用電位法測(cè)定土壤pH值

祁雨凡

摘要：科技在不斷的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，土壤pH值無論是對(duì)外部環(huán)境還是對(duì)植物體自身都具有非常重要的影響作用。本文依據(jù)《土壤pH的測(cè)定》（NY/T1121.2-2006），研究了利用電位測(cè)定土壤pH的方法，并豐富了測(cè)量條件：對(duì)同一土壤樣品做重復(fù)性測(cè)定，對(duì)不同土壤樣品，分別由不同人員做重復(fù)性測(cè)試，保證了測(cè)試結(jié)果的精確性，同時(shí)有利于為后續(xù)土壤酸堿度治理提供科學(xué)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤;pH值;電位法

引言

土壤 pH 是土壤酸度和堿度的總稱，由氫離子和氫氧根離子在土壤溶液中的濃度決定，用以衡量土壤酸堿反應(yīng)的強(qiáng)弱。 pH的化學(xué)定義是溶液中H+離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)。土壤pH是土壤酸堿度的強(qiáng)度指標(biāo)，是土壤的基本性質(zhì)和肥力的重要影響因素之—。它直接影響土壤養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性，比如中性土壤中磷的有效性大，堿性土壤中微量元素（錳、銅、鋅等）有效性差。pH對(duì)土壤中氮素的硝化作用和有機(jī)質(zhì)的礦化等都有很大的影響，因此對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有直接影響。另外，土壤pH也常用作土壤分類、利用、管理和改良的重要參考。所以，準(zhǔn)確快速的測(cè)定土壤pH非常重要。

1概述

1.1實(shí)驗(yàn)原理

用符合規(guī)定的指示電極和參比電極，同時(shí)浸入土壤懸濁液，此時(shí)會(huì)構(gòu)成一個(gè)一原電池。研究表明，此時(shí)所構(gòu)成的原電池的電動(dòng)勢(shì)與懸濁液的pH有關(guān)，所以采用測(cè)定原電池的電動(dòng)勢(shì)的方法，即可得到土壤的pH。

1.2測(cè)定方法

1）電位法：稱10g土樣，放入50ml燒杯中，加蒸餾水25ml，攪拌1min，靜置15min，用梅特勒-托利多FE-28型酸度計(jì)測(cè)定。2）比色法：混合指示劑比色法（以下簡(jiǎn)稱比色法。取黃豆粒大小的土壤，放入白色瓷板孔中，加3～5滴混合指示劑，用玻棒攪勻，與比色卡比色。以3個(gè)實(shí)驗(yàn)者測(cè)定值的均值記錄。3）改良法：混合指示劑比色改良法（以下簡(jiǎn)稱改良法）。稱10g土樣，放入50ml燒杯中，加蒸餾水25ml，攪拌1min，靜置15min，取清液5滴于白色瓷板孔中，加混合指示劑1滴，用玻棒攪勻，與比色卡比色。以3個(gè)實(shí)驗(yàn)者測(cè)定值的均值記錄。改良法所需物品及試劑：蒸餾水及洗瓶1個(gè)，0.5g/20～50g藥物天平1臺(tái)，50ml燒杯2個(gè)，玻棒1根，混合指示劑及滴瓶1個(gè)，25ml量筒1個(gè)，4孔小瓷板1個(gè)。

2實(shí)驗(yàn)用品

2.1主要試劑和材料

1）水：去CO2純水。2）pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。以下pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液應(yīng)用pH基準(zhǔn)試劑配制。如貯存于密閉的聚乙烯瓶中，則配制好的pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液至少可穩(wěn)定一個(gè)月。不同溫度下各標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH如表1所示。

2.2儀器及玻璃器皿

1）梅特勒-托利多FE-28型pH計(jì)：精度0.01單位，有溫度補(bǔ)償功能，2）電極：玻璃電極和飽和甘汞電極，或pH復(fù)合電極。當(dāng)pH>10時(shí)，應(yīng)使用專用電極。3）磁力攪拌器。4）50mL高型燒杯、20mL燒杯。5）玻璃棒。6）100mL容量瓶、250mL容量瓶。

3分析步驟

3.1儀器校準(zhǔn)

