土壤酸碱度的测定

土壤酸碱度的测定 土壤酸碱度的测定 一、土壤pH的测定 pH的化学定义是溶液中H+离子活度的负对数。土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之—。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤pH易于测定，常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。同时在土壤理化分析中，土壤pH与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。 土壤pH分水浸pH和盐浸pH，前者是用蒸馏水浸提土壤测定的pH，代土壤的活性酸度(碱度)，后者是用某种盐溶液浸提测定的pH，大体上反映土壤的潜在酸。盐浸提液常用1molL-1 KCl溶液或用0.5 molL-1 CaCl2溶液，在浸提土壤时，其中的K+或Ca2+即与胶体表面吸附的Al3+和H+发生交换，使其相当部分被交换进入溶液，故盐浸pH较水浸pH低。 土壤pH的测定方法包括比色法和电位法。电位法的精确度较高。pH误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。野外速测常用混合指示剂比色法，其精确度较差，pH误差在0.5左右。 (一)混合指示剂比色法 1、方法原理：指示剂在不同pH的溶液中显示不同的颜色，故根据其颜色变化即可确定溶液的pH。混合指示剂是几种指示剂的混合液，能在—个较广的pH范围内，显示出与一系列不同pH相对应的颜色，据此测定该范围内的各种土壤pH。 2、操作步骤：在比色瓷盘孔内(室内要保持清洁干燥，野外可用待测土壤擦拭)，滴入混合指示剂8滴，放入黄豆大小的待测土壤，轻轻摇动使土粒与指示剂充分接触，约1分钟后将比色盘稍加倾斜用盘孔边缘显示的颜色与pH比色卡比较，以估读土壤的pH。 3、混合指示剂的配制：取麝草兰(T.B)0.025克，千里香兰(B.T.B)0.4克，甲基红(M.R)0.066克，酚酞0.25克，溶于500ml 95％的酒精中，加同体积蒸馏水，再以0.1molL-1 Na0H调至草绿色即可。pH比色卡用此混合指示剂制作。 (二)电位测定法 1、方法原理：以电位法测定土壤悬液pH，通用pH玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极。此二电极插入待测液时构成一电池反应，其间产生一电位差，因参比电极的电位是固定的，故此电位差之大小取决于待测液的H+离子活度或其负对数pH。因此可用电位计测定电动势。再换算成pH，一般用酸度计可直接测读pH。 2、操作步骤：称取通过1mm筛孔的风干土10克两份，各放在50ml的烧杯中，一份加无C02蒸馏水，另一份加1molL-1 KCl溶液各25ml(此时土水比为1：2.5，含有机质的土壤改为1:5)，间歇搅拌或摇动30分钟，放置30分钟后用酸度计测定。 附：PHS-3C型酸度计使用说明 （1）​ 准备工作 把仪器电源线插入220V交流电源，玻璃电极和甘汞电极安装在电极架上的电极夹中，将甘汞电极的引线连接在后面的参比接线柱上。安装电极时玻璃电极球泡必须比甘汞电极陶瓷芯端稍高一些，以防止球泡碰坏。甘汞电极在使用时应把上部的小橡皮塞及下端橡皮套除下，在不用时仍用橡皮套将下端套住。 在玻璃电极插头没有插入仪器的状态下，接通仪器后面的电源开关，让仪器通电预热30分钟。将仪器面板上的按键开关置于mv位置，调节后面板的“零点”电位器使读数为±0之间。 (二)测量电极电位 1、​ 按准备工作所述对仪器调零。 2、​ 接入电极。插入玻璃电极插头时，同时将电极插座外套向前按，插入后放开外套。插头拉不出表示已插好。拔出插头时，只要将插座外套向前按动，插头即能自行跳出。 3、​ 用蒸馏水清洗电极并用滤纸吸干。 4、​ 电极浸在被测溶液中，仪器的稳定读数即为电极电位（mv值）。 （3）​ 仪器标定 在测量溶液pH值之前必须先对仪器进行标定。一般在正常连续使用时，每天标定一次已能达到要求。但当被测定溶液有可能损害电极球泡的水化层或对测定结果有疑问时应重新进行标定。 标定分“一点”标定和“二点”标定二种。标定进行前应先对仪器调零。标定完成后，仪器的“斜率”及“定位”调节器不应再有变动。 