Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

нансного поглощения медленных нейтронов. Пучок нейтронов при резонансных энергиях, проходя через анализируемый ма­ териал, содержащий изотопы с резонансным поглощением нейтронов, ослабляется. По степени поглощения этого потока можно определить содержание элемента в материале. Этим методом определяют, например, содержание бора, используя

тором.

На регистрации нейтронов, образующихся при фотоядерных реакциях типа (у, п), основан фотонейтронный метод ана­ лиза. Выход нейтронов в этих реакциях пропорционален содер­ жанию элемента в анализируемом материале. Практически этот метод применим для анализа элементов, изотопы которых имеют относительно низкий порог реакции. К таким изотопам относятся, например, 2Н и 9Ве, для которых порог реакции составляет 1,67 и 2,23 Мэе. Поэтому при использовании у-фото- нов с энергией 2-—3 Мэе присутствие других элементов, имею­ щих изотопы с более высоким порогом реакции (у, п), не ме­ шает определению дейтерия и бериллия — метод оказывается для них довольно специфичным.

В последние годы усиленно разрабатываются методы ана­ лиза, основанные на явлении ядерного у-резонанса (ЯГР), т. е. использовании эффекта Мёссбауэра. Этот метод называется ЯГР-методом анализа. Перечень элементов, которые можно ана­ лизировать этим методом, пока невелик. Более всего разрабо­ таны, например, методы анализа олова и железа. ЯГР-метод обладает высокой чувствительностью, не уступающей чувстви­ тельности методов нейтронного активационного анализа. Он допускает автоматизацию анализа, что очень важно, и харак­ теризуется высокой экспрессностью.

Перечисленные методы основаны на взаимодействии излу­ чений с атомными ядрами. Однако существуют методы ана­

массы анализируемого элемента. Таким образом, по регистра­ ции потока рассеянных электронов можно производить анализ на содержание химических элементов. Этот метод называется

методом анализа по рассеянию электронов. В качестве источни­ ков электронов используют (3-активные изотопы. Для данного

176

Г л а в а 7

П Р И М Е Н Е Н И Е М Е ТО Д А И ЗО Т О П Н Ы Х И Н Д И К А Т О Р О В И И З Л У Ч Е Н И Й В П О Ч В Е Н Н О - А Г Р О Х И М И Ч Е С К И Х

И М Е Л И О Р А Т И В Н Ы Х И С С Л Е Д О В А Н И Я Х И И З Ы С К А Н И Я Х

§ 1. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ИЗОТОПНЫХ ИНДИКАТОРОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ И СОРБЦИИ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ

Метод изотопных индикаторов предоставил новые экспери­ ментальные возможности для изучения физико-химических про­ цессов в почвах: состояния и поведения веществ в почвах, их пространственного и химического распределения, динамики пе­ реноса и др.

Главное достоинство метода изотопных индикаторов заклю­ чается в том, что он позволяет проследить поведение вновь вво­ димого в почву меченого элемента на фоне ранее присутствую­ щего в почве того же, но не меченого элемента. А это имеет решающее значение для почвенно-агрохимических исследова­ ний. Например, метод изотопных индикаторов позволяет раз­ дельно определять поведение элементов питания растений, вно­ симых в почву с удобрениями и присутствующих в ней до внесе­ ния удобрений.

Рассмотрим ряд конкретных методов, которые могут быть использованы для изучения состояния и поведения веществ в почвах.

Определение содержания подвижной фракции (формы) пи­ тательного элемента в почве. При почвенно-агрохимических анализах одной из важных задач является определение запа­ сов подвижных форм питательных элементов в почвах. К ним относят такие химические формы и состояния питательных эле­ ментов, которые доступны для питания растений и входят в со­ став питательного фонда почвы. Подвижная форма питатель­ ного элемента должна быть легко растворимой в почвенных растворах, легко десорбируемой почвенными растворами, легко вступать в обменные реакции и процессы изотопного обмена.

К неподвижной форме питательного элемента относят та­ кие формы питательного элемента, которые находятся в прочно связанном состоянии, труднорастворимы, не вступают в обмен­ ные реакции и процессы изотопного обмена и практически мало доступны для растений.

178

В почвоведении и агрохимии подвижные формы питатель­ ных элементов определяют при помощи различных химических методик: производят однократное экстрагирование подвижной фракции элемента из почвы и устанавливают его содержание в полученной вытяжке. С агрохимической точки зрения к выби­ раемым экстрагирующим растворителям предъявляется следую­ щее требование: растворитель должен извлекать из почвы та­ кое количество подвижной фракции элемента, которое бы наи­ лучшим образом характеризовало запас усвояемой растениями фракции элемента. Конечно, такая оценка' усвояемых запасов питательных элементов в почве сугубо приближенна и условна. О степени усвояемости питательных элементов в почве, доступ­ ности их для растений могут дать «ответ» только сами расте­ ния. Однако и такая приближенная оценка часто бывает до­ статочной и целесообразной.

Применение химических методик для оценки подвижных фракций питательных элементов в почве имеет то преимущест­ во, что при этом не затрачиваются значительное время и труд на выращивание растений. Однако для более глубоких иссле­ дований условий питания растений необходима, конечно, по­ становка вегетационных или полевых опытов.

С появлением возможности использования в почвоведении и агрохимии изотопных методов начались поиски новых методик измерения подвижных и усвояемых растениями фракций пита­ тельных элементов в почвах.

Рассмотрим теоретические и экспериментальные предпосыл­ ки, лежащие в основе радиохимических методик определения подвижных фракций элементов в почвах.

Обозначим буквой М содержание подвижной фракции эле­ мента в заданной навеске почвы, Мн — содержание неподвиж­ ной фракции в той же навеске почвы. Тогда общая масса эле­ мента в исходной почве

Дополнительно любым способом введем в состав почвы неко­ торое количество элемента М* в легкорастворимой, а следова­ тельно, и подвижной форме, меченного радиоактивным изото­ пом-индикатором. Пусть общая активность вводимого меченого элемента равна А0, а его удельная активность

почву вместе с меченым элементом М* распределился в соста­ ве всех подвижных форм элемента в почве, в результате чего

179

движной формы элемента в почве и дополнительно введенного меченого элемента М +М * тогда составит

Величины М*, Aq или а0 должны быть заданы или установлены предварительно.

Величину а можно определить следующимспособом: надо приготовить вытяжку из почвы; измерить в ней содержание за­ данного элемента Мь и общую активность индикатора А&.

Тогда

Во-первых, способ введения меченого элемента в почву не должен изменять свойства почвы и прежде всего содержание подвижных форм данного элемента.

Во-вторых, растворитель (раствор), применяемый для по­ лучения почвенной вытяжки, должен наилучшим образом ими­ тировать воздействие на почву реальных почвенных растворов и корневой системы растений.

Можно предположить, что первое требование удовлетво­ ряется, если вводить в почву элемент с наименьшей концентра­ цией и соответственно с наименьшей массой М*. Иначе говоря, желательно соблюсти условие

.180