DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 31 <-- 31 --> PDF |
IZVORNI ZNANSTVENI ČLANCI — ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERS UDK 630*425.1 Šum. list CXV (1991) 467 ODREĐIVANJE SUMPORA U BILJNOM MATERIJALU I TLU INFRACRVENOM SPEKTROMETRIJOM Nadežda PEZDIRC, Nikola KOMLENOVIC* SAŽETAK: Istraživano je određivanje sumpora u biljnommaterijalu i tlu infracrvenom spektrometrijom sa aparatomSC—132 Sulfur determinator firme Lećo. Spaljivanje uzoraka provodilo se je bez akcelatora, te uz primjenu akceleratora V2O-, i COM—AID. Primjenom COM—AID dobivaju se kod uzoraka biljnog materijala, a još više uzoraka tla niži rezultati. Nisu utvrđene značajne razlike između rezultata analiza dobivenih bez i uz dodatak ViO$. Stoga se preporuča provođenje analiza uzoraka biljnog materijala i tla bez primjene testiranih akceleratora. Ključne riječi: Infracrvena spektrometrija, određivanje sumpora, biljni materijal, tlo. UVOD Suvišak S02 u zraku smatra se jednim od važnijih uzroka propadanja šuma. Kod šumskih vrsta je dokazano da drveće koje raste u atmosferi sa višim koncentracijama SO^ sadrži i više sumpora u asimilacjskim organima. Ako se koncentracija S02 prekorači u atmosferi to dovodi do mehaničkih oštećenja i fizioloških poremetnji kod biljaka (KOMLENOVIC, PEZDIRC 1987, KOMLENOVIC 1989, KOMLENOVIC 1990). U svijetu i kod nas koristi se više metoda za određivanje sumpora u biljnom materijalu i tlu. Određivanje sumpora se može izvesti gravimetrijski, mjerenjem dobijenog taloga barijevog sulfata (SARIĆ et. al 1967). Turbidimetrijsko određivanje sadržaja sumpora u organskim spojevima provodi se pomoću dušične i perklorne kiseline (BETHGE 1956, SHAW 1959, i BLANCHOR, et. al 1956). Do sada se za analize sumpora kao najpouzdanija i najbrža pokazala metoda infracrvene spektrometrije. Ista je u ovom radu detaljnije opisana. Cilj ovih istraživanja je da se istraži komparabilnost dobivenih rezultata za sumpor u uzorcima biljnog materijala i tla metodom infracrvene spektrosikopije upotrebom akceleratora COM—AID (supstance koje pomažu pravilnom sagorijevanju), vanadium pentoksida (V2O5) i spaljivanjem uzoraka bez prisustva akceleratora (INSTRUCTON MANUAL, »LEĆO« CORPORATION, 1987.). * Mr. Nadežda Pezdirc, dr. Nikola Komlenović, Šumarski institut, Jastrebarsko. |
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 32 <-- 32 --> PDF |
MATERIJAL I METODE Uzorci biljnog materijala prethodno osušeni na temperaturi od 105" C samelju se u vrlo fini sitni prah. Što su čestice praha sitnije, homogenizacija uzorka je bolja pa prema tome i rezultati pouzdaniji. Uzorci tla se osuše na zraku i usitne u porculanskom tarioniku do najfinijeg praha. Sadržaj sumpora u uzorcima biljnog materijala i tla određen je metodom infracrvene spektrometrije na aparatu SC—132 SULFER DETERMINATOR firme »LEĆO«. — — — W B III I iMIHIMIH Ini hi liillilMIIII h.l´ T Zahvaljujući svojstvima infracrvene spektrometrije postoji mogućnost analiza koje je drugom metodom teško, ili nemoguće provesti. Područje infracrvenog spektra definirano je njegovom valnom duljinom. Uzorci za snimanje infracrvenog spektra mogu biti pripremljeni u bilo kojem agregatnom stanju. Brzina i minimalna priprema uzoraka predstavlja prednost ove metode obzirom na druge metode za