ТРАКИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ, СТАРА...
Transcript of ТРАКИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ, СТАРА...
Кранфийлд университет, Великобритания e университет насочен основно към развитие на научна дейност и специализация на постдокторанти в различни научни сфери, както и обучение на специалисти в сферата на инжерните науки, технологиите и мениджмънта. Научната група в която бе проведено обучението е в Националния институт по почвени ресурси (NSRI) към Департамента по екология и технология.
Националния институт по почвени ресурси е водещ лидер за оценка и анализ на почвеното плодородие, както и възстановяване плодородието на увредени почви. Изследователите от (NSRI) осъществяват консултантка дейност с правителството, частни компании и земеделски производители с цел повишаване на почвеното плодородие и прилагане на различни форми на устойчиво земеделие.
Това е водещ европейски институт в опазване и управление на почвените ресурси.
През 2004 г. е разработена и утвърдена от Министъра на околната среда и водите нова програма за почвен мониторинг, която е организирана на три нива.
Наблюденията на І-во ниво се извършват в 397
пункта на територията на страната, като се предоставят данни за оценка състоянието на почвите.
Анализът за съдържание на тежки метали се
извършва по ISO 11466 и ISO 11047.
Необходимост от нови и алтернативни методи за бърза екологична оценка на почви
Бързина
Ниска себестойност на анализа
Пробата при анализ не се променя
Едновременно могат да се определят няколко компонента в анализираната проба
Развитието на инструментите, тяхната миниатюризация и използването на инструменти с оптични влакна позволява да се анализират проби и на полето
Не е необходима специална квалификация за извършване на анализа
Дължини на вълните, nm
Химични връзки Почвен компонент Автори
700 Mg-OH bending vibrations and О-Н stretching vibrations
Хлорит и лимонит V. Rossel, 2006
900-1000 Mg-OH bending and O-H stretching vibrations Хлорит и лимонит V.Rossel, 2006
1350-1400 О-Н groups Кварц, албит и каолинит Gaydon, 2009
1400 O-H bending vibrations and stretching vibrations Вода V.Rossel, 2006
1400 О-Н stretching vibrations Каолинит, Мусковит V.Rossel , 2006
1700 С-Н stretching vibrations Хуминови киселини V.Rossel , 2006
1850 ОН vibrations Хуминови киселини Chang and Laird, 2002
1900 Н-O-H bending and О-Н stretching vibrations Монтморилонит V.Rossel , 2006
1910 Н-O-H bending and О-Н stretching vibrations Албит Onions, 2009
1950 О-Н bending and stretching vibrations Вода V.Rossel , 2006
2000 СО3- СаСО3 Chang and Laird, 2002
2170-2230 Al- (ОН) Албит Gaydon, 2009
2200 О-Н bending and stretching vibrations Глинести минерали V.Rossel,2006,
2206 О-Н bending and stretching vibrations Монтморилонитови минерали
V. Rosssel, 2009
2200-2300 Al-(OH) + O-H bending and stretching vibrations Каолинит, Илит Onions, 2009
2240 Si-OH Кварц Gaydon et al, 2009
2240-2260 Fe2+ (ОН) Кварц, хематит Gaydon et al, 2009
2300 С-Н stretching vibration С-Н combination vibration Хуминови киселини V.Rossel,2006
2310-2350 ОН vibrtions Хуминови киселини Chang and Laird, 2002
2300 Mg-OH bending + О-H streching vibrations Хлорит, биотит, вермикулит V.Rossel,2006
Проучване върху приложението на спектралния анализ в близката инфрачервена област като алтернативен метод за определяне на общ азот, общ фосфор и съдържание на тежки метали в почви от различни типове на територията на Старозагорска област.
Химичен анализ Определяне на общ азот по Келдал - БДС ISO 11261
Изгаряне на почвената проба с Н2SO4 и катализатор Se и последваща дестилация по Kjeldahl. Използван е термоблок “DIGESTER 6500“ за разлагане на почвените проби и последваща дестилация с парен дестилатор “Udk 142“.
Съдържание на общ фосфор - БДС ISO 11263.
Използвана е система за разлагане с обратни хладници и последващо фотометриране със спектрофотометър UV/VIS 6705 JENWAY.
