重铬酸钾氧化-外加热法测定化探土壤样品中有机碳含量

双　龙，妮萨娜，杜　江，滕朝阳，石成纲

（1.内蒙古矿产实验研究所，内蒙古呼和浩特010031；2.呼和浩特市实验中学，内蒙古呼和浩特010010）

重铬酸钾氧化-外加热法测定化探土壤样品中有机碳含量

双龙1，妮萨娜1，杜江1，滕朝阳2，石成纲1

（1.内蒙古矿产实验研究所，内蒙古呼和浩特010031；2.呼和浩特市实验中学，内蒙古呼和浩特010010）

采用重铬酸钾氧化-外加热法对化探土壤样品中有机碳含量进行测定，选用19个土壤成分分析国家一级标准物质作为分析试样。实验结果表明,测定标准物质GBW07447、GBW07455、GBW07457精密度分别为6.34%、3.64%、2.17%；准确度实验中所有标准物质的有机碳测定结果令人满意，方法快速、简便、准确。利用油浴（液体石蜡）消煮可以同时处理多个样品。该方法可用于多目标区域地球化学调查工作中土壤样品有机碳含量的测定，很大程度上提高了工作效率。

有机碳；化探土壤样品；重铬酸钾氧化-外加热法

土壤碳储量问题是整个碳循环和全球变化研究的基本问题[1-2]，其中有机碳含量是评价土壤质量的重要指标之一，它不仅是土壤生命活动的能量和植物营养的重要来源，而且还有改善土壤物理、化学和生物性质等功能[3]，更是土壤质量评价和土地可持续利用管理中必须考虑的重要指标[4]。中国地质调查局自1999年以来在全国实施多目标区域地球化学调查[5]，利用多目标区域地球化学调查取得地球化学样品中有机碳的含量指标，可以进一步研究土壤中具有全球循环性质的元素储量及特征，研究土壤营养元素和重金属元素储量及特征，以及研究其它常量或微量元素储量及特征，在全球、区域及局部不同层面上进行生态地球化学评价和评估[6]。按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范（1∶250000）》规定[7]，分析包含有机碳等54项元素指标，其中如何快速准确地检测地球化学样品中有机碳含量成为行业内研究的重点。土壤有机碳含量的测定方法主要有干烧法、化学氧化法和灼烧法[8]，其它还有实验室常用的方法，如TOC分析仪法、550℃烧失量法、950℃烧失量法、水合热重铬酸钾氧化-比色法等[9-10]。本文对采用重铬酸钾氧化-外加热容量法测定化探土壤样品中有机碳含量进行了研究。

1　实验部分

1.1仪器和试剂

HH-S型数显恒温油浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）。

基准重铬酸钾（天津市风船化学试剂科技有限公司）；硫酸亚铁（AR，天津市风船化学试剂科技有限公司）；浓硫酸（GR，江阴市化学试剂有限公司）；邻菲啰啉（AR，天津市四通化工厂）；液体石蜡（AR）；试样采用国家一级标准物质土壤成分分析标准物质。

1.2标准溶液及主要试剂配制

（1）重铬酸钾标准溶液，c（1/6K2Cr2O7=0.8000mol/L）：称取39.2245g基准重铬酸钾（预先在150℃烘2h后置于干燥器中冷却至室温），加400mL水，加热溶解，冷却后用水稀释至1000mL，摇匀。

（2）硫酸亚铁溶液，c（FeSO4·7H2O）=0.2mol/L：称取56g硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），溶解于水，加15mL浓硫酸，用水稀释至1000mL，摇匀。用重铬酸钾标准溶液标定。空白标定，同时根据式（1）计算硫酸亚铁溶液的精确浓度。

式中：0.8000-1/6K2Cr2O7标准溶液的浓度，mol/L；5.0-1/6K2Cr2O7标准溶液的体积，mL；VO-空白标定用去硫酸亚铁溶液的体积，mL。

（3）邻啡啰啉指示剂：1.485g邻啡啰啉（C12H8N2· H2O）及0.695g硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）溶于100mL水，形成红棕色络合物[Fe，贮存于棕色瓶中。

