MASTER RAD

Procena kvaliteta životne sredine staništa sa

zaslanjenim zemljištem zaštićenog područja

“Lalinačka slatina”

Student: Mentor:

Marija Mitrović Prof. dr Tatjana Anđelković

Niš, 2019

Univerzitet u Nišu

Prirodno-matematički fakultet

Departman za hemiju

ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ

НИШ

КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА

Редни број, РБР:

Идентификациони број, ИБР:

Тип документације, ТД: Монографска

Тип записа, ТЗ: текстуални / графички

Врста рада, ВР: мастер рад

Аутор, АУ: Марија Митровић

Ментор, МН: Татјана Анђелковић

Наслов рада, НР: Процена квалитета животне средине станишта са заслањеним земљиштем заштићеног подручја 'Лалиначка слатина

Језик публикације, ЈП: Српски

Језик извода, ЈИ: Енглески

Земља публиковања, ЗП: Р. Србија

Уже географско подручје, УГП: Р. Србија

Година, ГО: 2019

Издавач, ИЗ: ауторски репринт

Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33.

Физички опис рада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)

Поглавља 6/ страна 43/ табела 9/ слика12

Научна област, НО: Хемија

Научна дисциплина, НД: Хемија животне средине

Предметна одредница/Кључне речи, ПО: Слана земљишта, Лалиначка слатина, катјони, анјони

УДК 502.2:631.41 (497.11 Lalinačka slatina)

Чува се, ЧУ: Библиотека

Важна напомена, ВН: Рад је рађен у Лабораторији за масену спектрометрију Природно-математичког факултета у НИшу

Извод, ИЗ: Испитивање квалитета воде и земљишта било ког екосистема је значајно јер пружа информације о расположивим животним ресурсима. Циљ овог рада је био испитивање основних хемијских параметара заслањеног земљишта и воде на подручју Лалинских појата, као саставног дела шире процене квалитета параметара животне средине у оквиру овог подручја. Узорци воде и земљишта су испитивани у погледу следећих хемијских параметара: садржај јона калцијума и магнезијума и садржај седам анјона (сулфата, хлорида, флуорида, бромида, фосфата, нитрита и нитрата), садржај органске материје, елек-тропроводљивост и pH вредност. Вредности испита-них параметара, а највише електропровод-љивости и садржаја анјона су потврдили салинитет овог подручја.

Датум прихватања теме, ДП:

Датум одбране, ДО:

Чланови комисије, КО: Председник:

Члан:

Члан, ментор:

ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ

НИШ

KEY WORDS DOCUMENTATION

Accession number, ANO:

Identification number, INO:

Document type, DT: Monograph

Type of record, TR: textual / graphic

Contents code, CC: University master degree thesis

Author, AU: Marija Mitrović

Mentor, MN: Tatjana Anđelković

Title, TI: Evaluation of the quality parameters of the saltmarsh

environment ’Lalinačka slatina’

Language of text, LT: Serbian

Language of abstract, LA: English

Country of publication, CP: Republic of Serbia

Locality of publication, LP: Serbia

Publication year, PY: 2019

Publisher, PB: author’s reprint

Publication place, PP: Niš, Višegradska 33.

Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)

Chapters 6/ pages 43/ tables 9/ pictures 12

Scientific field, SF: Chemistry

Scientific discipline, SD: Environmental chemistry

Soil salts, anions, cations, Lalinačka slatina

UC 502.2:631.41 (497.11 Lalinačka slatina)

Holding data, HD: Library

Note, N: Done in laboratories of Faculty of Science and Mathematics in

Nis

Abstract, AB: Evaluation of the quality parameters of soil and water has its

benefits, since it reflects the level and condition of

environmental resources. The aim of this paper was to

evaluate the key chemical parameters of the saline soil and

water from the region of Lalinske pojate, near Niš. Soil and

water samples, collected at several sites of the Lalinac area,

were evaluated over the content of: Ca2+ and Mg2+ ions,

seven anions (fluorides, bromides, chlorides, sulphates,

nitrites, nitrates, phosphates), organic matter,

electroconductivity and pH. The values of the tested

parameters confirmed the saline property of the Lalinac area.

Accepted by the Scientific Board on, ASB:

Defended on, DE:

Defended Board, DB: President:

Member:

Member, Mentor:

Eksperimentalni deo master rada rađen je u laboratoriji za primenjenu hemiju Prirodno-

matematičkog fakulteta i laboratoriji za masenu spektrofotometriju Prirodno-matematičkog

fakulteta u Nišu.

Ovom prilikom bih htela da se zahvalim svom mentoru, prof. dr Tatjani Anđelković na pomoći

oko izbora teme, definisanju njenih okvira i stručnoj pomoći pri pisanju master rada. Takođe

bih se zahvalila dr Darku Anđelkoviću na stručnoj pomoći, kao i Milici Branković na pomoći

pri izradi eksperimentalnog dela master rada i stručnoj pomoći pri pisanju master rada.

Zahvaljijem se svojoj porodici, prijateljima i kolegama na podršci i poverenju tokom

studiranja.

Sadržaj

1.Uvod ..................................................................................................................................................... 1

2. Teorijski deo ........................................................................................................................................ 3

2.1. Slana zemljišta .............................................................................................................................. 4

2.1.1. Uzroci saliniteta zemljišta ..................................................................................................... 4

2.1.2. Klasifikacija slanih zemljišta ................................................................................................. 5

2.1.3. Slana zemljišta u Srbiji .......................................................................................................... 7

2.1.4. Organski sastav zemljišta ...................................................................................................... 8

2.1.5. Neorganski sastav zemljišta .................................................................................................. 9

2.2. Određivanje hemijski parametri vode i zemljišta ....................................................................... 10

2.2.1. Sadržaj organske materije.................................................................................................... 10

2.2.2. Elektroprovodljivost i pH .................................................................................................... 11

2.2.3. Sadržaj katjona i anjona....................................................................................................... 12

2.3. Primenjene instrumentalne tehnike ........................................................................................... 12

2.3.1. Atomska apsorpciona spektrofotometrija ............................................................................ 13

2.3.2. Jonska hromatografija ......................................................................................................... 14

3. Eksperimentalni deo .......................................................................................................................... 18

3.1. Program i metodika eksperimenata ............................................................................................ 19

3.2. Korišćeni reagensi ...................................................................................................................... 19

3.3. Korišćena instrumenti................................................................................................................. 20

3.4. Uzorkovanje ............................................................................................................................... 20

3.4.1. Postupak pripreme uzorka zemljišta za analizu ................................................................... 21

3.4.2. Postupak pripreme uzorka vode za analizu ......................................................................... 22

3.4.3. Postupak određivanja elektroprovodljivosti i pH ................................................................ 22

3.4.4. Postupak određivanja potrošnje kalijum-permanganata ...................................................... 23

3.4.5. Postupak određivanja sadržaja organske materije .............................................................. 23

3.4.6. Postupak određivanja katjona .............................................................................................. 23

3.4.7. Postupak određivanja anjona ............................................................................................... 24

4. Rezultati i diskusija ........................................................................................................................... 26

4.1. Rezultati ispitivanja hemijskih parametara vode ........................................................................ 27

4.1.1. Rezultati određivanja pH, elektroprovodljivost i potrošnje kalijum-permanaganata ......... 27

4.1.2. Rezultati određivanja katjona .............................................................................................. 27

4.1.3. Rezultati određivanja anjona ............................................................................................... 28

4.2. Rezultati ispitivanja hemijskih parametara zemljišta ................................................................. 28

4.2.1. Rezultati određivanja pH, EC i procenta organske materije zemljišta ................................ 28

4.2.2. Rezultati određivanja katjona zemljišta ............................................................................... 29

4.2.3. Rezultati određivanja anjona zemljišta ................................................................................ 30

5. Zaključak ........................................................................................................................................... 31

6.Literatura ............................................................................................................................................ 33

1

1.Uvod

1

Slana zemljišta predstavljaju kompleksnu grupu zemljišta čija je zajednička osobina

sadržaj alkalnih soli. Glavna karakteristika slanih zemljišta i voda je prisustvo visokih

količina jona natrijuma, kalijuma, kalcijuma, magnezijuma, hlorida, sulfata, karbonata,

bikarbonata i nitrata. Visoko slana zeljišta mogu da sadrže i bor, selen, stroncijum, molibden,

mangan i aluminijum. Osnovni uzroci visokog sadržaja katjona i anjona u slanim zemljištima

su visok nivo podzemnih voda, loša drenaža zemljišta, suva klima, prisustvo rastvorljivih soli

koje potiču od raspada stena i minerala, kao i evapotranspiracija. Slana zemljšta poseduju niz

izmenjenih fizičkih i hemijskih parametara u odnosu na zemljišta sa optimalnom količinom

gore navedenih jona. Neke od osobina su niska biološka raznolikost, nedostatak hranljivih

materija, fitotoksičnost zbog abnormalno visoke količine jona ali i zbog prisustva jona kao što

su joni bora i aluminijuma. Iz ovih razloga slana zemljišta su poznata kao „mrtva zemljišta“.

