土壤有機質(zhì)測定

1、土壤有機質(zhì)測定5.2.1 重鉻酸鉀容量法外加熱法5.2.1.1 方法原理 在外加熱的條件下（油浴的溫度為 180，沸騰 5 分鐘）， 用一定濃度的重鉻酸鉀硫酸溶液氧化土壤有機質(zhì)（碳） ，剩余的重鉻酸鉀用 硫酸亞鐵來滴定， 從所消耗的重鉻酸鉀量， 計算有機碳的含量。 本方法測得的結(jié) 果，與干燒法對比，只能氧化 90%的有機碳，因此將得的有機碳乘以校正系數(shù)， 以計算有機碳量。在氧化滴定過程中化學(xué)反應(yīng)如下：2K2Cr2O78H2SO4+3C2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4） 3+7H20在 1mol&#

2、183;L-1H2SO4溶液中用 Fe2+滴定 Cr2O72- 時，其滴定曲線的突躍范圍為。表 5-4 滴定過和中使用的氧化還原指劑有以下四種指示劑E0本身變色 氧化還原Fe2+滴定 Cr2O72- 時的變色 氧化還原特點二苯胺深藍無色深藍綠須加 H3PO4；近終點須強烈 搖動，較難掌握二苯胺磺酸鈉紅色無色紅紫藍紫綠須加 H3PO4；終點稍難掌握2- 羧基代二苯胺紫紅無色棕紫綠不加 H3PO4；終點易于掌握鄰啡羅啉淡藍紅色橙灰綠淡綠磚紅不加 H3PO4；終點易于掌握從表 5 4 中，可以看出每種氧化還原指示劑都有自己的標準電位（ E0），鄰 啡羅啉（E0=），2- 羧基代二苯胺（E0=），以上

3、兩種氧化還原指示劑的標準電位 （E0）， 正落在滴定曲線突躍范圍之內(nèi)， 因此，不需加磷酸而終點容易掌握， 可得到準確 的結(jié)果。例如：以鄰啡羅啉亞鐵溶液 （鄰二氮啡亞鐵）為指示劑，三個鄰啡羅啉（C2H8N2） 分子與一個亞鐵離子絡(luò)合， 形成紅色的鄰啡羅啉亞鐵絡(luò)合物， 遇強氧化劑， 則變 為淡藍色的正鐵絡(luò)合物，其反應(yīng)如下： （C12H8N2）3Fe 3+e（C12H8N2）3Fe 2+淡藍色 紅色滴定開始時以重鉻酸鉀的橙色為主，滴定過程中漸現(xiàn) Cr3+的綠色，快到終點 變?yōu)榛揖G色，如標準亞鐵溶液過量半滴，即變成紅色，表示終點已到。但用鄰啡羅啉的一個問題是指示劑往往被某些懸浮土粒吸附， 到終點時顏色

4、 變化不清楚，所以常常在滴定前將懸濁液在玻璃濾器上過濾。從表 5-4 中也可以看出， 二苯胺、二苯胺磺酸鈉指示劑變色的氧化還原標準 電位（ E0）分別為、。指示劑變色在重鉻酸鉀與亞鐵滴定曲線突躍范圍之外。因 此使終點后移，為此，在實際測定過程中加入 NaF 或 H3PO4絡(luò)合 Fe3+，其反應(yīng)如 下：Fe3+2PO43Fe （PO4） 323+ - 3-Fe3+6F-FeF6 3-加入磷酸等不僅可消除 Fe3+的顏色，而且能使 Fe3+/Fe 2+體系的電位大大降低， 從而使滴定曲線的突躍電位加寬， 使二苯胺等指示劑的變色電位進入突躍范圍之 內(nèi)。根據(jù)以上各種氧化還原指示劑的性質(zhì)及滴定終點掌握的

5、難易，推薦應(yīng)用 2- 羧基二苯胺。價格便宜，性能穩(wěn)定，值得推薦采用。5.2.1.2 主要儀器 油浴消化裝置（包括油浴鍋和鐵絲籠） 、可調(diào)溫電爐、 秒表、自動控溫調(diào)節(jié)器。5.2.1.3 試劑（1）·L-1（1/6K 2Cr2O7） 標準溶液。稱取經(jīng) 130烘干的重鉻酸鉀（ K2Cr2O7， GB642-77，分析純） 39.2245g 溶于水中，定容于 1000ml 容量瓶中。（2）H2SO4。濃硫酸（ H2SO4，GB625-77，分析純）。（3）·L-1FeSO4溶液。稱取硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O，GB664-77，分析純）56.0g 溶于水中，加濃硫酸

