多孔電熱板加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)的方法研究

邢應(yīng)香 余興 孫偉

摘要 ? ?由于油浴法操作過程繁瑣，對人體健康和環(huán)境都會造成危害。國內(nèi)測定土壤有機(jī)質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)方法是重鉻酸鉀氧化外加熱法，本文通過對部分國家一級土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行油浴法和多孔電熱板加熱法的比較，建立了一種帶孔電熱板加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)的方法。測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=4）小于5%。最后運用該方法對已通過專家驗收的《和縣地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查》項目采集的1∶50 000的部分土壤樣品進(jìn)行了對比驗證試驗，結(jié)果與油浴法相吻合，均滿足地球化學(xué)調(diào)查樣品的分析要求，進(jìn)一步驗證了該方法的準(zhǔn)確可行。

關(guān)鍵詞 ? ?多孔電熱板;土壤;有機(jī)質(zhì)

中圖分類號 ? ?S153.6 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0136-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?The operation process of oil bath method is cumbersome，causing harm to human health and the environment，the standard method for the determination of soil organic matter in China is potassium dichromate oxidation heating method.In this paper，a method for the determination of soil organic matter was established by means of oil bath method and porous electrothermal plate heating method. The measurement results were basically the same as the standard values，and the relative standard deviation（RSD，n=4）was less than 5%. Finally，this method was used to compare and verify some of the 1∶50 000 soil samples collected by the project Survey of Land Quality and Geochemistry in Hexian County that had been accepted by experts. The results were consistent with the oil bath method and all met the requirements for the analysis of geochemical survey samples. The method is proved to be accurate and feasible.

Key words ? ?porous electrothermal plate;soil;organic matter

土壤有機(jī)質(zhì)泛指土壤中來源于生命的物質(zhì)，是存在于土壤中的所有含碳的有機(jī)物質(zhì)，包括土壤微生物、動物、植物殘體及其分泌物。它能促進(jìn)植物的生長發(fā)育、土壤微生物的活動及土壤中營養(yǎng)元素的分解，可以改善土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)條件，提高土壤肥力和緩沖性能。它與土壤的結(jié)構(gòu)性、通氣性、滲透性、吸附性和緩沖性有密切的關(guān)系，通常在其他條件相同或相近的情況下，有機(jī)質(zhì)的含量與土壤肥力水平成正相關(guān)[1]。盡管土壤有機(jī)質(zhì)含量只占土壤總量的很小一部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環(huán)境保護(hù)及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著極其重要的意義[2]。

我國現(xiàn)行的測定土壤有機(jī)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)方法有林業(yè)的《森林土壤有機(jī)質(zhì)的測定及碳氮比的計算》（LY/T 1237—1999）與農(nóng)業(yè)的《土壤檢測 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測定》（NY/T 1121.6—2006）。上述標(biāo)準(zhǔn)方法均為重鉻酸鉀氧化油浴法，是沿用多年的經(jīng)典方法[3]，石蠟浴鍋內(nèi)的溫度控制比較均勻，基本不受環(huán)境溫度的影響，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度非常好，但是油浴法操作過程比較繁瑣，消化管不好清洗，樣品轉(zhuǎn)移時容易帶入消化管外部的石蠟，影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時在高溫條件下，石蠟氣化后產(chǎn)生濃烈的刺激味，對化驗員健康和環(huán)境都會造成危害。近年來，不少學(xué)者成功地找到了替代油浴加熱的新方法[4-11]，如微波消解法、消化爐加熱法、恒沸水浴加熱法、改進(jìn)的稀釋熱法、烘箱加熱法、恒溫電加熱法等，但這些方法有利有弊。本文擬通過對部分國家一級土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行2種不同消解方法的比較，建立一種簡便、準(zhǔn)確、安全、環(huán)保的測定土壤有機(jī)質(zhì)的方法。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗材料

1.1.1 ? ?試驗試劑。重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、鄰菲啰啉、濃硫酸、硫酸銀、石蠟。

1.1.2 ? ?主要儀器設(shè)備。硬質(zhì)試管、油浴鍋、鐵絲架、控溫電熱板（0～400 ℃）、70孔控溫電熱板（0～400 ℃）、錐形瓶（250 mL）、溫度計（0～360 ℃）。

1.2 ? ?試驗方法

1.2.1 ? ?油浴法。按順序準(zhǔn)確稱取4份GBW07401、GBW07404、GBW07424、GBW07447、GBW07448、GBW07450各0.300 0 g于硬質(zhì)試管中，同時向2個空白試管內(nèi)加入約0.3 g石英砂做空白試驗，加入0.1g固體粉末狀硫酸銀，用吸管加入5 mL 0.800 0 mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，用注射器加入5 mL濃硫酸，并小心旋轉(zhuǎn)搖勻，在試管口放一小漏斗，將其插入鐵絲架中置于預(yù)先升溫至185～190 ℃的油浴鍋內(nèi)加熱，此時應(yīng)控制鍋內(nèi)溫度 170～180 ℃，并使溶液保持沸騰5 min，然后取出鐵絲籠架，待試管稍冷后，用紙將試管外部的油液擦凈。將試管內(nèi)的溶液及殘渣無損地轉(zhuǎn)入250 mL錐形瓶中，用水沖洗試管及小漏斗，洗液一并倒入錐形瓶中，控制總體積在60～70 mL。加入3～4滴鄰菲啰啉指示劑，用0.2 mol/L硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)液滴定剩余的K2Cr2O7，終點由橙黃→藍(lán)綠→棕紅色。