Slana zemljišta se mogu podeliti u nekoliko podklasa a sve u zavisnosti od količine soli, a pre

svega od udela natrijuma.

Slana zemljišta ili slatine su uglavnom zastupljene u pustinjama, polupustinjama, stepskim,

černozemskim i šumo-stepskim oblastima. U Srbiji su slana zemljišta najvećim delom

zastupljena u Vojvodini, na površini od oko 243.000 ha. Pored slanog zemljišta u Panonskoj

niziji postoji i mala površina slanog zemljišta u okolini Niša, poznata pod imenom Lalinačka

slatina. U ovom delu Srbije slano zemljište nastaje od vode koja ima povećan sadržaj

mineralnih soli, pre svega natrijum-hlorida. Slatina se prostire u nekoliko sela: selo Lalinačke

pojate se prostire na istočnoj strani slatine, na zapadnoj strani slatine je selo Dudulajce, na

severu se nalazi Sečanica, a na jugu sela Oblačina i Lepaja. Na Lalinačkoj slatini nalaze se

biljne vrste koje su karakteristične za slatinska područja južno od Save i Dunava. Evidentirano

je preko preko 200 vrsta biljaka, 40 vrsta ptica, 7 vrsta gmizavaca i 5 vrsta vodozemaca. Zbog

svog velikog značaja, neke od biljnih vrsta kao što su Milanov čistac, ćufurija, dalmatinski

luk, samak i zvezdan koje su nađene na području Lalinačke slatine nalaze se na nacionalnim,

evropskim i svetskim Crvenim listama i Crvenim knjigama. Specifičan biljni svet razlog je što

je Lalinačka slatina uvrštena kao jedno od međunarodno značajnih područja za biljke. Na njoj

se halofitska vegetacija razvija pod snažnim uticajem antropogenih faktora (isušivanja

zemljišta, obrade zemljišta, đubrenje zemljišta itd.).

Ispitivanje kvaliteta vode i zemljišta bilo kog ekosistema je značajno jer pruža informacije

o raspoloživim resursima za život u tom ekosistemu. Procena kvaliteta vode i zemljišta

podrazumeva ispitivanje osnovnih parametara kvaliteta kao što su količina elektrolita,

2

nutritivni sastav, kapacitet zadržavanja nutrijenata i vode, kiselost, permeabilnost i

erodabilnost.

Cilj ovog rada je bilo ispitivanje osnovnih hemijskih parametara zaslanjenog zemljišta i

vode na području Lalinskih pojata, kao sastavnog dela šire procene kvaliteta parametara

životne sredine u okviru ovog geografskog područja.

3

2. Teorijski deo

4

2.1. Slana zemljišta

Slana zemljišta predstavljaju kompleksnu grupu zemljišta čija je zajednička osobina

sadržaj alkalnih soli. Glavna karakteristika slanih zemljišta i voda je prisustvo visokih

količina jona natrijuma, kalijuma, kalcijuma, magnezijuma, hlorida, sulfata, karbonata,

bikarbonata i nitrata.

Posle dužeg vremenskog perioda te soli se ispiraju iz zemljišta drenažnom vodom. Voda je

jako bitna pri procesu nastajanja slanog zemljišta. S jedne strane donosi so zemljištu, a sa

druge strane odnosi so iz zemljišta. U suvim delovima soli se mogu akumulirati, pri čemu

nastaju prirodno slana zemljišta. Salinitet u suvim delovima se javlja kada je nivo vode dva do

tri metra od površine zemljišta. Soli iz podzemnih voda dospevaju na površinu kapilarnim

kretanjem, i prilikom isparavanja vode soli se zadržavaju na zemljištu.

Salinitet zemljišta se može desiti i prilikom navodnjavanja, jer skoro sve vode koje se

korsite za navodnjavanje sadrže rastvorene soli. Biljke koriste vodu, a soli ostaju u zemljištu

gde se akumuliraju. Salinitet u urbanim područjima je posledica navodnjavanja i podzemnih

voda. Akumulacija soli u zemljištu zavisi od količine vode za navodnjavanje, koncentracije

soli prisutne u vodi za navodnjavanje, padavina i količine isparenja.

Slano zemljište može se prepoznati po rastu useva, a često po prisustvu belih soli na

površini. Kada je prisustvo soli malo biljke koje rastu imaju plavo-zeleni ton. Fizička svojstva

slanih zemljišta menjaju se rastom biljaka otpornih na soli. Ove biljne vrste uticu i na

povećanje unosa vode u zemljištu, zasićenu hidrauličnu provodljivost zemljišta, strukturnu

stabilnost i poroznost zemljišta.

Slana zemljšta poseduju niz izmenjenih fizičkih i hemijskih parametara u odnosu na

zemljišta sa optimalnom količinom gore navedenih jona. Neke od osobina su niska biološka

raznolikost, nedostatak hranljivih materija, fitotoksičnost zbog abnormalno visoke količine

jona ali i zbog prisustva jona kao sto su joni bora i aluminijuma.

2.1.1. Uzroci saliniteta zemljišta

Rastvorljive soli – U sušnim i polusušnim klimatskim uslovima nema dovoljno vode kako

bi se rastvorljive soli isprale iz zemljišta, što uzrokuje akumuliranje soli u zemljištu, pri čemu

nastaju slana zemljišta. Glavni katjoni prisutni u slanim zemljištima i vodama su Na+, K

+,

Ca2+

, Mg2+

, a primarni anjoni Cl-, SO4

2-, HCO3

-, CO3

2- i NO3

-. Bikarbonantni joni su

posledica reakcije ugljen-dioksida u vodi. Ugljen-dioksid potiče iz atmosfere ili kao rezultat

procesa disanja korena biljaka ili drugih organizama koji se nalaze u zemlji.

5

Drenaža – Loša drenaža takođe može biti jedan od uzorka povećanog saliniteta zemljišta.

Javlja se pri visokom nivou vode ili pri lošoj propustljivosti zemljišta, uzrokovane visokoj

koncentraciji natrijuma u zemljištu. Pri lošoj drenaži mogu se pojaviti slana jezera kao ona u

zapadnim Sjedinjenim Državama. Navodnjavanje slanom vodom kod neslanih zemljista moze

dovesti do problema sa slanošću. Takva zemljišta su obično ravna, dobre drenaže i nalaze se u

blizini potoka. Međutim, navodnjevanjem slanom vodom može dovesti do loše drenaže i

povećanog nivoa vode.

Kvalitet vode za navodnjavanje – Vrlo važan faktor koji utiče na salinitet zemljišta.

Voda koja se koristi za navodnjavanje ne bi trebalo da ima visok sadržaj rastvorljivih soli,

natrijum, bor i elemente u tragovima jer može dovesti do ozbiljnih efekata na razvoj biljaka i

životinja. Oko 100.00 hektara zemljišta koje se navodnjava svake godine nije produktivno

zbog visoke slanosti. Ovo se javlja prilikom upotrebe vode za navodnjavanje sa visokim

sadržajem rastvorljivih soli koje se akumuliraju u zemljištu, osim ako se ne vrši ispiranje.

Slana voda za navodnjavanje, niska propustljivost zemljišta, loša drenaža i slaba količina

padavina su uzroci soli koje se akumuliraju u zemljištu, sto štetno utiče na rast i prinos useva.

Soli se moraju ispirati za proizvodnju useva. Međutim, ispiranje zemljišta dovodi do

zagađenja vode, sto je jos jedan problem u sredinama slanih zemljišta.

Evapotranspiracija – Dodatni faktor koji utiče na povećanje koncentracije soli u

zemljištu i površinskim vodama. Procenjeno je da gubici u isparavanju mogu biti od 50 do

90% u sušnim područjima.

2.1.2. Klasifikacija slanih zemljišta

Slana zemljišta su podeljena u tri klase: klasa zaslanjenih zemljišta-solončak, klasa

alkalizovanih zemljišta-solonjec i klasa dealkalizovanih zemljišta-solođ.

Solončak je zaslanjeno zemljište sa sadržajem soli preko 1% i preko 0,7% sodnog

zaslanjivanja (Slika 1). Svako zemljište koje sadrži ovu količinu ili veću u bilo kojem sloju do

dubine od 125cm smatra se solončakom. Do nagomilavanja soli kod ovih vrsta zemljišta

dolazi od podzemnih voda. Pod uticajem kapilarnih sila zaslanjena voda iz dubine prelazi na

površinu zemljista. Gubitak vode sa površine zemljista dovodi do nagomilavanja soli u

zemljištu. Osim podzemnih voda zaslanjivanje zemljista može nastati i tokom poplava. Jedan

od bitnih faktora koji utiče na formiranje solončaka je klima. U sušnim područjima često se

javlja deficit vode, zbog većeg gubitka vode putem evapotranspiracije. Fizička svojstva

solončaka variraju u širokim granicama u zavisnosti od mehaničkih osobina zemljišta, dok

hemijska svojstva zavise od vrste, količine i rasporeda soli u zemljištu.