6、5mL，稀釋至 1mL。（4）指示劑鄰啡羅啉指示劑：稱取鄰啡羅啉（GB1293-77，分析純） 1.485g） 與FeSO4·7H2O0.695g，溶于 100mL水中。 2- 羧基代二苯胺（ O-phenylanthranilicacid，又名鄰苯氨基苯甲酸，C13H11O2N）指示劑：稱取 0.25g 試劑于小研缽中研細， 然后倒入 100mL小燒杯中， 加入·L-1NaOH溶液 12mL，并用少量水將研缽中殘留的試劑沖洗入 100mL小燒杯 中，將燒杯放在水浴上加熱使其溶解，冷卻后稀釋定容到 250mL，放置澄清或過 濾，用其清液。（5）Ag2SO4。硫酸銀（ Ag2

7、SO4， HG3-945-76，分析純），研成粉末。（6）SiO2。二氧化硅（ SiO2，Q/HG22-562-76，分析純），粉末狀。5.2.1.4 操作步驟 稱取通過 0.149mm（100 目）篩孔的風(fēng)干土樣 1g（精 確到 0.0001g ），放入一干燥的硬質(zhì)試管中，用移液管準確加入·L -1（1/6K 2Cr2O7） 標準溶液 5mL（如果土壤中含有氯化物需先加入 Ag2SO40.1g ），用注射器加入濃 H2SO45mL充分搖勻，管口蓋上彎頸小漏斗，以冷凝蒸出之水汽。將 8 10 個試管放入自動控溫的鋁塊管座中（試管內(nèi)的液溫控制在約 170），或?qū)?810個試管盛于鐵絲籠

8、中（每籠中均有 12 個空白試管），放 入溫度為 185190的石蠟油鍋中，要求放入后油浴鍋溫度下降至 170180 左右，以后必須控制電爐，使油浴鍋內(nèi)始終內(nèi)維持在 170180 ，待試管內(nèi)液 體沸騰發(fā)生氣泡時開始計時，煮沸 5min，取出試管（用油浴法，稍冷，擦凈試 管外部油液）。冷卻后，將試管內(nèi)容物傾入 250mL三角瓶中，用水洗凈試管內(nèi)部及小漏斗， 這三角瓶內(nèi)溶液總體積為 60 70mL，保持混合液中（ 1/2H2SO4）濃度為 2 3mol·L-1，然后加入 2- 羧基代二苯胺指示劑 1215 滴，此時溶液呈棕紅色。用標準的·L-1 硫酸亞鐵滴定，滴定過程中不斷搖動

9、內(nèi)容物，直至溶液的顏色由棕 紅色經(jīng)紫色變?yōu)榘稻G（灰藍綠色） ，即為滴定終點。如用鄰啡羅啉指示劑，加指 示劑 23 滴，溶液的變色過程中由橙黃藍綠磚紅色即為終點。記取FeSO4滴定毫升數(shù)（ V）。每一批（即上述每鐵絲籠或鋁塊中）樣品測定的同時，進行 23 個空白試 驗，即取 0.500g 粉狀二氧化硅代替土樣， 其他手續(xù)與試樣測定相同。 記取 FeSO4 滴定毫升數(shù)（ V0），取其平均值。5.2.1.5 結(jié)果計算土壤有機碳（ g·kg-1 ）3(V0 V) 10 3 3.0 1.11000mk式中： c mol·L-1 （1/6K 2Cr2O7）標準溶液的濃度；5 重鉻酸鉀標

10、準溶液加入的體積（ mL）；V0空白滴定用去 FeSO4體積（ mL）；V樣品滴定用去 FeSO4體積（ mL）； 1/4 碳原子的摩爾質(zhì)量（ g·mol-1）；10 -3 將 mL換算為 L； 氧化校正系數(shù)； m風(fēng)干土樣質(zhì)量 （g） ； k 將風(fēng)干土樣換算成烘干土的系數(shù)。5.2.1.6 注釋：注 1含有機質(zhì)高于 50g·kg -1 者，稱土樣 0.1g ，含有機質(zhì)高于 2030g·kg-1 者，稱土樣 0.3g ，少于 20g·kg-1 者，稱土樣 0.5g 以上。由于稱樣量少，稱樣 時應(yīng)用減重法以減少稱樣誤差。注 2土壤中氯化物的存在可使結(jié)果偏高。因

