用电位法测定土壤pH值

王瑞琨

(太原市环境监测中心站，山西 太原 030002)

土壤pH是土壤酸度和碱度的总称，由氢离子和氢氧根离子在土壤溶液中的浓度决定，用以衡量土壤酸碱反应的强弱。pH在6.5～7.5为中性土壤；6.5以下为酸性土壤；7.5以上为碱性土壤。土壤酸碱度一般分为7个等级。我国长江以北地区土壤多为中性和碱性，只有森林植被覆盖和酸性母岩下，土壤呈酸性反应。长江以南地区多为强酸和酸性土壤，只有碳酸钙的母岩发育的土壤和沿海地区海冲母岩情况下，土壤呈中性或微碱性反应。土壤酸碱度过低或者过高都会影响作物或外界环境。过度偏酸性的土壤所引起的土壤板结以及有此原因造成的微量元素中毒，会使土壤耕种价值大大降低[1]。其所蕴藏的养分会加速流失，有益菌减少，土壤微生物的生存环境也会遭到破坏。而碱性土壤则会造成盐渍化的土壤表层，这是由于土壤物理性状的恶化结构粘滞，从而使得土壤通气性差，好气性微生物活动性差，水分释放和渗透都会相应变低。为了保证土壤酸碱度平衡，我国土壤质量标准把土壤pH作为常用项目之一定期检测。因此，本文研究了利用电位测定土壤pH的方法，并精确了测定条件。

1 实验原理

用符合规定的指示电极和参比电极，同时浸入土壤悬浊液，此时会构成一个一原电池。研究表明，此时所构成的原电池的电动势与悬浊液的pH有关，所以采用测定原电池的电动势的方法，即可得到土壤的pH[2]。

2 实验用品

2.1 主要试剂和材料

1) 水：去CO2纯水。2) pH标准缓冲溶液。

以下pH标准缓冲溶液应用pH基准试剂配制。如贮存于密闭的聚乙烯瓶中，则配制好的pH标准缓冲溶液至少可稳定一个月。不同温度下各标准缓冲溶液的pH如表1所示。

表1 不同温度下各标准缓冲溶液的pH

2.2 仪器及玻璃器皿

1) PHS-2F型 pH计：精度0.01单位，有温度补偿功能，仪器编号：C-C-46。

2) 电极：玻璃电极和饱和甘汞电极，或pH复合电极。当pH>10时，应使用专用电极。

3) 磁力搅拌器。

4) 50 mL高型烧杯、20 mL烧杯。

5) 玻璃棒。

6) 100 mL容量瓶、250 mL容量瓶。

3 分析步骤

3.1 仪器校准

校准过程中，要按照使用说明书处理电极和操作仪器。首先，将待测液与标准缓冲溶液同一恒温到一个标准的温度，并且使用的温度补偿也要调到该同一温度值。第二，使用标准缓冲溶液来校正仪器。第一步将电极插入混合磷酸盐标准缓冲溶液中，反复调节“定位”，从而使读数稳定为当时温度下标准液的pH，然后取出电极清洗干净，并用滤纸吸干。第二步将电极插入第二个邻苯二甲酸氢钾或四硼酸钠标准缓冲液中，调节“斜率”，从而使读数稳定为第二个标准缓冲液的pH，然后取出电极洗净擦干。第三步重新测定混合磷酸盐标准缓冲溶液，使读数为“定位”时所调的数值即可。最后，经校准无误后的仪器，才能用于测定样品pH。

3.2 土壤水浸液pH的测定

用2 mm孔径筛筛取一定量的风干土壤，称取(10.0±0.1)g，置于50 mL容量的高型烧杯中，并加入25 mL无CO2的纯水，然后将容器密封。用磁力搅拌器剧烈搅拌5 min，使土粒充分分散，静置1 h～3 h后倾出上层清液于20 mL小烧杯中，进行测定。

首先测量试样溶液的温度，试样溶液的温度与标准缓冲溶液的温度之差不应超过1 ℃。pH测量时，应在搅拌的条件下或事前充分摇动试样溶液后，将电极插入试样溶液中，待读数稳定后读取pH。

4 精密度测试

4.1 同一实验室，同一人员

对实际样品进行精密度测定：每天取两份土壤样品(2017334007096974)，进行重复测定，共六次，结果如表2所示。

表2 不同时间对同一土壤样品的测定结果

4.2 同一实验室，不同人员

分别取两份土壤样品(2017334007096974，2017789784445849)，分别由不同人员进行测定，结果如表3所示。

表3 不同人员分别对两个土壤样品的测定结果

5 准确度测试

准确度的测定：称取标准样品(GBW07460)，用无CO2纯水浸泡，用搅拌器搅拌5 min，然后静置2 h后进行测量，并做六个平行样，测试结果如表4所示。

表4 标准样品测试结果

6 结论

1) 精密度测定结果：取某一土壤样品(2017334007096974)做6次重复性测定，测定的均值为7.96，最大绝对差值为0.07；取两份土壤样品(2017334007096974，2017789784445849)，分别由不同人员进行重复测定，绝对差值为0.03，0.03，都满足要求。

2) 准确度测试结果：标准样品(GBW07460)的测定结果均值为8.44，最大绝对差值为0.05，测得结果符合质控要求。