6

Slika 1. Unutrašnja i spoljašnja morfologija solončaka (Belić, Nešić, Ćirić, 2014)

Solonjec je zaslanjeno zemljište koje se u odnosu na solončak karakterise niskim

sadržajem soli od 0,15–0,25% (Slika 2). To je alkalizovano zemljište koje ima više od 15%

adsorbovanog Na+ jona. Ova zemljišta su u suvim uslovima zbijena, tvrda i neprobojna za

korenje biljaka, a u vlažnim uslovima upijaju mnogo vode, bubre i praktično ne propustaju

vazduh i vodu. Plodnost ovih zemljišta je vrlo mala, zbog nepovoljnih vazdušno-vodnih

svojstava, i nisu pogodna za intenzivnu poljoprivrednu proizvodnju.

Slika 2. Unutrašnja i spoljašnja morfologija solonjeca (Belić, Nešić, Ćirić, 2014)

Solođ je dealkalizovano zemljište i predstavlja jednu fazu u evoluciji slatina (Slika 3).

Desalinizacija solončaka vodi ka razvoju solonjeca a dealkalizacija solonjeca vodi ka razvoju

solođa. Solođi zauzimaju male površine u svetu, ali su široko rasprostranjeni u različitim

geografskim područjima sa umereno suvom i suvom klimom. Hemijska svojstva solođa se

razlikuje do drugih tipova slatina. Solođi se odlikuju manjem sadržaju vodorastvorljivih soli

od solončaka kao i manjem sadržaju adsorbovanog Na od solonjeca. Gornji slojevi solođa su

bikarbonantni, a reakcija sredine se kreće od slabo do jako kisele.

7

Slika 3. Unutrašnja i spoljašnja morfologija solođa (Belić, Nešić, Ćirić, 2014)

2.1.3. Slana zemljišta u Srbiji

Slana zemljišta ili slatine su uglavnom zastupljene u pustinjama, polupustinjama, stepskim,

černozemskim i šumo-stepskim oblastima. U Srbiji su slana zemljišta najvećim delom

zastupljena u Vojvodini, na površini od oko 243.000 ha. Solončaci se nalaze u području

Bačke, solonjeci su dominantni u Banatu, a solođi i južnoj Bačkoj i Sremu. Veliki kompleksi

pod slatinama predstavljaju znatan gubitak za poljoprivredu u našoj zemlji, pošto se ova

zemljišta zbog loših osobina ne mogu koristiti za gajenje poljoprivrednih kultura. Uglavnom

se koriste kao livade i pašnjaci sa veoma niskim prinosima trave u toku godine. Na ovim

zemljištima poljoprivredna proizvodnja zavisi od načina obrade i agrotehnike, rasporeda

vlage i izbora odgovarajućih poljpoprivrednih kultura koje u datom trenutku mogu uspevati.

Slatine Vojvodine nastanjuju specifične vrste biljaka (halofite) koje su prilagođene životu na

zaslanjenom zemljištu sa promenljivim vodenim režimom. Pored slanog zemljišta u

Panonskoj niziji postoji i mala površina slanog zemljišta u okolini Niša, poznata pod imenom

Lalinačka slatina. U ovom delu Srbije slano zemljište nastaje od vode koja ima povećan

sadržaj mineralnih soli, pre svega natrijum-hlorida.

2.1.3.1. Lalinačka slatina

Lalinačka slatina je specifičan ekosistem (Slika 4) koji se odlikuje prisustvom

karakteristične flore i vegetacije. Slatina se prostire u nekoliko sela: selo Lalinačke pojate se

prostire na istocnoj strani slatine, na zapadnoj strani slatine je selo Dudulajce, na severu se

nalazi Sečanica, a na jugu sela Oblačina i Lepaja. Pojava slatine van područja Panonske

nizije u Srbiji je vrlo retka. Flora i vegetacija je južne i centralne Srbije je specifična, a u

biogeografskom smislu drugačija od slatina Panonske nizije. Na Lalinačkoj slatini nalaze se

8

vrste koje su karakteristične za slatinska područja južno od Save i Dunava. Na njoj se

halofitska vegetacija razvija pod snažnim uticajem antropogenih faktora (isušivanja zemljista,

obrade zemljišta, đubrenje zemljišta itd.).

Slika 4. Deo ekosistema Lalinačke slatine

2.1.4. Organski sastav zemljišta

Organski sastav zemljišta ima značajnu ulogu u uticaju na hemiju zemljišta. Humus i

organska materija zemljišta se mogu smatrati sinonimima i predstavljaju ukupna organska

jedinjenje u zemljištu, isključujuću biljna i životinjska tkiva, njihove proizvode i biomasu tla

(Stevenson, 1982). Organska materija zemljišta je svaki materijal, koji je izvorno nastao od

zivih organizama, koji se vraća u zemlju i prolazi kroz proces razgradnje. Schnitzer i Khan

navode da je organska materija zemljišta „mešavina biljnih i životinjskih ostataka u različitim

fazama razgradnje, stvari koje se sintetizuju mikrobiološkim i/ili hemijski iz produkata

razgradnje, kao i tela živih i mrtvih mikroorganizama i njihovih ostataka“ (Schnitzer, M., and

Khan, S.U., eds.,1978). Većina organske materije je biljnog porekla. Biljni ostaci sadrže 60–

90% vlage. Preostali suvi ostatak se sastoji od ugljenika, kiseonika, vodonika i malih količina

sumpora, azota, fosfora, kalijuma, kalcijuma i magnezijuma. Iako su prisutne u malim

količinama ove hranljive materije su veoma vazne za plodnost zemljišta.

Organska materija zemljista se sastoji od raznih komponenti. Ove komponente uključuju, u

zavisnosti od količine, aktivnu organsku frakciju uključujući mikroorganizme (10–40%),

otpornu ili stabilnu organsku materiju (40–60%), koja se naziva humus.

9

Slika 5. Podela organske materije zemljišta

Organska materija zemljišta se može podeliti na nadzemne i podzemne frakcije. Nadzemna

organska frakcija sadrži biljne i životinjske ostatke. Podzemne organske frakcije se sastoje od

žive faune i mikroflore, delimično razgrađenih biljnih i životinjskih ostataka i humusnih

supstanci. Odnos ugljenik:vodonik se takođe koristi da se označi tip materijala i lakoća

razgradnje. Tvrdi drveni materijali (sa visokim odnosom ugljenik:vodonik) su otporniji od

mekih drvenih materijala (sa niskim odnosom ugljenik:vodonik). Iako se organska materija

zemljišta može podeliti na razne frakcije, te frakcije ne predstavljaju krajnji produkt. Na

ukupnu količinu i podelu organske materije utiču svojstva zemljišta i količina godišnjih

unosa biljnih i životinjskih ostataka u ekosistem. Brzina razgradnje i akumulacije organske

materije u zemljišnom ekosistemu određena je svojstvima zemljišta kao sto su tekstura, pH,

temperatura, vlaga, aeracija, mineralizacija gline i biološke aktivnosti tla.

Organska materija koja se nalazi na površini zemljišta štiti zemljište od efekata padavine,

vetra i sunca. Uklanjanje ili spaljivanje ostatka izlaže zemljište klimatskim uticajima.

Organska materija u zemljištu ima nekoliko funkcija. Sa poljoprivredne tačke gledišta važna

je iz dva razloga, kao hranljivi fond i kao sredstvo za poboljšanje strukture zemljista,

održavanje tla i minimiziranje erozije.