određivanje sumpora. Pošto je absorpcija zračenja proporcionalna koncentraciji, infracrvena spektrometrija koristi se za kvantitativno određivanje primjenom Beer-ovog zakona (NAKANISHI, SOLOMON, 1977, SMITH, 1979). Prije početka rada sa uzorcima potrebno je provesti tri do pet »kondicioniranih « analiza, tj. sve konstante sistema treba podesiti na iste vrijednosti. Nakon kondicioniranja vrši se kalibracija aparata pomoću standarda približne vrijednosti za sumpor kakav očekujemo u uzorcima biljnog materijala i tla. Sitno samljeveni uzorak odvažemo u vatrostalni keramički čamčić i ravnomjerno raširimo prah po čitavoj posudici lagano tresući naprijed i nazad. Karakter nekih tipova uzoraka može zahtijevati upotiebu »akceleratora «. 468 |
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 33 <-- 33 --> PDF |
Na taj se način osigurava pravilno sagorijevanje i reproduciobilnost rezultata. Općenito se potreba za akceleratorom određuje eksperimentalno. Ako se pokaže potreba za njima onda se upotrebljava COM—AID ili vanadium pentoksid. Upotreba V2O3 vodi kraćem vijeku sistema za sagorjevanje, pa se V-O-, koristi samo onda kada je to neophodno. Posudica sa uzorkom unese se u peć za spaljivanje. Temperatura peći kreće se oko 1.600°C. Analiza počinje odmah automatski čim se pojavi prisustvo sumpora. Za vrijeme sagorijevanja uzorka sumpor se oksidira u sumpor dioksid. Ovaj plin apsorbira IR—energiju na određenoj valnoj duljini IR—spektra. Poseban filter omogućava detekciju IR—energije koju je usvojio sumpor dioksid. Tako se redukcija IR—energije pripisuje samo sumpor diok sidu, a njegova koncentracija određuje se detektorom. Oznaka uzorka Standardni uzorak ugljena (S % 0,300—0,360) Taxas bacala Pinus sylvestris Picea abies Quercus Hex Pinus halepensis Sadržaj sumpora u biljnom materijalu Broj određivanja 1 2 3 Sredina 1 2 3 Sredina 1 2 3 Sredina 1 2 3 Sredina 1 2 3 Sredina 1 2 3 Sredina S " o bez dodavanja akceleratoia 0,304 0,303 0,308 0,305 0,108 0,104 0,099 0,104 0,126 0,137 0,128 0,130 0,088 0,086 0,093 0,089 0,141 0,139 0,134 0,138 0,112 0,112 0,114 0,113 S °´n sa akceleratorom V,0, 0,303 0,310 0,299 0,304 0,104 0,111 0,099 0,105 0,136 0,130 0,133 0,133 0,095 0,090 0,092 0,092 0,142 0,146 0,149 0,145 0,115 0,113 0,115 0,114 Tablica 1. S % sa akceleratorom COM-AID 0,300 0,310 0,299 0,303 0,093 0,081 0,086 0,087 0,116 0,120 0,119 0,118 0,068 0,076 0,077 0,074 0,122 0,124 0,129 0,129 0,090 0,091 0,089 0,090 REZULTATI I DISKUSIJA Određivanje sumpora suhim spaljivanjem uzoraka nije dalo zadovoljavajuće rezultate. Zbog toga su BLANCHAR, et. al (1965) istraživali metodu koja bi bila relativno točna i dovoljno brza da se može primjenjivati za |
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 34 <-- 34 --> PDF |
rutinske analize. U tu svrhu razradili su metodu spaljivanja uzoraka organske tvari sa dušičnom i perklornom kiselinom. Sadržaj SO-, u otopini utvrđuje se turbidimetrijski kao barijev sulfat (BaSO/,). Predložena metoda se pokazala točnijom i bržom od konvencionalne metode suhog spaljivanja. Međutim, ovom metodom moguća su dva izvora greške, gubitak S u plinovitom obliku i nepotpuna oksidacija sumpora u biljnom materijalu i tlu. Pored toga upotreba perklone kiseline može uzrokovati eksplozivno paljenje biljnog materijala