Определяне общото съдържание на Cu, Pb, Zn, Ni, Cr mg/kg. Подготовка на пробите и киселинна минерализация EN ISO 11466. Съдържанието на изследваните елементи - атомно-абсорбционна спектрометрия по EN ISO 11047, Analyst 800 AAS (Perkin Elmer, USA)
PLSR - Частична регресия на най-малките квадрати
,
Multiple scatter correction (MSC) First derivative - Savitsky-Golay algorithm.
Критерий за най-добро калибровъчно уравнение:
- Стандартна грешка при калибровка, SEC
- Стандартна грешка при проверка , SEP
- Коефициент на детерминация R2
- RPD = SD/SEC
2( )
1
лаб NIRS
n
Y Y
SECn k
R2 SD/SEC (RPD)
Оценка
>0,91 3,0 Отлична
0,90-0,82 2,5-3,0 Много добра
0,81-0,66 2,5-2,0 Добра
0,65-0,50 1,5-2,0 Ниска
<0,50 <1,5 Много ниска
Parameters Min Max Mean SD
N (mg kg-1)
337.1 522.0 181.0 891.9
P (mg kg-1) 26.38 5247.0 1106.0 1106.0
Cu (mg kg-1) 1.68
263.56
47.33
41.84
Zn (mg kg-1) 8.54
410.46
85.53
58.84
Pb (mg kg-1) 5.60
82.49
25.48
15.53
Ni (mg kg-1) 1.09
118.62
20.75
13.86
Cr (mg kg-1) 3.90
150.82
38.25
24.35
Таблица 1. Дискриптивна статистика за съдържание на общ N, общ Р,
Cu, Zn, Pb, Ni, Cr , mg kg-1 в изследваните почвени проби.
Фигура 1. Съотношение между измерените чрез химичен анализ и определените
стойности на N, mg kg-1 чрез NIRS.
Фигура 2. Съотношение между измерените чрез химичен анализ и определените
стойности на Р, mg kg-1 чрез NIRS.
R2pre RMSEP RPDpre Оценка
N (mg kg-1)
0,81 390,9 2,8 Много добър
P (mg kg-1)
0,80 480,0 2,1 Добър
Cu (mg kg-1) 0,79 9,30 2,4 Добър
Zn (mg kg-1) 0,73 21,35 2,0 Добър
Pb (mg kg-1) 0,75 9,63 2,1 Добър
Ni (mg kg-1) 0,69 5,0 1,8 Ниска
Cr (mg kg-1) 0,38 14,86 1,4 -
Статистически параметри, оценяващи точността на определяне на калибровъчния
модел за съответния изследван елемент въз основа на данните от test set- 10 %.
Org. C Total Р Total N Cr Cu Zn Pb Ni
Organic C % 1 0.4891 0.744 -0.161 0.237 0.278 0.575 -0.267
Total Р, mg kg-1 1 0.519 -0.098 0.420 0.417 0.689 -0.245
Total N, mg kg-1 1 0.300 -0.177 0.239 0.438 0.631
Cr, mg kg-1 1 0.035 -0.045 -0.051 0.623
Cu, mg kg-1 1 0.444 0.378 -0.035
Zn, mg kg-1 1 0.633 -0.064
Pb, mg kg-1 1 -0.223
Ni, mg kg-1 1
Корелационна матрица за зависимостта на съдържание на изследваните тежки
метали с органичен въглерод, общ азот и фосфор в почвите.
Спектрална информация, значима за определяне на N, mg kg-1 P,
mg kg-1Cu, mg kg-1, Zn, mg kg-1, Pb mg kg-1, Ni, mg kg-1 и Cr, mg kg-1
Дължини на вълните, nm
N (mg kg-1) 1920 2316
P (mg kg-1) 1418 1918 2210 2315
Cu (mg kg-1) 1419 1920 2312
Zn (mg kg-1) 1419 1900 2320 2359
Pb (mg kg-1) 1589 2450 2791
Ni (mg kg-1) 1390 1905 2249 2416
Cr (mg kg-1) 1660 1900 2205
Получените резултати показват, че спектралният
анализ в близката инфрачервена област е обещаващ метод за бърз анализ на общ азот със сравнителна висока точност на определяне при почвени проби от различни почвени типове.
Общото съдържание на фосфор, мед, цинк и олово в изследваните почви се определя с добра точност чрез NIRS.
Съществува индиректна връзка между тежките метали и почвените спектри, свързани с абсорбцията на глинестите минерали в почвата.
NIRS методът с успех може да бъде приложен като бърз и икономичен метод при мониторингови проучвания на почвени площи за анализ на гореспоменатите почвени параметри.