2.1.5. Neorganski sastav zemljišta

Neorganske komponente zemljišta predstavljaju više od 90% čvrstih komponenti. Njihova

svojstva kao sto su veličina, površina i ponašanje naboja u velikoj meri utiče na važne

ravnotežne i kinetičke reakcije i procese u zemljištu. Neorganske komponente zemljišta

obuhvataju primarne i sekundarne minerale, čiji se prečnik čestica kreće u rasponu od gline

koloida ( 2m) do šljunka (˃ 2mm) i stena. Minerali su tvorevine neorganskog porekla sa

Organska materija

zemljita

Živi organizmi Delimično razgrađeni biljni

i životinjski ostaci

Nepromenjeni materijal Transformisani

proizvod

Nehuminske supstance Humusne

supstance

10

određenim fizičkim, hemijskim i kristalnim osobinama. Primarni minerali su oni koji se nisu

hemijski promenili od njihovog taloženja i kristalizacije i rastopljene lave. Najznačajniji i

najvažniji primarni minerali su feldspati. Uobičajni su u frakcijama peska i mulja zemljišta, a

mogu biti i u glinenoj frakciji. Sastoje se od magmatske stene, škljica i pešnjaka. Feldspati su

vazni izvori kalijuma u zemljištu. Feldspati su trodimenzionalni alumosilikati koji sadrže

šupljine koje mogu sadržati Na+, Ca

2+, K

+, da bi se održala neutralnost. Sekundarni minerali

su oni koji nastaju iz primarnih minerala, bilo promenom strukture ili ponovnim taloženjem iz

rastvorenih primarnih minerala. Sekundarni minerali uključuju minerale gline, sulfate,

karbonate i hloride. Sekundarni glineni minerali u zemljištu imaju značajnu ulogu u uticaju na

brojne hemijske reakcije i procese Glavni karbonati u zemljištu su kalcit, magnezit, dolomit,

siderit. Glavi sulfatni mineral koji se nalazi u zemljištu je gips. Karbonatni i sulfatni minerali

u zemljištu imaju veću rastvorljivost od silikatnih minerala Najčešći katjoni i anjoni prisutni u

slanim zemljištima su: Na+, K

+, Ca

2+, Mg

2+ , SO4

2-, NO3

-, Cl

-, CO3

2-. Katjoni Ca

2+ i Mg

2+ su

poželjniji od Na+. Zemljišta sadrže silikatne, karbonatne i sulfatne minerale koji su podložni

reakcijama rastvaranja u vodi. Reakcije mogu dovesti do povećanja koncentracije jona u vodi,

najčešće kalcijuma, magnezijuma i hidrogen karbonata u uslovima alkalnih zemljišta.

2.2. Određivanje hemijski parametri vode i zemljišta

Kvalitet vode i zemljišta u bilo kojem ekosistemu pruža informacije o raspoloživim

resursima za život u tom ekosistemu. Kvalitet vode i zemljišta se može proceniti ispitivanjem

osnovnih fizičkih i hemijskih parametara. Najćešće analize koje se određuju kako bi se ispitao

kvalitet vode i zemljista su:

- sadržaj oganske materije

- pH

- elektroprovodljivost

- sadržaj anjona i katjona

2.2.1. Sadržaj organske materije

Organska materija zemljišta sadrži organske konstituente u zemljištu, uključujući

neraspadnuta biljna i životinjska tkiva, njihove delimične proizvode raspadanja i zemljišnu

biomasu. Pod organskom materijom zemljišta se porazumeva:

- organski molekuli velikih molekulskih masa (polisaharidi i proteini)

- jednostavnije supstance kao sto su šećeri, amino kiseline i drugi mali molekuli

11

- huminske supstance

Važnost organske materije zasniva se na snabdevanju biljaka raznim nutrijentima,

doprinosu katjonskog izmenjivačkog kapaciteta zemljišta i poboljšanju strukture zemljišta.

Određivanje organske materije zemljišta se uglavnom izvodi pomoću dve metode:

- gubitak u težini pri uklanjanju organske materije od mineralne frakcije pomoću:

oksidacije sa H2O2, žarenjem i žarenjem posle dekompozicije silikata pomoću HF

- određivanje nekog zemljišnog konstituenta organske materije koji je prisutan u

relativnom konstantnom procentu (azot, ugljenik)

Pojava organskih materija u vodi je posledica antropogenih ili prirodnih procesa. Vode se

zagađuju ispuštanjem komunalnih i industrijski otpadnih voda, voda iz domaćinstava i

objekata za uzgaj stoke, površinskih voda koje potiču sa zemljišta gradskih povrsina,

saobraćajnica i divljih deponija. Analize koje se vrše kako bi se odredile organske materije u

zemljištu mogu se podeliti na:

- analize ukupne količine organske materije

- analize pojedinačnih organskih jedinjenja ili grupe jedinjenja

- analize jedinjenja koja se mogu ekstrahovati

2.2.2. Elektroprovodljivost i pH

Poželjan indeks za merenje saliniteta zemljišta i vode je električna provodljivost.

Elektroprovodljivost (EC) predstavlja meru rastvorenih materija u vodenom rastvoru, što se

odnosu na sposobnost materijala da provodi električnu struju. Što je veća količina rastvorenih

materija u rastvoru to će biti viša izmerena vrednost elektroprovodljivosti.

Za merenje elektroprovodljivosti koristi se merač i sonda. Sonda se sastoji od dve metalne

elektrode, udaljene 1 cm. Konstantni napon koji potiče iz sonde omogućuje da struja prolazi

kroz vodeni rastvor. Pošto struja koja protiče kroz rastvor proporcionalna koncentraciji

rastvorenih jona u vodi, elektroprovodljivost se može odrediti. Što je koncentracija

rastvorenih jona viša, uzorak ima veću elektroprovodljivost.

Osim merenja EC i drugih parametara saliniteta u laboratoriji, često je važno u upravljanju

zemljištima pogođenim solima, osobito onim koji se navodnjavaju, izmeriti, pratiti i mapirati

slanost zemljišta velikih područja. To bi pomoglo u određivanju stepena slanosti, u

određivanju područja navodnjavanja iznad i ispod, i u predviđanju trendova saliniteta. Postoje

brojne brže instrumentalne tehnike za određivanje EC i kompjuterski bazirane tehnike

mapiranja koje omogućavaju merenje saliniteta zemljišta na velikim površinama. Tri tipa

senzora provodljivosti zemljišta koji mogu da mere električnu provodljivost zemljišta su:

12

senzor sa četri elektroda, senzor elektromagnetne indukcije i senzor zasnovan na tehnologiji

reflektometrije vremenskog domena.

Najznačajnije svojstvo vode i zemljišta je njihov nivo pH vrednosti, koji utiče na ostale

parametre. Zato je pri svakoj analizi bitno odrediti pH. pH je mera kiselosti vode ili zemljišta

na osnovu koncentracije vodonikovog jona i matematički je definisana kao negativni

logaritam koncentracije vodoikovog jona:

pH= -logH+

Ako je pH manji od 7 onda je reč o kiseloj sredini, ako je veci od 7 onda je to bazna

sredina, a ako je pH 7 neutralna.

Za merenje pH uzorka može se koristiti merač i sonda ili lakmus papir. Tačniji rezultati se

dobijaju upotrebom merača i sonde, ali je metoda dosta skuplja. pH metri se kalibrišu

posebnim rastvorima ili puferima sa poznatom pH vrednošću. Upotreba lakmus papira je

jednostavnija i jeftinija, ali rezultati nisu pouzdani. Lakmus papiri su specijalne trake koje

menjaju boju u zavistosti od pH sredine. Ako je sredina uzorka kisela lakmus papir ce biti

crvene boje, a ako je bazna sredina lakmus papir ce biti plave boje.

2.2.3. Sadržaj katjona i anjona

Određivanje sadržaja anjona i katjona nije bitno samo za procenu kapaciteta zadržavanja

nutrijenata i vode od strane zemljišta, već je bitna osnova za poboljšanje zemljišta i

racionalnu primenu đubriva. Najčešće metode za određivanje katjona su spektrofotometrijske

metode i atomska apsorpciona spektrofotometrija.

Sadržaj kalcijuma u zemljistu se određuje spektrofotometrijski, gde se zemljišni ekstrakt

tretira trietanolamin-kinolin-8-ol na 630 nm. Može se koristiti i atomska emisiona

spektrofotometrija. Ostale vrste instrumentalnih analiza kalcijuma u zemljistu su ICP-AES i

analiza nakon aktivacije fotonima.

Sadržaj magnezijuma se određuje atomskom apsorpcionom sprektrofotometrijom u

amonijum-nitratnom zemljišnom ekstraktu. Takođe, vrše se i spektrofotometrijska merenje na

460 nm.

Određivanje anjona može da se vrši spetkrofotometrijski ili jonskim hromatografom.

Jonskom hromatografijom anjoni se odredjuju iz vodenog zemljišnog rastvora.

2.3. Primenjene instrumentalne tehnike

Instrumentalne tehnike analize se zasnivaju na merenju fizičkih osobina nekih supstanci

radi određivanja njihovog hemijskog sastava. U poslednje vreme se instrumentalne tehnike

13

koriste za analitička određivanja, posto gotovo svaka fizička osobina nekog elementa moze da

se koristi za razvijanje instrumentalne tehnike. Instrumentalne tehnike se koriste da bi se

postigla ušteda u vremenu, izbegla hemijska odvajanja, postigla veća tačnost pri radu i radi

analize malih količina uzoraka. Fizičke osobine koje mogu odrediti instrumentalnim

tehnikama su: masa, zapremina, površinski napon, viskoznost, apsorpcija energija zračenja,

indeks prelamanja, refleksija, električna provodljivost, toplotna provodljivost itd.

2.3.1. Atomska apsorpciona spektrofotometrija

AAS je instrumentalna tehnika kod koje se meri smanjenje inteziteta monohromatskog

zračenja pri prolasku kroz atomsku paru zračenja. Atomi nekog elementa apsorbovaće samo

onu energiju koja im omogućava prelaz iz nižeg u više energetsko stanje. Kako su ovi prelazi

kvantirani, apsorbovna energija je selektivna i zavisi od vrste uzorka koji se ispituje.