u cijevima. Ovom metodom uz veliku pažnju na količinu dodane perklorne kiseline, kao i veličinu kristala barijeva klorida dobili smo dosta pouzdane rezultate za sadržaj sumpora u biljnom materijalu (KOMLENOVIĆ, PEZDIRC 1987). Zbog navedenih nedostataka, a posebno sporosti kod određivanja sumpora ovom metodom uveli smo u laboratorij Odjela za ekologiju utvrđivanje sadržaja sumpora u uzorcima biljnog materijala i tla metodom infracrvene spektrometrije aparatom SC—132 SULFUR DETERMINATOR. Rezultati dobiveni ovom metodom uz upotrebu akceleratora i bez njih prikazani su u tablicama 1 i 2. Tablica 2 Sadržaj sumpora u tlu Oznaka uzroka Dubina cm Broj određivanja S % bez dodavanja akceleratora S % akceleratorom V A S % akceleratorom COM-AID Standardni uzorak ugljena (S ´% 0,300—0,360) 0—5 1 2 3 0,304 0,303 0,308 0,303 0,310 0,299 0,300 0,310 0,299 Sredina 0,305 0,304 0,303 Jastrebarsko pseudoglej 0—5 1 2 3 0,0080 0,0090 0,0086 0,0084 0,0083 0,0085 0,0026 0,0037 0,0031 Sredina 0,0085 0,0084 0,0031 Zdihovo polje pseudoglej 0—5 1 2 3 0,0061 0,0061 0,0060 0,0063 0,0063 0,0069 0,0017 0,0024 0,0020 Sredina 0,0061 0,0065 0,0020 Zdihovo distrično smeđe tlo 0—5 1 2 3 0,0087 0,0087 0,0085 0,0090 0,0090 0,0099 0,0018 0,0022 0,0028 Sredina 0,0086 0,0093 0,0023 Pavlovčani kultura c. bora distrično smeđe tlo 0—5 1 2 3 0,0144 0,0130 0,0130 0,0133 0,0129 0,0140 0,0061 0,0059 0,0069 Sredina 0,0135 0,0134 0,0063 Breznik Polje eutrično smeđe tlo 0—5 1 2 3 0,0064 0,0066 0,0066 0,0057 0,0071 0,0064 0,0046 0,0049 0,0043 Sredina 0,0065 0,0064 0,0046 |
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 35 <-- 35 --> PDF |
Sadržaj sumpora za standardni uzorak ugljena (S % 0.300—0,360) uz upotrebu akceleratora vanadium pentoksida i COM—AID.a kao i spaljivanjem bez upotrebe akceleratora (Tab. 1 i 2) pokazuje jednake vrijednosti. Kao što se iz tabele vidi sadržaj sumpora uz upotrebu akceleratora vanadium pentoksida i spaljivanjem uzoraka biljnog materijala bez prisustva akceleratora pokazuje također iste vrijednosti. Ako se upotrijebi akcelerator COM—AID rezultati za sadržaj sumpora u biljnom materijalu značajno su statistički niži od predhodnih rezultata. Ta je razlika iznosila i do 20%. Ako je sadržaj sumpora u uzorcima viši razlika u rezultatima je relativno manja i obrnuto. Sadržaj sumpora u tlu prikazan je u tabeli 2. Uzorci tla uzeti su od 0—5 cm dubine iz površinskog dijela humusno akumulativnog horizonta na pseudogleju obronačnom, pseudogleju obronačnom-antropogeniziranom, distričnom smeđem-pseudoglejnom i eutricnom smeđem-antropogeniziranom tlu. Dobiveni rezultati za sadržaj sumpora pokazuje jednake rezultate spaljivanjem bez akceleratora i sa akceleratorom V20-,. Rezultati dobiveni za sadržaj sumpora u tlu upotrebom akceleratora COM—AID bili su daleko niži (30—76%). Kod upotrebe akceleratora V205 uslijed visoke temperature u peći za spaljivanje uzoraka dolazi do spojeva u vatrostalnom keramičkom čamčiću, koji čine da je čamčić samo jednokratno upotrebljiv. Navedena činjenica nije zanemariva sa ekonomske strane obzirom da se bez upotrebe akceleratora V2Or, vatrostalni čamčić može koristiti za analiziranje većeg broja uzoraka. ZAKLJUČCI Na osnovu dobivenih rezultata za sadržaj sumpora u tlu i biljnom materijalu metodom infracrvene spektrometrije