校準(zhǔn)過程中，要按照使用說明書處理電極和操作儀器。首先，將待測(cè)液與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液同一恒溫到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的溫度，并且使用的溫度補(bǔ)償也要調(diào)到該同一溫度值。第二，使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來校正儀器。第一步將電極插入混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中，反復(fù)調(diào)節(jié)“定位”，從而使讀數(shù)穩(wěn)定為當(dāng)時(shí)溫度下標(biāo)準(zhǔn)液的pH，然后取出電極清洗干凈，并用濾紙吸干。第二步將電極插入第二個(gè)鄰苯二甲酸氫鉀或四硼酸鈉標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，調(diào)節(jié)“斜率”，從而使讀數(shù)穩(wěn)定為第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH，然后取出電極洗凈擦干。第三步重新測(cè)定混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，使讀數(shù)為“定位”時(shí)所調(diào)的數(shù)值即可。最后，經(jīng)校準(zhǔn)無誤后的儀器，才能用于測(cè)定樣品pH。

3.2土壤水浸液

pH的測(cè)定用2mm孔徑篩篩取一定量的風(fēng)干土壤，稱?。?0.0±0.1）g，置于50mL容量的高型燒杯中，并加入25mL無CO2的純水，然后將容器密封。用磁力攪拌器劇烈攪拌5min，使土粒充分分散，靜置30min

后傾出上層清液于20mL小燒杯中，進(jìn)行測(cè)定。首先測(cè)量試樣溶液的溫度，試樣溶液的溫度與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度之差不應(yīng)超過±1℃。pH測(cè)量時(shí)，應(yīng)在攪拌的條件下或事前充分搖動(dòng)試樣溶液后，將電極插入試樣溶液中，待讀數(shù)穩(wěn)定后讀取pH。

4結(jié)果與分析

4.1兩種方法下國(guó)標(biāo)堿性土樣

pH國(guó)標(biāo)堿性土樣pH為8.15±0.08，利用去CO2蒸餾水的檢測(cè)結(jié)果為8.19±0.01，不去CO2的結(jié)果為8.22±0.02，結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)。去CO2蒸餾水的檢測(cè)結(jié)果低于不去CO2的檢測(cè)結(jié)果0.03，說明檢測(cè)時(shí)蒸餾水中CO2的存在與否對(duì)土樣pH測(cè)定結(jié)果影響較小。這可能由于土樣離子濃度較高，少量CO2的存在對(duì)土樣pH的影響可以忽略不計(jì)。

4.2兩種方法下國(guó)標(biāo)酸性土樣pH國(guó)標(biāo)酸性土樣

pH為4.71±0.09，利用去CO2蒸餾水檢測(cè)結(jié)果為4.72±0.03，不去CO2的結(jié)果為4.68±0.05，結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)。蒸餾水中去CO2的檢測(cè)結(jié)果高于不去CO2的檢測(cè)結(jié)果0.04。

4.3兩種方法下堿性土樣pH兩種方法下

3種堿性土樣pH測(cè)定結(jié)果分別相差0.03、0.04、0.03，均為蒸餾水中不去CO2的檢測(cè)結(jié)果高于去CO2的檢測(cè)結(jié)果，且差值較為穩(wěn)定，而堿性土壤重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果允許絕對(duì)相差為≤0.2，因此結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)。

4.4兩種方法下酸性土樣pH兩種方法下

3種酸性土樣pH測(cè)定結(jié)果分別相差0.04、0.04、0.04，均為不去CO2蒸餾水的檢測(cè)結(jié)果低于去CO2的檢測(cè)結(jié)果，且差值較為穩(wěn)定，而酸性土壤重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果允許絕對(duì)相差為≤0.1，因此結(jié)果均在誤差允許范圍內(nèi)。

5兩點(diǎn)建議

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建議采用改良法速測(cè)土壤pH值，以提高測(cè)定結(jié)果的精確度。與比色法相比所用器皿多一架藥物天平、兩只50ml的燒杯和一只25ml的量筒。以便改良法得以廣泛應(yīng)用。

6精密度測(cè)試

6.1同一實(shí)驗(yàn)室，同一人員

對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行精密度測(cè)定：每天取兩份土壤樣品（2017334007096974），進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，共六次，結(jié)果如表2所示。

6.2準(zhǔn)確度測(cè)試

準(zhǔn)確度的測(cè)定：稱取標(biāo)準(zhǔn)樣品（GBW07460），用無CO2純水浸泡，用攪拌器攪拌5min，然后靜置30min后進(jìn)行測(cè)量，并做六個(gè)平行樣。

結(jié)語

1）精密度測(cè)定結(jié)果：取某一土壤樣品（2017334007096974）做6次重復(fù)性測(cè)定，測(cè)定的均值為7.96，最大絕對(duì)差值為0.07;取兩份土壤樣品（2017334007096974，2017789784445849），分別由不同人員進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，絕對(duì)差值為0.03，0.03，都滿足要求。2）準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)樣品（GBW07460）的測(cè)定結(jié)果均值為8.44，最大絕對(duì)差值為0.05，測(cè)得結(jié)果符合質(zhì)控要求。

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