AAS je jedna od najčešće korišćenih metoda i spada u red najosetljivijih metoda, pored

masene spektrometrije i ICP-a. Atomski apsorpcioni spektrofotometar se sastoji od primarnog

izvora zračenja, atomizera, monohromatora, detektora i indikatorskog uređaja.

Slika 6. Šematski prikaz delova atomskog apsorpcionog spektrofotometra

Kao primarni izvor zračenja uglavnom se koristi lampa sa šupljom katodom. Pored toga

mogu da se koriste lučne lampe i lampe sa bezelektrodnim pražnjenjem, kada je zračenje

lampe sa šupljom katodom slabo.

Atomizeri treba da obezbede potpunu atomizaciju uzorka pri čemu pobuđivanje atoma

treba da bude minimalno, bez obzira na sastav uzorka. Najčešće se koriste dve vrste

atomizera: plameni atomizer i elektrotermalni atomizer.

14

Monohromator ima ulogu da razdvoji rezonantnu liniju od linija nečistoća i katodne lampe

ili gasa punioca kao i od emisije komponenata uzorka i emisije pozadine. Najčešće se koriste

monohromatori koje sadrže rešektu sa širinom propusne trake od 0,1-0,2nm.

Kao detektor u AAS koristi se fotomultiplikator, a kao indikatorski uređaj koriste se pisači,

video displej i slično.

Kod ovih instrumenata svetlost se pomoću optičkih ogledala deli na dva dela od kojih

jedan prolazi kroz plamen tj. uzorak, a drugi prolazi pored njega. Oni se naizmenično

propustaju kroz monohromator, zatim na detektor, koji registruje odnos inteziteta ova dva

zraka. Sistem za detekciju daje rezultat u vidu apsorbancije ili transparencije. Savremeni

instrumenti su povezani sa kompjuterom i uz predhodnu kalibraciju mogu dati rezultate

koncetracija ispitivane supstance.

AAS je prvenstveno kvantitativna analiza, ali se moze odrediti i kvalitativni sastav uzorka.

Međutim, posto je za ispitivanje svakog elementa potrebna nova lampa, kvalitativno

određivanje bi dugo trajalo i zbog toga se u praksi uglavnom koristi za određivanje jona koji

su najzastupljeniji u uzorcima zivotne sredine (alkalni, zemnoalkalni metali, bakar, gvožđe).

Slika 7. Izgled atomskog apsorpcionog spektrofotometra (model AA300 Perkin Elmer)

2.3.2. Jonska hromatografija

Jonska hromatografija ili hromatografija pomoću jonskih izmenjivača zasniva se na

principu jonske izmene između jona iz smeše supstanci koja se razdvaja i jona iz jonskog

izmenjivača. Jonska hromatografija je vrsta adsorpcione hromatografije. Jonska izmena je

ravnotežna reakcija stehiometrijske izmene mobilnih jona stacionarne faze i jona u rastvoru,

gde se joni iz rastvora vezuju za jone stacionarne faze. Stacionarnu fazu predstavljaju

15

visokopolimerne smole sa jonoizmenjivačkim grupama, dok mobilnu fazu predstavljaju

različiti rastvori na bazi vode npr rastvori karbonata i bikarbonata. Ova metoda je veoma

osetljiva, selektivna, može se koristiti za veoma male koncentracije i ovom metodom pored

odvajanja može se uspešno vršiti ispitivanje fizičko-hemijskih osobina supstanci.

Postoje dve vrste jonskih izmenjivača: neorganski izmenjivači i organski izmenjivači. Od

neorganskih izmenjivača poznati su razni prirodni zeoliti, koji su se ranije koristili za

omekšavanje prirodnih tvrdih voda. Kasnije su pored ovih izmenjivača korišćeni i razni

sintetički neorganski izmenjivači dobijeni iz natrijum-silikata i natrijum-aluminata. Organski

jonski izmenjivači su prirodne ili sintetičke smole nerastvorene u vodi i organskim

rastvaračima. To su polimeri mrežaste građe koji imaju vezane jonoizmenjvačke funkcionalne

grupe. Mrežasta struktura ovih polimera ostvarena je nizom poprečnih mostova koji spajaju

uvijene lance čime se obrazuju nerastvorene matrice, kroz koje mogu da difunduju molekuli

ili joni.

Jonska izmena odvija se u nekoliko faza:

- Difuzija K+ odnosno A

- na povrsini jonoizmenjivačkih čestica

- Difuzija K+ odnosno A

- kroz česticu smole do mesta izmene

- Izmena jona K+ i H

+ odnosno A

- i OH

-

- Difuzija H+

ondosno OH- kroz česticu prema spoljašnjoj površini čestice

- Desorpcija H+

odnosno OH- sa površine čestice i difuzija u rastvor

Ako se u rastvoru nalaze više različitih anjona ili katjona, jonski izmenjivač može da izvrši

njihovo razdvajanje u zavisnosti od prirode jona, jer poseduje različiti afinitet prema

pojedinim katjonima odnosno anjonima.

Jonski izmenjivači se mogu podeliti i na: katjonske izmenjivače (razmenjuju katjone),

anjonske izmenjivače (razmenjuju anjone), amfoterne jonoizmenjivače (cviter joni) i

jonoizmenjivači helatnog tima (imaju grupe koje obrazuju komplekse).

Da bi neka smola imala ulogu jonoizmanjivača mora da ispunjava sledeće uslove:

- da ima sto račvastiju strukturu

- da je nerastvorena u vodi i organskim rastvaračima

- da je hidrofilna kako bi joni mogli da difunduju kroz nju

- da sadrži veliki broj jona

- da je hemijski stabilna

- kada nabubri da je teža od vode

16

Slika 8. Šematski prikaz jonskog hromatografa sa konduktometrijskom detekcijom

(Priručnik kompanije Thermo Scientific, 2016)

Sistem za jonsku hromatografiju sastoji se od tečnog eluenta, pumpe, injektora za uzorke,

kolone za zaštitu i odvajanje, hemijskih supresora, konduktometrijske ćelije i sistema za

prikupljanje podataka(Slika 8).

Eluent predstavlja tečnost koja pomaže da se odvoje joni uzorka. Nosi uzorak kroz sistem

za jonsku hromatografiju. Koncentracija eluenta je konstantna tokom analize. Tečni uzorci se

ručno ili automatski uvode u sistem jonskog hromatografa. Pomoću pumpe visokog pritiska

uzorak i eluent se upumpavaju najpre kroz zaštititnu a potom kroz kolonu za razdvajanje. U

koloni za razdvajanje vrši se odvajanje jona uzoraka. Način razdvajanja se naziva jonska

zamena, i zasniva se na pretpostavci da joni migriraju različitim brzinama kroz kolonu. Eluent

i joni nakon napuštanja kolone odlaze u supresor koji selektivno poboljšava detekciju jona

dok suzbija provodljivost eluenta. Konduktometrijska ćelija meri električnu provodljivost

jona uzorka i proizvodi signal zasnovan na hemijskoj i fizičkoj osobini analita. Signal se dalje

prenosi u sistem za prikupljanje podataka. Sistem za prikupljanje podataka identifikuje jone

na osnovu vremena zadržavanja i kvantifikuje svaki analit integracijom površine i visine pika.

Rezultati se prikazuju hromatogramom, a koncetracije analita se određuju automatski.

17

Slika 9. Izgled jonskog hromatografa (model Dionex Aquion Ion Chromatography System,

Thermo Scientific)

18

3. Eksperimentalni deo

19

3.1. Program i metodika eksperimenata

Predmet ovog master rada bilo je ispitivanje osnovnih hemijskih parametara zaslanjenog zemljišta i

vode na području Lalinskih pojata. Ispitivani hemijski parametri su sledeći: pH, elektroprovodljivost,

sadržaj organske materije, sadržak katjona i sadržaj anjona.

