3.5. Методика определения скорости диффузии кислорода
16.3.5. Методика определения скорости диффузии кислорода
Это определение основано на принципе полярографических измерений. В кислородсодержащей среде, когда потенциал поляризуемого электрода достигает –200 мВ, начинается восстановление кислорода и возникает электрический ток. Восстановление кислорода возрастает с ростом потенциала. В зоне, где сила тока не зависит от напряжения, концентрация растворенного кислорода и скорость его диффузии к катоду являются единственными лимитирующими факторами. Этот метод был предложен Лемоном и Эриксоном (Lemon и Erickson, 1955) для измерения диффузии кислорода к корням растений. Корень похож на цилиндр, окруженный преимущественно жидкой контактной зоной, которая изменяется в зависимости от степени насыщения среды. Атмосферный кислород растворяется и диффундирует из жидкой фазы к корням. Устройство для измерения Eh и СДК должно быть собрано, как показано на рисунке.
Солевой мостик вставляют в почву до глубины около 15 см для подсоединения насыщенного каломельного электрода сравнения. Индикаторный электрод (платиновая проволока диаметром 1 мм и длиной 6,5 мм, см. раздел 16.2.1) проверяют, используя калибровочные растворы (см. раздел 16.2.4) и затем располагают на той же глубине (15 см).
Измерение Eh предшествует измерению СДК. Последнее требует поляризации платинового электрода с использованием рекомендуемого потенциала –650 мВ относительно электрода сравнения. Показания равновесного тока записывают через 3 мин после включения цикла поляризации. Интегрирование уравнения диффузии показывает, что СДК примерно пропорциональна равновесному току в соответствии с уравнением:
СДК = (0,5/А)×I,
где СДК — скорость диффузии кислорода, 10–8 г/(см2×мин); А — площадь поверхности платинового электрода, см2; I — сила тока, мкА.
Если влияние температуры на результаты измерения Eh незначительно, то при измерении СДК ситуация другая. Вилен и Рюэль-Дрюэль (Vilain и Ruelle Druelle, 1974) рекомендовали использовать поправочный коэффициент, равный в среднем 2%/оС. Повторяемость результатов измерений может быть около 10% через 2–3 месяца после установки устройства в поле.
16 глава из книги М.Пансю, Ж.Готеру Анализ почвы. Справочник. Минералогические, органические и неорганические методы анализа. Пер. с англ. (Handbook of Soil Analysis. Mineralogical, Organic and Inorganic Methods) под ред. Панкратова Д.А. ISBN: 987-5-91884-060-3. С-П.:Профессия, 2014, 800 стр.