэробных условиях и при достаточном содержании органического вещества восстанавливают сульфаты с подщелачиванием среды:

Na₂SO₄ + Fe(OH)₃ + 9H⁺ = FeS + 2NaOH + 5H₂O.

Участвующий в реакции водород отбирается из органических веществ почвы.

Деятельность сульфатредуцирующих бактерий приводит к накоплению в почвах соды и сульфидов железа, придающих почве темную окраску:

NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

Это один из путей образования в почвах соды, формирмирующий содовозасоленные почвы и солонцы.

В анаэробных условиях образование H₂S ведет к снижению продуктивности почв. Восстановительные зоны можно рассматривать как геохимические барьеры для железа и многих других металлов, образующих труднорастворимые сульфиды. Сульфатредукция способствует увеличению щелочности и развитию солонцеобразования.

С учетом вышеизложенного для определения в почве сероводорода выберем метод, основанный на окислении сероводорода йодом, выделившимся при взаимодействии йодида калия с перманганатом калия в кислой среде. Он в основном применяется для анализа почв на содержание сероводорода в местах, где постоянно имеется загрязнение нефтепродуктами, в прибрежной почве рек и других водоемов, куда сбрасываются сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.

Нижний предел обнаружения 0,32 мг/кг почвы, точность измерения ±25 %, измеряемые концентрации 0,32–2300 мг/кг.

Аппаратура

Аппарат для встряхивания.

Посуда лабораторная стеклянная.

Бумага фильтровальная.

Реактивы

Калия перманганат, х.ч., раствор с молярной концентрацией