1、​ 一点标定方法 (1)、插入电极插头，按下选择开关按键使之处于pH位，“斜率”旋钮放在100%处或已知电极斜率的相应位置。 (2)、选择一与待测溶液pH值比较接近的缓冲溶液。将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入标准溶液中，调节温度补偿器使其指示与标准溶液的温度相符。摇动烧杯使溶液均匀。 (3)、调节“定位”调节器使仪器读数为标准溶液在当时温度时的pH值。 2、​ 二点标定方法 （1）、插入电极插头，按下选择开关按键使之处于pH位，“斜率”旋钮放在100%处。 （2）、选择二种标准溶液，测量溶液温度并查出这二种溶液与温度对应的标准pH值（假定为pHS1和pHS2）。将温度补偿器放在溶液温度相应位置。将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入第一种标准溶液中，稳定后的仪器读数为pH1。 （3）再将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入第二种标准溶液中，仪器读数为pH2。计算S=[（pH1-pH2）/ （pHS1-pHS2）]×100%，然后将“斜率”旋钮调到计算出来的S值相对应位置，再调节定位旋钮使仪器读数为第二种标准溶液的pHS2值。 （4）再将电极浸入第一种标准溶液，如果仪器显示值与pHS1相符则标定完成。如果不符，则分别将电极依次再浸入这二种溶液中，在比较接近pH7的溶液中时“定位”，在另一溶液中时调“斜率”，直至二种溶液都能相符为止。 （四）测量pH值 1、​ 已经标定过的仪器即可用来测量被测溶液的pH值，测量时“定位”及“斜率”调节器应保持不变，“温度补偿”旋钮应指示在溶液温度位置。 2、​ 将清洗过的电极浸入被测溶液，摇动烧杯使溶液均匀，稳定后的仪器读数即为该溶液的pH值。 3、注意事项 （1）土水比的影响：一般土壤悬液愈稀，测得的pH愈高，尤以碱性土的稀释效应较大。为了便于比较，测定pH的土水比应当固定。经试验，采用1:1的土水比，碱性土和酸性土均能得到较好的结果，酸性土采用1:5和1:1的土水比所测得的结果基本相似，故建议碱性土采用1：1或1：2.5土水比进行测定。 (2)蒸馏水中C02会使测得的土壤pH偏低，故应尽量除去，以避免其干扰。 （3）待测土样不宜磨得过细，宜用通过1mm筛孔的土样测定。 (4)玻璃电极不测油液，在使用前应在0.1molL-1 NaC1溶液或蒸馏水中浸泡24小时以上。 (5)甘汞电极一般为KCl饱和溶液灌注，如果发现电极内已无KCl结晶，应从侧面投入一些KCl结晶体，以保持溶液的饱和状态。不使用时，电极可放在KCl饱和溶液或纸盒中保存。 4、试剂配制 （1)1molL-1 KCl溶液：称取74.6克KCl溶于400ml蒸馏水中，用10％KOH或KCl溶液调节pH至5.5—6.0，而后稀释至1升。 (2)标准缓冲溶液 pH4.03缓冲溶液：苯二甲酸氢钾在105℃烘2—3小时后，称取10.21克，用蒸馏水溶解稀释至l升。 pH6.86缓冲溶液：称取在105℃烘2—3小时的KH2PO4 4.539克或Na2HPO4 。2H2O 5.938克，溶解于蒸馏水中定容至1升。 二、土壤交换性酸的测定(氯化钾交换—— 中和滴定法) 土壤交换性酸指土壤胶体表面吸附的交换性氢、铝离子总量，属于潜在酸而与溶液中氢离子(活性酸)处于动态平衡，是土壤酸度的容量指标之一。土壤交换性酸控制着活性酸，因而着土壤的pH；同时过量的交换性铝对大多数植物和有益微生物均有一定的抑制或毒害作用． (一)方法原理 在非石灰性土和酸性土中，土壤胶体吸附有一部分氢、铝离子，当以KCl溶液淋洗土壤时，这些氢、铝离子便被钾离子交换而进入溶液。此时不仅氢离子使溶液呈酸性，而且由于铝离子的水解，也增加了溶液的酸性。当用NaOH标准溶液直接滴定淋洗液时，所得结果(滴定度)为交换性酸(交换性氢、铝离子)总量。另外在淋洗液中加入足量NaF，使铝离子形成络合离子，从而防止其水解，反应如下： AlCl3+6NaF——→Na3A1F6+3NaCl 然后再用NaOH标准溶液滴定，即得交换性氢离子量。由两次滴定之差计算出交换性铝离子量。 (二)操作步骤 1、称取通过0.25mm筛孔的风干土样，重量相当于4克烘干土，置于100ml三角瓶中。