11、為氯化物也能被重鉻酸鉀所氧 化，因此，鹽土中有機質(zhì)的測定必須防止氯化物的干擾， 少量氯可加少量 Ag2SO4， 使氯根沉淀下來（生成 AgCl）。Ag2SO4 的加入，不僅能沉淀氯化物，而且有促進 有機質(zhì)分解的作用。據(jù)研究，當(dāng)使用 Ag2SO4 時，校正系數(shù)為，不使用 Ag2SO4時校 正系數(shù)為的用量不能太多，約加 0.1g ，否則生成 Ag2Cr2O7沉淀，影響滴定。在氯離子含量較高時，可用一個氯化物近似校正系數(shù) 1/12 來校正之，由于 Cr2O7-1與Cl -1 及 C的反應(yīng)是定量的：2- -1 + 3+ Cr2O72-+6Cl-1+14H+2Cr3+3Cl2+7H2O 2Cr2O72-

12、+3C+16H+4Cr3+3CO2+8 H2O由上二個反應(yīng)式可知 C/4Cl -1=12/4×1/121 土壤含碳量（g·kg-1）=未經(jīng)校正土壤含碳量（g·kg-1） 土壤 Cl含量 （g kg ）12 此校正系數(shù)在 Cl:C 比為 5:1 以下時適用。注 3對于水稻土、 沼澤土和長期漬水的土壤， 由于土壤中含有較多的 Fe2+、 Mn2+及其它還原性物質(zhì)，它們也消耗 K2Cr2O7，可使結(jié)果偏高，對這些樣品必須在 測定前充分風(fēng)干。一般可把樣品磨細后，鋪成薄薄一層，在室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干 10 天左右即可使 Fe2+全部氧化。長期漚水的水稻土，雖經(jīng)幾個月風(fēng)干處理，樣品

13、中 仍有亞鐵反應(yīng)，對這種土壤，最好采用鉻酸磷酸濕燒測定二氧化碳法（見5.2.2 ）。注 4這里為了減少·L-1（1/6K 2Cr2O7） H2SO4溶液的黏滯性帶來的操作誤差， -1 -1 準確加入·L-1（1/6K 2Cr2O7）水溶液 5mL及濃 H2SO45mL，以代替·L-1（1/6K 2Cr2O7） 溶 液 10mL。在測定石灰性土壤樣品時，也必須慢慢加入 K2Cr2O7H2SO4 溶液，以防 止由于碳酸鈣的分解而引起激烈發(fā)泡。注 5最好不采用植物油，因為它可被重鉻酸鉀氧化，而可能帶來誤差。而 礦物油或石蠟對測定無影響。油浴鍋預(yù)熱溫度當(dāng)氣溫很低時應(yīng)高一些

14、（約 200）。鐵絲籠應(yīng)該有腳，使試管不與油浴鍋底部接觸。注 6用礦物油雖對測定無影響，但空氣污染較為嚴重，最好采用鋁塊（有 試管孔座的）加熱自動控溫的方法來代替油浴法。注 7必須在試管內(nèi)溶液表面開始沸騰才開始計算時間。掌握沸騰的標準盡 量一致，然后繼續(xù)消煮 5min，消煮時間對分析結(jié)果有較大的影響，故應(yīng)盡量記 時準確。注 8消煮好的溶液顏色， 一般應(yīng)是黃色或黃中稍帶綠色， 如果經(jīng)綠色為主， 則說明重鉻酸鉀用量不足。 在滴定時消耗硫酸亞鐵量小于空白用量的 1/3 時，有 氧化不完全的可能，應(yīng)棄去重做。5.2.2 電砂浴加 - K2Cr2O7 容量法5.2.2.1 方法原理 同主要儀器 電砂浴;

15、分析天平;滴定臺;25ml 酸 式滴定管 ;150 毫升三角瓶 ; 小漏斗（曲頸 3cm）；溫度計 200300；500 毫升塑 料洗瓶。5.2.2.3 試劑 同5.2.2.4 操作步驟 準確稱取過毫米篩的風(fēng)干土×××××克（稱樣量的 多少取決于土壤中有機質(zhì)的含量：含有機質(zhì) 10 20g · kg 土樣，取樣在 0.5 克 之間；含量達到80g·kg-1 左右則不應(yīng)超過 0.1 克），把土樣移入 150 毫升三角瓶 中（如含氯化物多的土樣，需加粉末狀 Ag2SO4 約毫克），準確緩慢地加 入·L-1（1/6K 2C