1.2.2 ? ?多孔電熱板加熱法。稱量樣品和加入試劑步驟同1.2.1，將加好試劑的試管插入預(yù)先升溫至190～200 ℃的多孔式控溫電熱板內(nèi)，并使溶液保持沸騰5 min，然后取出試管，轉(zhuǎn)移樣品和滴定步驟同1.2.1。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?硫酸亞鐵容量法測定2種消解方法制備液中的有機(jī)質(zhì)

經(jīng)油浴法消解和多孔電熱板消解2種方法制備的溶液，用硫酸亞鐵進(jìn)行滴定，結(jié)果見表1。測定結(jié)果表明，2種消解方法的測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合度都較好，但是油浴法操作過程繁瑣，消化管外部不好清洗，樣品轉(zhuǎn)移時容易帶入消化管外部的石蠟，造成結(jié)果偏高，影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時在高溫條件下，石蠟氣化后產(chǎn)生濃烈的刺激味，對人體健康和環(huán)境都會造成危害。

2.2 ? ?土壤樣品中有機(jī)質(zhì)的測定方法選擇

通過上述2組不同消解方法的試驗，結(jié)果表明，在前處理過程中，由于采用了多孔電熱板加熱的方式，升溫快，免去了擦拭試管的環(huán)節(jié)，試管易清洗，避免了轉(zhuǎn)移樣品時易帶進(jìn)的石蠟引起的誤差，同時對環(huán)境和人體都沒有危害;另外，電熱板有70個孔，一次可以消解70個樣品，非常適合大批量樣品的快速分析。此方法大大縮短了工作流程，提高了工作效率。因此，本文選擇多孔電熱板加熱法。

2.3 ? ?方法準(zhǔn)確度和精密度

準(zhǔn)確稱取12份GBW07401、GBW07424、GBW07447、GBW07448各0.300 0 g于硬質(zhì)試管中，同時向2個空白試管內(nèi)加入約0.3 g石英砂做空白試驗，采用多孔電熱板加熱-硫酸亞鐵滴定法測定有機(jī)質(zhì)的含量，取得平均值，測定結(jié)果見表2?？梢钥闯?，通過多孔電熱板加熱法對土壤樣品進(jìn)行消解，測定值均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)差值范圍內(nèi)，且RSD<5%，表明該方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。

2.4 ? ?樣品分析

應(yīng)用確定的多孔電熱板加熱法，對已通過專家驗收的《和縣地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查》項目采集的1∶50 000的部分土壤樣品進(jìn)行了試驗，結(jié)果與油浴法吻合，測定結(jié)果（表3）均滿足地球化學(xué)調(diào)查樣品的分析要求，驗證了該方法的準(zhǔn)確性。該方法操作簡便、準(zhǔn)確、安全、環(huán)保，因而可作為1∶50 000地球化學(xué)調(diào)查土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量測定的參考方法。

3 ? ?結(jié)論

采用多孔電熱板加熱法消解土壤樣品不需要特殊儀器和裝置，升溫時間短且控制準(zhǔn)確;操作簡便、快速，試管外壁不需要擦拭，避免了誤差的引入;測定結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確度和精密度，完全能滿足地球化學(xué)調(diào)查樣品的分析要求;避免了石蠟氣化后對環(huán)境和人體的危害，非常環(huán)保;一次可消解很多樣品，非常適合于大批量樣品的快速分析。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 關(guān)連珠.普通土壤學(xué)[M].2版.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2016.

[2] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[3] 劉鳳枝，馬錦秋.土壤監(jiān)測分析實用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[4] 劉會強(qiáng).恒溫電加熱法對土壤有機(jī)質(zhì)檢測方法的改進(jìn)[J].煤炭與化工，2017，40（9）：75-78.

[5] 楊喆，陳秋生，艾丹，等.土壤有機(jī)質(zhì)檢測技術(shù)的改進(jìn)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，22（12）：80-82.

[6] 李優(yōu)琴，呂康.土壤有機(jī)質(zhì)測定方法中消解條件優(yōu)化[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（9）：291-292.

[7] 李俊超.重鉻酸鉀容量法的改進(jìn)技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（3）：69-70.

[8] 徐虎，申華平，周世偉，等.鋁模塊消解儀加熱法測定土壤中有機(jī)質(zhì)含量[J].中國土壤與肥料，2016（3）：140-144.

[9] 和振云，段九存，張旺強(qiáng)，等.干燥箱烘焙加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)的方法改進(jìn)[J].甘肅地質(zhì)，2013，22（3）：77-81.

[10] 郝國輝，邵勁松.土壤有機(jī)質(zhì)含量測定方法的改進(jìn)研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2014，31（2）：202-204.

[11] 徐爽，楊凱，德永軍，等.棕壤有機(jī)質(zhì)測定方法研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（18）：89-94.