Program eksperimentalnog dela master rada se sastojao iz sledećih faza:

1. Uzorkovanje zemljišta i vode

2. Priprema rastvora

2.1. Priprema razblaženog rastvora sumporne kiseline

2.2. Priprema standardnog rastvora kalijum-permanganata

2.3. Piprema standardnog rastvora oksalne kiseline

2.4. Priprema rastvora Fe2+

2.5. Priprema razblaženog rastvora kalijum-permanganata

2.6. Priprema razblazenog rastvora oksalne kiseline

3. Homogenizacija zemljišta

4. Sušenje zemljista

5. Pripremanje vodenih rastvora zemljišta

6. Određivanje hemijskih parametara iz zemljisnih rastvora

7. Priprema uzoraka vode za određivanje hemijskih parametara

8. Određivanje hemijskih parametara iz rastvora vode

3.2. Korišćeni reagensi

Tokom eksperimentalnog rada korišćeni su sledeci reagensi:

Razblažena sumporna kiselina (1:3)

Rastvor kalijum-permanganata (0,02 mol/L)

Rastvor kalijum-permanganata (0,002 mol/L)

Rastvor oksalne kiseline (0,05 mol/L)

Rastvor oksalne kiseline (0,005 mol/L)

Fosforna kiselina (85%)

Koncentrovana sumporna kiselina (96%)

Rastvor kalijum-dihromata (0,167 mol/L)

Rastvor fero jona(0,5 mol/L)

Feroin indikator

Koncentrovana azotna kiselina

Razblažena azotna kiselina(1:3)

Dejonizovana voda

Destilovana voda

Standard – smeša 7 anjona (DionexAquion Seven Anion standard, ThermoScientific)

20

3.3. Korišćena instrumenti

Tokom eksperimentalnog rada korišćena je sledeća aparatura:

pH-metar (HACH sensiONTM MM 374 MultiMeter, Kina)

Konduktometar (HACH sensiONTM MM 374 MultiMeter, Kina)

Tehnička vaga (KERN KB 2000-2N, Nemačka)

Centrifuga (Thermo Scientific Jouan C4i, SAD)

Analitička vaga ( KERN ABT100-5M, Nemačka)

Manifoldov sistem (Waters

, SAD)

Jonski hromatograf (Thermo Scientific, SAD)

Atomski apsorpcioni spektrofotometar ( Perkin Elmer,SAD)

3.4. Uzorkovanje

Uzorkovanje zemljišta i vode vršeno je na šest lokacija, udaljinih stotinak metara, u

zastićenom području “Lalinačka slatina”, u delu koji je oznacen brojem II (slika 11), maja

2018. godine. Zemljište je uzorkovano kopanjem malih jama dubine oko 15 cm, pomoću

ašova. Određena količina zemljišta, sa svih šest lokacija, je smeštena u plastične kese koje su

bile označene (datum uzorkovanja, vreme uzorkovanja, mesto uzorkovanja).

Voda je uzorkovana pomoću plastične boce, a zatim prebačena u male, označene, plastične

flašice.

Uzorkovana voda i zemljište u plastičnim bocama i kesama transportovane su u

laboratoriju gde se vršila priprema uzoraka i ispitivanje.

Zemljište je sušeno na vazduhu, u dobro provetrenom prostoru. Vršeno je odvajanje

šljunka, korena i krupnih organskih ostataka. Nakon toga je zemljište usitnjeno i prosejano

kroz sito od 2 mm, kako bi se dobila fina praskašta zemlja. Uzorci praskaštog zemljišta su

čuvani u označenim plastičnim epruvetama.

21

Slika 10. Lokalitet Lalinačke slatine

3.4.1. Postupak pripreme uzorka zemljišta za analizu

Od svakog uzorka zemljišta je izmereno 5 g i prebačeno u erlenmajer sa šlifovanim grlom

od 250 ml. Dodato je 50 ml dejonizovane vode i vršeno ručno mešanje 30 minuta sa pauzama.

Slika 11. Uzorci zemljišta - suspenzija u dejonizovanoj vodi

Nakon toga je vršeno centrifugiranje na 3800 rpm 5 minuta. Usled nedovoljne bistrine

supernatanta, tečna faza je dalje proceđena kroz mikrofilter (0.45m) po ubrzanom postupku,

pod vakuumom uz upotrebu Waters® komore za filtraciju pod pritiskom (slika 13).

22

Slika 12. Filtracija supernatanata zemljišta nakon centrifugiranja, uz pomoć Waters® komore

za filtraciju pod pritiskom

Jedan mililitar svakog uzorka je prebačen u zasebne normalne sudove zapremine 5 mL, i

uzorci su dopunjeni dejonizovanom vodom do crte.

3.4.2. Postupak pripreme uzorka vode za analizu

Uzorci vode za testiranje su prvo filtrirani kroz kvantitativni filter papir. Nakon toga je

vršeno filtriranje kroz mikrofilter (0.45m) u označene staklene posude.

3.4.3. Postupak određivanja elektroprovodljivosti i pH

Određivanje elektroprovodljivosti vršeno je pomoću konduktometra. Ocitavanje je vršeno

direktno u Scm-1

ili mScm-1

. Prvo je vršeno određivanje elektroprovodljivosti destilovane

vode. Destilovana voda je sipana u času od 150 ml, zatim je uronjena elektroda u vodu (sva tri

crna prstena na elektrodi treba da budu uronjena) i očitan rezultat sa displeja. Postupak

merenja elektroprovodljivosti uzoraka je isti, s tim sto je pre svakog novog merenja potrebno

elektrodu isprati nekoliko puta destilovanom vodom.

Određivanje pH vrednosti vršeno je pH metrom pomoću staklene elektrode. Prvo je vršeno

merenje pH vrednosti destilovane vode. Destilovana voda je sipana u času od 150 ml,

uronjena je elektroda u vodu i sačekano da se kazaljka uravnoteži. Nakon toga je očitan

rezultat. Za svaki uzorak na isti način je izmerena pH vrednost, s tim sto je pre svakog novog

merenja staklena elektroda nekoliko puta isprana destilovanom vodom.

23

3.4.4. Postupak određivanja potrošnje kalijum-permanganata

Za ovu analizu korišćena je voda uzorkovana sa šest različitih mesta u okviru Lalinačke

slatine, na lokaciji II.

U erlenmajer od 300 ml izmereno je po 50 ml vode, 5 ml H2SO4 (1:3) i dodato nekoliko

staklenih perli. Erlenmajer sa rastvorom je poklopljen staklenim levkom i na rešou zagrevan

do ključanja. U ključali rastvor dodato je iz birete 15 ml 0,002mol/l KMnO4 i nastavljeno sa

zagrevanjem tačno 10 minuta (od početka ponovnog ključanja). Ako još uvek postoji

ruzičasta boja, erlenmajer se skine sa resoa i odmah mu se doda 15 ml 0,005 mol/l oksalne

kiseline i dalje zagreva do obezbojavanja. Nakon zagrevanja rastvor je titrovan 0,002 mol/l

KMnO4, do pojave slabo ružičaste boje, postojane 30 sekundi.

Ukoliko se za vreme zagrevanja uzorka sa KMnO4 izgubi ruzičasto obojenje, tj. utroši se

sav dodati KMnO4, za analizu je umesto 100 ml potrebno uzeti 50, 25, ili 10 ml

(a sve u

zavisnosti od sadržaja oraganske materije u uzorku), potom destilovanom vodom dopuniti do

100 ml i ponoviti analizu na isti način.

3.4.5. Postupak određivanja sadržaja organske materije

Izmereno je 0,5 g osušene zemlje i preneto u erlenmajer od 500 ml. Zatim je pipetom

dodato 10 ml 0,167 mol/l K2Cr2O7, 20 ml koncentrovane sumporne kiseline i blago

promešano. Erlenmajer, toplotno izolovan folijom, ostavljen je da stoji 30 minuta.. Nakon

toga suspenziju je razblažena sa oko 200 ml vode, pri čemu je dobijena bistrija suspenzija radi

lakšeg uočavanja završne tačke titracije. Dodato 10 ml 85% H3PO4 i 0,2 g NaF. H3PO4 i NaF

radi kompleksiranja Fe3+

jona, koji bi pravio smetnje kod određivanja završne tačke titracije.

Nekoliko kapi indikatora dodato je neposredno pred titraciju da bi se izbegla njegova

deaktivacija usled apsorpcije na površini gline. Titrisano sa 0,5 mol/l Fe2+

do birgundi boje.

Boja rastvora na početku je žuto-narandžasta do tamno-zelena, u zavisnosti od količine

neizreagovanog Cr2O72-

ostatka, koji se menja do mutno sive pre završne tačke, a onda naglo

menja u vino crvenu boju u završnoj tački. Isto tako urađena je i analiza sa slepom probom,

bez dodatka zemlje, čime se standardizuje Fe2+

rastvor pre analize.

3.4.6. Postupak određivanja katjona

Određivanje katjona iz vode i zemljišta se vršilo AAS instrumentalnom tehnikom. Vršeno

je određivanje dva katjona: kalcijuma i magnezijuma.

24

Uzorci vode za testiranje su prvo filtrirani kroz kvantitativni filter papir, a nakon toga kroz

mikrofilter (0,45m). Tako pripremljeni uzorci su prebačeni u posude za određivanje katjona.

Katjoni su određivani u vodenom rastvoru zemljišta i u kiselom vodenom rastvoru

zemljišta. Postupak ekstrakcije zemljišta vodom je bio sledeći: od svakog uzorka zemljišta

izmeri se 5 g i rastvori u 50 ml dejonizovane vode. Vršeno je mešanje u toku 30 minuta.

Nakon toga se vrši centrifugiranje na 3800 rpm 5 minuta. Usled nedovoljne bistrine

supernatanta, tečna faza je dalje proceđena kroz mikrofilter (0.45m) po ubrzanom postupku,

pod vakuumom uz upotrebu Manifold sistema.