16、r2O7） H2SO4溶液 10mL，加液時要避免將土粒沖濺到瓶的內(nèi)壁上。 瓶口處再加上一個小漏斗， 把三角瓶放在已預(yù)熱好 （170108）的電砂浴上加 熱，在真正沸騰時開始計算時間。保持平緩地沸騰 5±分鐘。沸騰過程中如發(fā)現(xiàn) 三角瓶內(nèi)壁有土粒粘附，應(yīng)輕輕搖動瓶子使下沉。消煮完畢后， 將三角瓶從電砂浴上取下， 冷卻片刻， 然后用蒸餾水沖洗小漏 斗、三角瓶瓶口及內(nèi)壁， 洗滌液要流入原三角瓶， 瓶內(nèi)溶液的總體應(yīng)控制在 30 35 毫升左右為宜。加 23 滴鄰菲羅啉 （菲羅啉）指示劑,用 mol·L-1 FeSO4標準 溶液滴定剩余的 K2Cr2O7 溶液的變色過程是由橙藍棕紅。

17、如果滴定所用 FeSO4 溶液的毫升數(shù)不到下述空白標定所耗 FeSO4 溶液的毫升 數(shù)的 1/3, 則應(yīng)堿少土壤稱樣量而重測。每仳分析時 ,必須同時做 23 個空白標定 :取大約 0.2 克石英砂代替土壤 , 其它步驟與土樣測定時相同 , 但滴定前的溶液總體積控制在 2030 毫升左右為 宜。5.2.2.5 結(jié)果計算有機質(zhì)= （v0 - v）mol 0.003 1.724 1.08 1000W式中： V0空白測定時所消耗 FeSO4溶液的體積（ ml）；V土樣測定時所消耗 FeSO4 溶液的體積（ ml）； molFeSO4標準溶液的摩爾濃度；1 毫麾爾碳的克數(shù)；土壤有機碳換算成土壤有機質(zhì)的平

18、均換算系數(shù)；氧化校正系數(shù)（按回收率 %計算）； W烘干土重（風(fēng)干樣除樣品中水分的重量） 。5.2.3 重鉻酸鉀容量法稀釋熱法5.2.3.1 方法原理 基本原理、主要步驟與重鉻酸鉀容量法（外加熱法）相 同。稀釋熱法（水合熱法） 是利用濃硫酸和重鉻酸鉀迅速混合時所產(chǎn)生的熱來氧 化有機質(zhì)，以代替外加熱法中的油浴加熱，操作更加方便。由于產(chǎn)生的熱，溫度 較低，對有機質(zhì)氧化程度較低，只有 77%。5.2.3.2 試劑（1）1mol·L-1（1/6K 2Cr2O7） 溶液。準確稱取 K2Cr2O7（分析純， 105烘干） 49.04g ，溶于水中，稀釋至 1L。（2）·L-1（1/6K

19、2Cr2O7） 的基準溶液。準確稱取 K2Cr2O7（分析純）（在 130 烘 3h）19.6132g 于 250mL燒杯中，以少量水溶解， 將全部洗入 1000mL容量瓶中， 加入濃 H2SO4約 70mL，冷卻后用水定容至刻度，充分搖勻備用 其中含硫酸濃度 約為·L-1（1/2H2SO4）。（3）·L-1FeSO4 溶液。稱取 FeSO4·7H2O140g溶于水中，加入濃 H2SO415mL， 冷卻稀釋至 1L 或稱取 Fe（NH4） 2（SO4） 2·6H2O196.1g 溶解于含有 200mL濃 H2SO4的 800mL水中，稀釋至 1L。此溶液的準確濃度以·L -1（1/6K 2Cr2O7）的基準溶液標定 之。即準確分別吸取 3份·L-1（1/6K 2Cr2O7）的基準溶液各 25mL于 150mL三角瓶中， 加入鄰啡羅啉指示劑 23 滴（或加 2羧基代二苯胺 1215 滴），然后用·L-1FeSO4 溶液滴定至終點，并計算出的準 FeSO4 確濃度。硫酸亞鐵（ FeSO