加1molL-1 KCl溶液约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。 2、同上多次地用1molL-1 KCl溶液浸提土样，浸提液过滤于容量瓶中。每次加入KCl浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行。当滤液接近容量瓶刻度时，停止过滤，取下用KCl定容摇匀。 3、吸取25m1滤液于100m1三角瓶中，煮沸5分钟以除去C02，加酚酞指示剂2滴，趁热用0.02molL-1的NaOH标准溶液滴定，至溶液显粉红色即为终点。记下NaOH溶液的用量(V1)，据此计算交换性酸总量。 4、另取一份25m1滤液，煮沸5分钟，加1ml3.5％NaF溶液，冷却后，加酚酞指示剂2滴，用0.02molL-1 Na0H溶液滴定至终点，记下Na0H溶液的用量(V2)，据此计算交换性氢离子量。 (三)结果计算 V1×C×分取倍数 1、土壤交换性酸总量(Cmol/kg) ＝— — — —――― — —— — — ×100 土样重（克） V2×C×分取倍数 2、土壤交换性氢(Cmol/kg)＝— — — — — ――――— — — ——×100 烘干土样重（克） 3、土壤交换性铝(Cmol/kg) ＝交换性酸总量—交换性氢 式中：V1—— 滴定交换性酸总量消耗的NaOH毫升数 V2—— 滴定交换性氢消耗的NaOH毫升数 C—— NaOH标准溶液的浓度 分取倍数—— 100m1/25m1=4 (四)试剂配制 1、0.02molL-1NaOH标准溶液：取100ml 1molL-1 NaOH溶液，加蒸馏水稀释至5升，准确浓度以苯二甲酸氢钾标定。 2、1 molL-1 KCl溶液：配制同前。 3、3.5％NaF溶液：称NaF(化学纯)3.5克，溶于100ml蒸馏水中，贮存于涂蜡的试剂瓶中。 4、1％酚酞指示剂：称1克酚酞溶于100ml 95％的酒精。 三、土壤水解性酸的测定(醋酸钠水解—— 中和滴定法) 水解性酸也是土壤酸度的容量因素，它代表盐基不饱和土壤的总酸度，包括活性酸、交换性酸和水解性酸三部份的总和。土壤水解性酸加交换性盐基，接近于阳离子交换量，因而可用来估算土壤的阳离子交换量和盐基饱和度。土壤水解性酸也是计算石灰施用量的重要参数之一。 (一)方法原理 用1molL-1醋酸钠(pH8.3)浸提土壤，不仅能交换出土壤的交换性氢、铝离子，而且由于醋酸钠水解产生NaOH的钠离子，能取代出有机质较难解离的某些官能团上的氢离子，即可水解成酸。 (二)操作步骤 1、称取通过1mm筛孔风干土样，重量相当于5.00克烘干土，放在100ml三角瓶中，加1molL-1CH3COONa约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。 2、同上多次地加1molL-1醋酸钠溶液浸提土样，浸提液滤入100ml容量瓶中，每次加入CH3COONa浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行，直至滤液接近刻度，用1molL-1醋酸钠溶液定容摇匀。 3、吸取滤液50.00ml于250ml三角瓶中，加酚酞批示剂2滴，用0.02molL-1NaOH标准溶液滴定至明显的粉红色，记下NaOH标准溶液的用量（V）。 注：滴定时滤液不能加热，否则醋酸钠强烈分解，醋酸蒸发呈较强碱性，造成很大的误差。 (三)结果计算 V×C×分取倍数 水解性酸度（Cmol/kg）＝— — — — — — ----— — — ×100 烘干土样重（克） 式中：V—— NaOH标准溶液消耗的毫升数； C—— Na0H标准溶液的浓度。 如果已有土壤阳离子交换量和交换性盐基总量的数据，水解性酸度也可以用计算求得。 水解性酸度＝阳离子交换量—交换性盐基总量 式中三者的单位均为Cmol/kg土。这样计算的水解性酸度比单独测定的水解性酸度更准确。 (四)试剂配制 1、1molL-1醋酸钠溶液：称取化学纯醋酸钠(CH3COONa·3H20)136.06克，加水溶解后定容至1升。用1molL-1 Na0H或10％醋酸溶液调节pH至8.3。 2、0.02 molL-1 NaOH标准溶液：同前。 3、1％酚酞指示剂：同前。 四、思考题 1、土壤水浸和盐浸pH有何差别？原因何在? 2、土壤pH与交换酸有何关系? 3、为什么一般土壤的水解酸度大于交换酸度？