Postupak kisele ekstrakcije zemljišta je vršen prema istom postupku za neutralnu

ekstrakciju zemljišta uz razliku u dodavanju 0,5 ml koncentrovane azotne kiseline sistemu

voda zemljište.

Pred samo instrumentalno određivanje katjona dobijeni ekstrakti zemljišta su zakišeljeni sa

nekoliko kapi koncentrovane azotne kiseline.

3.4.7. Postupak određivanja anjona

Anjoni su kvalitativno i kvantitativno određivani instrumentalnom tehnikom jonske

hromatografije sa konduktometrijskom detekcijom. Vršeno je simultano određivanje sedam

anjona: fluorida, hlorida, bromida, nitrita, nitrata, fosfata i sulfata. Parametri rada na

instrumentu su prikazani u tabeli 1.

Tabela 1. Parametri rada na DionexAquion jonskom hromatografu

Kolona

Vrsta kolona za izmenu anjona

Temperatura, °C 30

Konduktometrijska ćelija

Temperatura ćelije, °C 35

Supresor

Tip AERS 500 Karbonatni 4mm

Radna struja, mA 41

Eluent

Udeo karbonatnih jona, mM 4.5

Udeo bikarbonatnih jona, mM 1.4

Brzina protoka, mL/min 1.2

Trajanje analize, min 15

25

Priprema uzoraka

Uzorci vode za testiranje su prvo filtrirani kroz kvantitativni filter papir, a nakon toga kroz

mikrofilter (0,45m).

Od svakog uzorka zemljišta izmereno je 5 g i rastvoreno u 50 ml dejonizovane vode.

Nakon ekstrakcije mućkanjem se vrši centrifugiranje na 3800 rpm 5 minuta. Usled nedovoljne

bistrine supernatanta, tečna faza je dalje proceđena kroz mikrofilter (0.45 m) po ubrzanom

postupku, pod vakuumom uz upotrebu Manifold sistema.

Kvantifikacija

Odmeravanjem određenih zapremina standarda – smeše 7 anjona u normalne sudove od 10

mL i dopunjavanjem do crte, napravljene su serije kalibracionih standarda u rasponu

koncentracija kao što je prikazano u tabeli 2.

Tabela 2. Koncentracioni opseg kalibracionih standarda određivanih anjona

Fluoridi Hloridi Nitriti Bromidi Nitrati Fosfati Sulfati

Koncentracija jona u rastvoru standarda, mg/L

20 30 100 100 100 150 150

Rezultujuća koncentracija jona nakon razblaženja, mg/L

Odmerena zapremina, mL

0.025 0.05 0.075 0.25 0.25 0.25 0.375 0.375

0.05 0.1 0.15 0.5 0.5 0.5 0.75 0.75

0.1 0.2 0.3 1 1 1 1.5 1.5

0.5 1 1.5 5 5 5 7.5 7.5

1 2 3 10 10 10 15 15

26

4. Rezultati i diskusija

27

4.1. Rezultati ispitivanja hemijskih parametara vode

4.1.1. Rezultati određivanja pH, elektroprovodljivost i potrošnje kalijum-

permanaganata

Sve ispitane vode su slabo bazne. Njihove pH vrednosti se kreću od 8,18 do 8,84 (Tabela

3). Najnižu pH vrednost imaju vode sa lokacije uzorkovanja broj 1 i 5, a najveću pH vrednost

ima voda sa lokacije uzorkovanja broj 2. Elektroprovodljivost ispitivanih voda se kreće od

4,38 do 9,51 ms/cm. Najmanju elektroporovodljivost ima voda sa lokacije uzorkovanja broj 5,

a najveću elektroprovodljivost voda sa lokacije uzorkovanja broj 3. Potrošnja kalijum-

permanganata, koja ukazuje na sadžaj organske materije u vodi, najveća je za vode sa

lokacija uzorkovanja broj 1 i 5 i iznosi 85,18 i 287,04 mg/L, respektivno. Potrošnja kalijum-

permanganata za ostale uzorke je znatno niza i međusobno uporediva.

Tabela 3. Vrednosti pH, elektroprovodljivosti i potrošnje kalijum-permanganata voda sa

teritorije Lalinačke slatine

Broj uzorka Potrošnja KMnO4 (mg/L) pH EC(ms/cm)

1 85,18 8,18 9,26

2 21,35 8,84 9,39

3 32,55 8,69 9,51

5 287,04 8,18 4,38

6 33,18 8,37 5,21

7 35,00 8,30 5,29

4.1.2. Rezultati određivanja katjona

Iako prosečni sadržaj jona kalcijuma, na bazi svih uzoraka iznosi 12,83 mg/L i manji je od

prosečnog sadržaja jona magnezijuma (14,75 mg/L), manje je ujednačen od sadržaja jona

magnezijuma. Sadržaj jona kalcijuma se kreće u rasponu od 3,74 mg/L za uzorak sa lokacije

uzorkovanja broj 5 do 20,02 mg/L za uzorak sa lokacije uzorkovanja broj 7.

Tabela 4. Sadržaj jona kalcijuma i magnezijuma u vodama sa teritorije Lalinačke slatine

Sadržaj kalcijuma i magnezijuma u vodi (mg/L)

Broj uzorka Ca2+

Mg2+

1 13,89 15,04

2 10,05 15,17

3 9,44 14,33

5 3,74 12,58

6 19,85 15,66

7 20,02 15,69

28

4.1.3. Rezultati određivanja anjona

Analizirani anjoni su prisutni u većini uzoraka voda sa teritorije Lalinačke slatine. Fluoridi,

hloridi, bromidi, nitrati i sulfati su pronađeni u svim uzorcima. Sulfati se javljaju u najvećoj

koncetraciji, zatim su u nesto manjoj koncetraciji zastupljeni hloridi, dok su svi ostali anjoni

detektovani u znatno nižim koncentracijama. Nitriti i fosfati se ne nalaze u svi uzorcima.

Nitriti su u vrlo malom sadržaju prisutni u uzorcima sa lokacije uzorkovanja broj 2, 3 i 5.

Fosfati su u malo većem sadržaju prisutni u uzorcima sa lokacije uzorkovanja broj 1,5 i 7.

Sadržaj analiziranih anjona svih uzoraka prikazan je u tabeli (Tabela 5).

Tabela 5. Sadržaj anjona u vodama sa teritorije Lalinačka slatina

Sadržaj anjona u vodi (mg/L)

Broj

uzorka F

- Cl

- NO2

- Br

- NO3

- PO4

2- SO4

2- Ukupni

sadržaj

1 0,86 65,53 n.d 0,48 0.21 0,10 1345 1412,18

2 0,68 64,82 0,07 0,50 0,08 n.d 1602 1668,15

3 0,79 73,36 0,08 0,57 0,13 n.d 1557 1632,20

5 0,41 11,46 0.08 0,13 0,02 1,47 260,7 274,27

6 0,35 56,11 n.d 0,36 0,007 n.d 693,5 750,32

7 0,38 57,32 n.d 0,40 0,02 0,08 70,21 128,41

4.2. Rezultati ispitivanja hemijskih parametara zemljišta

4.2.1. Rezultati određivanja pH, EC i procenta organske materije zemljišta

Vodeni ekstrakti zemljišta sa teritorije slatine su slabo bazni. pH vredost ovih

ekstrakata se kreće od 7,21 do 9,52 (Tabela 6). Najveća vrednost pH je izmerena za lokaciju

uzorkovanja zemljista broj 4, a najmanja za lokaciju uzorkovanja broj 7. Elektroprovodljivost

se kreće od 630 do 6120 s/cm. Vodeni ekstraki zemljišta sa lokacije uzorkovanja 2, 6 i 7 su

prema vrednostma elektroprovodljivosti međusobno ujednačeni.

Najniži procenat organske materije imaju zemljišta sa dve lokacije (3 i 5). Zemljište sa

lokacije uzorkovanja broj 1 ima najveći sadržaj organske materije od 8,11 %.

29

Tabela 6. Vrednosti parametara pH, elektroprovodljivosti i procenta organske materije

zemljista sa teritorija Lalinačka slatina

Broj uzorka Sadržaj organske materija (%) pH EC(s/cm)

1 8,11 7,73 1797

2 5,02 7,64 738

3 0,61 8,86 1666

4 0,24 9,52 6120

5 1,48 8,78 630

7 1,69 7,21 645

4.2.2. Rezultati određivanja katjona zemljišta

Sadržaj magnezijuma u neutralno-vodenim ekstraktima se kreće u rasponu od 10.69 do

1,78 mg/100g zemljišta (Tabela 7). Najvišu vrednost ima zemljišni ekstrakt sa lokacije

uzrkovanja broj 1, dok najnižu vrednost ima ekstrakt sa lokacije uzorkovanja 4. Sadržaj

kalcijuma se kreće u rasponu od 1,63 za uzorak broj 3 do 14,80 mg/100g zemljišta za uzorak

broj 1.

