Vývoj metod pro rychlou analýzu půdy

Abstract

Předložená diplomová práce si klade za cíl rozšířit využití termogravimetrie pro analýzu obsahu organického C a celkového N v půdách. Přednosti termogravimetrie oproti konvenčním analytickým metodám tkví především v její rychlosti, nenáročnosti na předúpravu vzorku a nízké spotřebě chemických látek a rovněž také univerzálnosti – lze ji využít pro analýzu rozličných typů půd. Dosud provedené výzkumné práce prokazují korelace mezi termogravimetrickými daty a některými vlastnosti půd. V minulosti byly pro tyto účely termogravimetrií analyzovány neporušené půdy vystavené relativní vlhkosti 76 %. Tuto vlhkost je ale problematické dosáhnout a udržet pro většinu termogravimetrů. Nicméně, v jiné práci bylo ukázáno, že korelace lze pozorovat i u zemědělských půd vystavených nižší RH. Proto se lze domnívat, že korelace mezi TG daty existuje u půd vystavených jakékoliv RH. TG by pak bylo možné využít pro analýzu vlastností půdy za jakýchkoliv známých RH podmínek. Cílem této práce bylo ověřit tuto hypotézu a pokusit se do vztahů mezi TG a půdními vlastnostmi inkorporovat znalost RH. Z tohoto důvodu byly v této práci analyzovány neporušené půdy vystavené relativní vlhkosti 30, 55 a 76 %. Byla prokázána existence závislosti mezi obsahem organického uhlíku a hmotnostním úbytkem mezi 320 a 330°C a mezi celkovým obsahem dusíku a hmotnostním úbytkem mezi 410 a 420°C nezávisle na relativní vlhkosti. Na jejím základě byly odvozeny rovnice, které umožňují za pomocí hmotnostních úbytků a znalosti relativní vlhkosti stanovit obsah organického C a celkového N pro relativní vlhkost v rozsahu 43 % - 76 %. Nicméně díky nízkému počtu testovaných vlhkostí se stále jedná o předběžný odhad, který je nutno dále zpřesnit analýzou půdních vzorků při dalších vlhkostech.

The submitted diploma thesis aims to extend the use of thermogravimetry for the analysis of organic C and total N contents in soils. The advantages of thermogravimetry in comparison to conventional analytical methods are that it is a versatile technique that provides fast analysis, does not require sample pretreatment and chemicals– and can be used for the analysis of various soil types. The research work performed so far showed correlations between thermogravimetric data and some soil properties. In the past, intact soils exposed to 76% relative humidity (RH) were analyzed by thermogravimetry for these purposes. However, this humidity is problematic to achieve and maintain for most thermogravimeters. Recent work has shown that correlations can be observed in agricultural land exposed to lower RH. Therefore, it can be assumed that a correlation between TG data exists in soils exposed to any RH. TG could then be used to analyze soil properties under any known RH conditions. The aim of this work was to verify this hypothesis and try to incorporate knowledge of RH into the relationships between TG and soil properties. For this reason, intact soils exposed to the relative humidity of 30, 55, and 76% were analyzed in this work. It was demonstrated the dependence between organic C content and mass loss between 320 and 330°C as well as total nitrogen content and mass loss between 410 and 420°C independently of relative humidity. Based on that knowledge, we have derived equations enabling determination of the content of organic C and total N for RH ranging 43% - 76% using mass losses and knowledge of RH. Nevertheless, due to the low number of tested RH, the equations are still only preliminary and need to be improved by analyzing soil samples at a larger number of RH.