衡水湖周邊土壤中水溶性鈣、鎂離子的含量測(cè)定

高煥君

（衡水學(xué)院化工學(xué)院，河北衡水053000）

土壤中鎂和鈣以離子的形態(tài)被農(nóng)作物吸收，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用。蔬菜根系對(duì)鈣的吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般大田作物，如番茄各器官中鈣含量比水稻高10倍以上。鎂是葉綠素的組成部分，鎂還是多種酶的活化劑，可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育[1]。所以為了更加高效地利用有限的土地資源，也為了生產(chǎn)出更加營(yíng)養(yǎng)健康的綠色食品，對(duì)土壤中水溶性鈣、鎂離子的含量測(cè)定是土壤檢測(cè)中不可或缺的。

現(xiàn)階段對(duì)鈣、鎂離子的測(cè)定方法有離子光譜法[2]、分光光度法[3]、EDTA滴定法[4]、原子吸收法[5]、電感耦合等離子體法[6]等。由文獻(xiàn)可看出，分光光度法操作簡(jiǎn)便，但測(cè)定條件不易控制，重現(xiàn)性差；儀器方法簡(jiǎn)便快捷，但成本較高，測(cè)定樣品還需要進(jìn)行預(yù)處理，而且有些元素的測(cè)定并沒有明顯優(yōu)勢(shì)。由于土壤中鈣、鎂含量較高，EDTA滴定法操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高。綜上所述，本文采用EDTA滴定法，通過調(diào)節(jié)pH來實(shí)現(xiàn)掩蔽干擾離子，進(jìn)而測(cè)定土壤中鈣、鎂離子的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)所需溶液

（1）鈣標(biāo)液：稱取0.517 0 g在105℃下烘干6 h恒重的碳酸鈣溶于25 mL 10.5 mol/L的鹽酸中，轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中定容。

（2）鎂標(biāo)液：稱取取0.050 0 g金屬鎂（除去表層氧化膜），稀鹽酸溶解，50 mL容量瓶定容。

（3）EDTA標(biāo)液：稱取18.6 g乙二胺四乙酸二鈉鹽溶于水，微熱溶解，冷卻至室溫，稀釋至5 L，用上述鈣標(biāo)液進(jìn)行標(biāo)定，得C=0.009 621 mol/L。

（4）實(shí)驗(yàn)用水為新制備的無(wú)二氧化碳的去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

EDTA可以絡(luò)合多種金屬離子，均形成1∶1絡(luò)合物。調(diào)節(jié)土壤浸出液pH為12，沉淀鎂離子，用EDTA標(biāo)液滴定，可得鈣離子量。另取一份土壤浸出液，調(diào)節(jié)溶液pH為10，用EDTA滴定鈣、鎂離子，EDTA的消耗量即為水溶性鈣、鎂離子的總量。差減法便可求出鎂離子的含量。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

在衡水湖周邊選取種植不同農(nóng)作物的5個(gè)位置取樣，在表層下10 cm處取樣，樣品除雜、風(fēng)干、磨碎、過2 mm篩。稱約50 g土壤加入250 mL無(wú)二氧化碳水，攪拌溶解，離心，過濾后得浸出液，定容于250 mL容量瓶。取浸出液20.00 mL于三角瓶中，先加入1∶5三乙醇胺1 mL，再加入適量鹽酸微熱，冷卻，將pH調(diào)為12，生成氫氧化鎂沉淀，K-B混合指示劑，用EDTA標(biāo)液滴定至藍(lán)色終點(diǎn)，記錄EDTA用量V1，由此可以計(jì)算出土壤中鈣離子的含量。

移取相同體積的土壤浸出液，加入三乙醇胺，再加入適量鹽酸微熱，冷卻后用氨緩沖溶液將pH調(diào)為10，鉻黑T為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至純藍(lán)色，記錄EDTA用量V2，得鈣、鎂離子的總量，通過作差法便可求出鎂離子的含量。

1.4 計(jì)算公式

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與處理

2.1 土壤中鈣離子含量的測(cè)定結(jié)果（表1～表5）

表1 土壤樣品1中鈣離子含量的測(cè)定

表2 土壤樣品2中鈣離子含量的測(cè)定

表3 土壤樣品3中鈣離子含量的測(cè)定

表4 土壤樣品4中鈣離子含量的測(cè)定

表5 土壤樣品5中鈣離子含量的測(cè)定

2.2 土壤中鎂離子含量的測(cè)定（表6～表10）

表6 土壤樣品1中鎂離子含量的測(cè)定

表7 土壤樣品2中鎂離子含量的測(cè)定

表8 土壤樣品3中鎂離子含量的測(cè)定

表9 土壤樣品4中鎂離子含量的測(cè)定

表10 土壤樣品5中鎂離子含量的測(cè)定

2.3 回收率實(shí)驗(yàn)（表11、表12）

用樣品1，m=50.150 0 g的浸出液做測(cè)定鈣離子的回收率實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)量：上述鈣離子標(biāo)液10.00 mL。

表11 鈣離子的回收率

用樣品1，m=50.150 0 g的浸出液做測(cè)定鎂離子的回收率實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)量：上述鎂離子標(biāo)液1.00 mL。

表12 鎂離子的回收率

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，測(cè)定結(jié)果的RSD%值均比較小，鈣離子回收率在98.8%～100.7%，鎂離子回收率在99.1%～100.8%，方法準(zhǔn)確度較高。五個(gè)樣品的鈣離子含量范圍為1.135～1.143（mg/g），鎂離子含量范圍為0.224 6～0.226 6（mg/g）。土壤中水溶性鈣離子的含量大約是鎂離子的5倍左右。由于人類活動(dòng)的影響使其鈣、鎂離子的含量均遠(yuǎn)大于土壤背景值。我們可以通過對(duì)土壤中元素的測(cè)定結(jié)果來選擇如何施肥，根據(jù)土壤情況選擇合適的農(nóng)作物，使我們的土壤發(fā)揮出最大的作用。