Tabela 7. Sadržaj jona kalcijuma i magnezijuma u neutralno-vodenim ekstraktima zemljišta sa

teritorije Lalinačka slatina

Sadržaj kalcijuma i magnezijuma u zemljištu (mg/100g zemljišta)

Broj uzorka Ca2+

Mg2+

1 14,53 10,69

2 14,80 7,57

3 1,63 2,27

4 9,16 1,78

5 19,05 2,47

7 4,39 8,60

Tokom kisele ekstrakcije zemljišta dolazi do uvećanja sadržaja kalcijuma i magnezijuma u

ekstraktu zemljišta usled supstitucije ovih jona sa adsorbovanih mesta na zemljišnim

česticama, hidronijum jonima. Sadržaj kalcijuma kod kiselo vodenih ekstrakata je višestruko

veći i kreće se u granicama od 486 do 1854 mg/100g. Kod zemljišta sa lokacije uzorkovanja

1, 3, 4, 5 i 7 je uglavnom uravnotežen, dok je kod lokacije uzorkovanja 2 najniži i dosta se

razlikuje od ostalih uzoraka. Sadržaj magnezijuma kod kiselo-vodenih ekstrakata je takođe

znatno viši i kreće se u rasponu od 470,9 do 611,4 mg/100g.

30

Tabela 8. Sadržaj jona kalcijuma i magnezijuma u kiselo-vodenim ekstraktima zemljišta sa

teritorije Lalinačka slatina

Sadržaj kalcijuma i magnezijuma u zemljištu (mg/100g zemljišta)

Broj uzorka Ca2+

Mg2+

1 1159 557,0

2 486 470,9

3 1626 611,4

4 1354 494,8

5 1501 576,4

7 1853 516,3

4.2.3. Rezultati određivanja anjona zemljišta

Analizirani anjoni su prisutni u većini uzoraka zemljišta sa teritorije Lalinačke slatine.

Fluoridi, hloridi, nitriti, bromidi i sulfati su pronađeni u svim uzorcima. Sulfati se javljaju u

najvećoj količini, zatim su u nesto manjoj količini zastupljeni hloridi, dok su svi ostali anjoni

zastupljeni u manjim količinama. Nitrati i fosfati se ne nalaze u svim uzorcima. Nitrati su u

maloj količini prisutni u uzorcima sa lokacije uzorkovanja broj 1, 2, 3, 4 i 5. Fosfati su u

malom sadržaju prisutni u skoro svim uzorcima, jedino se ne nalaze u uzorku sa lokacije

uzorkovanja broj 7. Sadržaj analiziranih anjona svih uzoraka prikazan je u tabeli (Tabela 9).

Tabela 9. Sadržaj anjona u zemljištu sa teritorije Lalinačka slatina

Sadržaj anjona u zemljištu (mg/100g zemljišta)

Broj

uzorka F- Cl

- NO2

- Br

- NO3

- PO4

2- SO4

2-

Ukupni

sadržaj

1 0.96 10,47 0,39 0,31 0,008 1,73 205,72 219,58

2 1,29 11,03 0,45 0,28 0,17 1,79 191,57 206,52

3 0,77 12,69 0,42 0,30 0,30 0,4 184,46 199,34

4 1,36 18,63 1,43 0,37 6,32 6,02 991,4 1025,5

5 0,53 5,5 3,04 0,27 7 4,4 72,66 93,4

7 0,52 7,6 0,39 0,28 n.d. n.d. 50,32 59,11

31

5. Zaključak

32

U ovom radu, u cilju procene kvaliteta parametara životne sredine u okviru područja Lalinske

pojate, izvršeno je određivanje pH, elektroprovodljivosti, procenta organske materije i

sadržaja anjona i katjona u vodi i zemljištu sa nekoliko lokaliteta u okviru područja.

Na osnovu analize dobijenih rezultata mogu se izvesti sledeći zaključci:

Sulfatni i hloridni joni se mogu smatrati glavnom odlikom voda i zemljišta sa

teritorije Lalinačke slatine, tj. nosiocima saliniteta, jer su prisutni u najvećoj količini i

u ispitivanim vodama i u ispitivanom zemljištu.

Sadržaj sulfata se kreće u rasponu od 50,32 do 991.40 mg/100g u uzorcima zemljišta i

u rasponu od 260.70 do 1602,70 mgL-1

u uzorcima vode.

Sadržaj hlorida se kreće u rasponu od 5.50 to 18.63 mg 100g-1

u uzorcima zemljišta i u

rasponu od 11.46 to 73.36 mg/L u uzorcima vode.

Ostali anjoni su prisutni neujednačeno, u znatno manjim količinama. Jedno od šest

mesta uzorkovanja zemljišta nije sadržalo nitrate i fosfate, dok su nitriti isto kao i

fosfati nađeni na tri od šest mesta uzorkovanja vode.

Sadržaj jona magnezijuma u uzorcima vode je ujednačen i prosečno iznosi 14,75

mg/l. Prosečan sadržaj jona magnezijuma zemljištu, određen postupkom neutralne

ekstrakcije je 5,56 mg/100g, dok ta vrednost određena postupkom kisele ekstrakcije

iznosi oko 100 puta više (538mg/100g).

Prosečan sadržaj jona kalcijuma u vodama od 12,83 mg/l je manji od prosečnog

sadržaja jona magnezijuma, ali raspon od 3,74 mg/l do 20,02 mg/l ukazuje na malu

ujednačenost po lokacijama uzorkovanja. Prosečan sadržaj jona kalcijuma u zemljištu

određen postupkom neutralne ekstrakcije je 10,60 mg/100g, a postupkom kisele

ekstrakcije je oko 100 puta veći (1329 mg/100g).

pH vrednosti ispitivanih voda su vrlo ujednačene sa prosekom pH od 8.42 i mogu se

definisati kao slabo bazne. Prosečna pH vrednost vodenih ektrakata ispitivanih

zemljišta je 8,30, sa nešto manjom ujednačenošću po lokacijama uzorkovanja. Na

jednom od šest ispitivanih lokacija, izmerena je pH vrednost 9,52.

Sadržaj organske materije u vodi, procenjen prema potrošnji KMnO4 je najveći za

uzorak sa lokacije 5 (287,04 mg/L), dok je za vode sa ostalih lokacija znatno niži.

Zemljište sa iste lokacije, međutim, pokazuje najniži sadržaj organske materije

(0.24%).

Prosečna elektroprovodljivost ispitivanih uzoraka je izuzetno visoka, potvrđujući

salinitet. Prosečna vrednost za uzorke voda iznosi 7,17 mS/cm sa manjom

ujednačenošću. Prosečna elektroprovodljivost za uzorke zemljišta je 1932 µS/cm, sa

visokim odstupanjem za jedno od šest lokacija uzorkovanja, gde je izmerena vrednost

od 6120 µS/cm.

Na osnovu eksperimentalnog ispitivanja i na osnovu dobijenih rezultata može se zakljičiti da

zemljište sa lokacije uzorkovanja četri poseduje najizrađenije karakteristike slanog zemljišta.

33

6.Literatura

34

Ayers, R.S., and Westcot, D.W. (1976). “Water Quality for Agriculture,” Irrig. Drain. Pap.

No. 29, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

Cope, F. (1958). Catchment salting in Victoria. Soil Conserv. Auth. Victoria Bull. 1, 1–88.

Donald L. Sparks. (2003). Environmental soil chemistry, Academic Press, San Diego CA, p

285, ISBN: 0-12-656446-9

Jelica Mišović, Teodor Ast. (1978). Instrumentalne metode hemijske analize, Tehnološko-

metalurški fakultet, Beograd

Jelica Perović, Tatjana Anđelković. (2013). Detekcija zagađivača, Prirodno-matematički

fakulet u Nišu

Milivoje Belić, Ljiljana Nešić, Vladimir Ćirić. (2014). Popravka halomorfnih zemljišta,

Univerzitet u Novom Sadu, Poljoprivredni fakultet, ISBN 978-86-7520-292-9

Schnitzer, M., and Khan, S.U., eds. (1972). “Humic Substances in the Environment.”Dekker,

New York.

Schnitzer, M., and Khan, S.U., eds. (1978). “Soil Organic Matter.” Elsevier, New York.

Snežana Tosić. Metode odvajanja i hemiji I, Prirodno-matematički fakultet u Nišu

Stevenson, F.J. (1982). “Humus Chemistry.” John Wiley & Sons, New York.

Thermo Scientific, Dionex Aquion Ion Chromatography System, Operator’s Manual, 22176-

97003, June 2016

T.R. (2015). Crompton. Determination of Metals in Natural Waters, Sediments, and Soils,

ISBN 978-0-12-802654-0

Yaron, D., ed. (1981). “Salinity in Irrigation and Water Resources.” Dekker, New York.