spaljivanjem uzoraka sa upotrebom akceleratora i bez njihove upotrebe može se zaključiti: — Metoda infracrvene spektrometrije u odnosu na druge metode za određivanje sumpora pokazala se kao vrlo točna i brza za rutinsko određivanje sumpora u uzorcima biljnog materijala i tla. — Upotrebom akceleratora vanadium pentoksida (V2O5) rezultati za sadržaj sumpora u uzorcima pokazuju jednake vrijednosti kao i spaljivanjem bez njegove upotrebe. — Zbog toga što upotreba akceleratora (V2Os) vodi kraćem vijeku sistema za sagorjevanje kod analiza uzoraka biljnog materijala i tla treba istu izbjegavati. Vatrostalni keramički čamčić koji služi za odvagu i spaljivanje uzoraka ako se upotrebi V20-, akcelerator može služiti samo za jednokratnu upotrebu. — Upotrebu akceleratora COM—AID koji se preporučuje kod određivanja sumpora u krutim tvarima treba izbjegavati, jer njegovom primjenom dobivamo prenizak sadržaj sumpora za uzorke tla i biljnog materijala. — Sumpor se u uzorcima biljnog materijala i t´la može odrediti brzo i isto točno kao i uz primjenu V20-„ pa se kod analiza sumpora ovom metodom ne preporučuje primjena akceleratora. |
| ŠUMARSKI LIST 10-12/1991 str. 36 <-- 36 --> PDF |
LITERATURA Bethg e P. O., 1956. Determination oi´ Sulfur bv wet combustion with perchloric acid. Anal. Chem. 28: 119—122. Blanclar, R„ W., Rehm, G., C a 1 d w e 11, A. C, 1965. Sulfur in Plant Mate riais by Digestion with Nitric and Perchloric Acid. Soil Science Society Proceedings, 71—72. Instruction manual, Leco corporation, 1987. Kom leno vie, N. 1989. Utjecaj SO., i nekih drugih polutanata na šumsko drveće s posebnim osvrtom na Hrvatsku, Šumarski list, 6—8, Zagreb. K o m 1 e n o v i ć, N. 1990. Opterećenost sumpornom vegetacije grada Zagrebamjere zaštite. Zelenilo grada Zagreba, JAZU, Zagreb. Komlenović, N., Pezdirc, N. 1987. Koncentracija sumpora u lišću nekih vrsta drveća u Istri i Hrvatskom primorju, Šumarski list, 1—2, Zagreb. Nakani š ki, K., Solomon , P. H. 1977. Infrared Absorption Spectroscopy 2nd ed., HoldemDay, San Francisco. Sarić, M., K a s t o r i, R., Curie, R., dupina, T., Gerić, I. 1967. Praktikum iz fiziologije bilja, 138—142, Beograd. Shaw, W. M. 1959. Nitric — percloric Acid oxidation for sulfur in plant and animal materials, Y. Agr. Food Chem 7. 813—917. Smith , L. A. 1979. Applied Infrared Spectroscopy, John Willey and Sons, Inc. New York, Chielester, Brisbane, Toronto. Determination of Sulphur in Plant Material and Soil by Means of Infared Spectrometry S u m m a r y Determination of fulphur in plant material and soil was carried out by infrared spectrometry using the SC-132 Sulphur Determinattor apparatus of the Leco Company. Burning of samples was carried out without an accelerator and with the application of a V206 and COM-AID accelerator. With the application of COM-AID in the plant material samples lower results were obtained, parti-´ cularly in the case of soil samples. Significant différences were not determined between the results of analyses obtained with and without the addition of V205. Therefore it is recommended that analyses are performed of plant material samples and soil samples without the application of the tested accelerators. Key words : infrared spectrometry, sulphur détermination, plan material, soil. |