電熱板消解法測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)含量的探究

楊旭龍

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽(yáng)110032）

有機(jī)質(zhì)的含量往往是衡量土壤肥效的重要指標(biāo)之一[1]，準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)于了解土壤肥力情況、實(shí)現(xiàn)土地可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2]。

測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量的常用方法有：比色法[3]、燃燒法[4]、重鉻酸鉀容量法和光譜法[5,6]等。燃燒法在燃燒過(guò)程中失去有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，結(jié)晶水、碳酸鹽和硫酸鹽等也會(huì)隨之失去，因此，該方法測(cè)定的有機(jī)質(zhì)含量普遍偏高[7]。光譜測(cè)定設(shè)備的價(jià)格偏高，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用較少[6]。重鉻酸鉀容量法測(cè)定結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，是測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。但該方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程中油浴溫度不易控制、操作繁瑣、油浴蒸汽污染環(huán)境、實(shí)驗(yàn)器皿不易清洗，溶液轉(zhuǎn)移過(guò)程容易造成損失。為克服油浴法的諸多不足，本實(shí)驗(yàn)采用電熱板加熱法測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)含量，探究了實(shí)驗(yàn)的影響因素，為土壤中有機(jī)質(zhì)的快速測(cè)定提供了新途徑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

K2Cr2O7（廣州瑞昌化工科技有新公司）；（NH4）2Fe（SO4）2（新民市化學(xué)試劑廠）；濃H2SO4（西隴化工試劑有限公司）；鄰菲啰啉指示劑（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）：Ag2SO4（CP），導(dǎo)熱油等。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)以國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為測(cè)試樣品進(jìn)行試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07401和GBW07404的有機(jī)質(zhì)認(rèn)證值分別為：（3.10±0.28）%和（1.07±0.14）%。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

AL104E型電子天平（美國(guó)梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；控溫電熱板（1000W）；50mL酸式滴定管（天津天玻儀器廠）；5mL移液管（天津天玻儀器廠）；洗瓶；錐形瓶（150mL）；玻璃漏斗等。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

準(zhǔn)確稱取0.2000g樣品于錐形瓶中，用移液管向錐形瓶中準(zhǔn)確加入5mL濃度為0.8000mol·L-1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用注射器向其中加入5mL濃H2SO4搖勻，在瓶口放置玻璃漏斗后，將整個(gè)反應(yīng)裝置放在電熱板上加熱，待反應(yīng)完成后取下冷卻，用蒸餾水清洗漏斗及瓶口，使清洗液流入錐形瓶?jī)?nèi)，使得瓶?jī)?nèi)溶液體積在60mL左右。向錐形瓶中加入3～5D鄰菲啰啉指示劑，用（NH4）2Fe（SO4）2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，并記錄滴定體積。

1.5 反應(yīng)機(jī)理和結(jié)果計(jì)算

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)機(jī)理如下[8]

有機(jī)質(zhì)計(jì)算公式：有機(jī)質(zhì)=有機(jī)碳×1.724，其中，1.724為有機(jī)碳轉(zhuǎn)換成有機(jī)的質(zhì)的因數(shù)[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

以GBW07401和GBW07404為待測(cè)樣品，以傳統(tǒng)油浴法溫度為參考，分別在160、180、200、220、240、260℃等6個(gè)梯度的溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)樣品微沸開始計(jì)時(shí)，8min停止加熱，同一溫度條件下進(jìn)行7次平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果取平均值，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響Tab.1 Influence of temperature on experimental results

由表1可見(jiàn)，在5min加熱時(shí)間內(nèi)，當(dāng)加熱溫度控制在200～220℃條件下測(cè)試結(jié)果在認(rèn)證值范圍內(nèi)。溫度過(guò)低和過(guò)高都不宜于實(shí)驗(yàn)，當(dāng)溫度控制在220℃左右時(shí)，測(cè)試結(jié)果與認(rèn)證值接近。因此，加熱溫度控制在220℃較為適宜。

2.2 加熱時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

以GBW07401和GBW07404為待測(cè)樣品，在適宜溫度220℃條件下，分別在樣品微沸5、8、10、12、15min等5個(gè)時(shí)間梯度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以此探究相同溫度條件下，加熱時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，7次測(cè)試結(jié)果取平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 加熱時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響Tab.2 Influence of heating time on the experiment

由表2可見(jiàn)，加熱時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定影響。當(dāng)加熱時(shí)間控制在8～10min時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果與認(rèn)證值比較接近，短時(shí)間反應(yīng)不完全，導(dǎo)致結(jié)果偏低；加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成液體爆沸飛濺，使測(cè)定結(jié)果重復(fù)性不好，精密度不高。從反應(yīng)時(shí)間和結(jié)果準(zhǔn)確性角度分析，樣品微沸后8min的加熱時(shí)間較為適宜。

2.3 兩種方法精密度和準(zhǔn)確度比較

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，使用電熱板加熱法的適宜溫度為220℃，最適宜的加熱時(shí)間為微沸后8min。選取GBW07401和GBW07404兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分別對(duì)電熱板消解法和傳統(tǒng)油浴法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算對(duì)兩種方法的精密度和準(zhǔn)確度進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 兩種方法的精密度和準(zhǔn)確度Tab.3 Precision and accuracy of the two methods

由表3可以看出，經(jīng)電熱板消解法處理所得兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)準(zhǔn)確度均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；電熱板消解法和油浴法的精密度（RSD%，n=7）分別為1.07%～1.96%和1.75%～3.34%；準(zhǔn)確度（RE%）分別為1.71%～2.40%和2.09%～4.14%，電熱板加熱法較傳統(tǒng)油浴法的精密度更高，相對(duì)誤差更小，說(shuō)明該方法相對(duì)傳統(tǒng)方法更有優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論

電熱板消解法應(yīng)用于土壤樣品有機(jī)質(zhì)的測(cè)定，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)電熱板溫度控制在220℃、加熱時(shí)間控制在8min時(shí)，測(cè)定結(jié)果較理想。通過(guò)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，該方法的精密度（RSD%，n=7）為1.07%～1.96%，準(zhǔn)確度（RE%）分別為1.71%～2.40%，均達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，方法準(zhǔn)確可靠。通過(guò)與傳統(tǒng)油浴法相比，該方法操作步驟相對(duì)簡(jiǎn)單，工作效率高，誤差小，能避免油浴過(guò)程中造成的環(huán)境污染以及油浴控溫不準(zhǔn)等諸多不利因素，適合批量樣品檢測(cè)使用。