1.3实验方法

称取0.1000～0.5000g试样置于硬质大试管中。用移液管加入5.0mL0.8000mol/L 1/6K2Cr2O7标准溶液，然后注入5mL浓硫酸，并小心旋转摇匀。预先将装有液体石蜡的油浴锅加热至185℃～190℃，将装有试样的大试管放入大试管架中，然后将其放入油浴中加热，此时应控制油浴温度在170℃～180℃，并使溶液保持沸腾5min，然后取出试管架，待试管稍冷后，用干净纸擦净试管外部的油液，如溶液呈橙黄色或黄绿色，则冷却后，将试管内混合物洗入250mL锥形瓶中，使瓶内溶液体积在60～80mL，加邻啡啰啉指示剂3～4滴，用0.2mol/L硫酸亚铁溶液滴定，溶液由橙黄经蓝绿到棕红色为终点，记录硫酸亚铁用量（V）。随同试样的分析步骤必须进行空白试验，所用试剂须取自同一瓶试剂，空白标定不加试样，但加入0.1～0.5g石英砂，其它步骤与测定试样时完全相同，记录硫酸亚铁用量（V0）。

每个试样再同时称取1.0000g，放入105℃烘箱中，重量法测定试样水分。

1.4结果计算

按式（2）计算有机碳的含量，以质量百分数表示：

式中：0.8000－1/6K2Cr2O7标准溶液的浓度，mol/L；5.0－1/6K2Cr2O7标准溶液的体积，mL；V0－空白标定用去硫酸亚铁溶液的体积，mL；V－滴定试样用去硫酸亚铁溶液的体积，mL；0.003－1/4碳原子的摩尔质量，g/m mol；1.1－氧化校正系数；m－风干试样质量，g；K－将风干试样换算成烘干试样的水分换算系数。

2　结果与讨论

2.1方法精密度

选用国家一级标准物质土壤成分分析标准物质GBW07447、GBW07455、GBW07457，对每个样品进行12次测定,计算相对标准偏差（RSD），结果见表1。由表1结果可知，标准物质GBW07447、GBW07455、GBW07457精密度分别为6.34%、3.64%、2.17%。

表1　精密度实验Tab.1 Precision tests of method

2.2准确度实验

选择19个国家一级标准物质土壤成分分析标准物质GBW07424、GBW07423、GBW07450、GBW07404、GBW-07430、GBW07454、GBW07403、GBW07448、GBW07406、GBW07457、GBW07447、GBW07407、GBW07455、GBW-

07401、GBW07427、GBW07425、GBW07402、GBW07429、GBW07428进行有机碳含量测定，结果见表2。由表2可知，采用该方法检测化探土壤样品中有机碳含量测定值与标准值相吻合，具有较高的准确度。

3　结论

重铬酸钾氧化-外加热法是利用油浴加热消煮的方法来加速有机碳的氧化，使土壤有机碳氧化成二氧化碳，六价铬离子被还原成三价铬离子，剩余的重铬酸钾用二价铁标准溶液滴定，根据有机碳被氧化前后重铬酸根离子数量的变化，就可计算出有机碳含量。本法采用重铬酸钾氧化-外加热容量法测定化探土壤样品中有机碳含量，操作简便，快速，从精密度和准确度实验可知，该法数据准确、可靠，完全满足工作要求。此外，采用油浴（液体石蜡）方式消煮样品可以同时测定多个样品，用于多目标区域地球化学调查样品中有机碳含量的检测，很大程度上提高了工作效率。在实验过程中得知，如煮沸后的溶液呈绿色，表示重铬酸钾用量不足，应再称取较少的试样重做。为了保证有机碳氧化完全，如样品测定时所用硫酸亚铁溶液体积小于空白标定时所消耗硫酸亚铁溶液体积的三分之一时，需减少称样量重做。

表2　准确度实验Tab.2 Accruacy tests of method

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Determination of Organic Carbon in Geochemical Soil Sample by Potassium Dichromate Oxidation-Heating Method

SHUANG Long1，NI Sa-na1，DU Jiang1，TENG Zhao-yang2，SHI Cheng-gang1
（1.Inner Mongolia Mineral Experimental Research Institute，Hohhot 010031，China；2.Hohhot Experimental Middle School，Hohhot 010010，China）

The potassium dichromate oxidation heating method determines the content of organic carbon in soil samples.The experimental results show that the precision of GBW07446，GBW07455 and GBW074573 are 6.34%，3.64%and 2.17% respectively.The accuracy of organic carbon determination result in the standard materials is satisfactory.The method is fast，simple and accurate.Usingoil bath（liquid paraffin）heating digestion can process multiple samples at the same time.It can be used for the determination of organic carbon content in multi-objective regional geochemical investigation soil samples，greatlyimprove the work efficiency.

organic carbon；geochemical soil sample；potassiumdichromate oxidation-heatingmethod

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.041

O656.3

A

1008-553X（2016）04-0110-03

2016-04-14

双龙（1985-），男（达斡尔族），毕业于内蒙古农业大学，硕士，工程师，从事岩石矿物分析、煤质分析、水质分析等工作，13848512172，0471-5685024，43046580@qq.com。