用电位法测定土壤pH值

祁雨凡

摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，土壤pH值无论是对外部环境还是对植物体自身都具有非常重要的影响作用。本文依据《土壤pH的测定》（NY/T1121.2-2006），研究了利用电位测定土壤pH的方法，并丰富了测量条件：对同一土壤样品做重复性测定，对不同土壤样品，分别由不同人员做重复性测试，保证了测试结果的精确性，同时有利于为后续土壤酸碱度治理提供科学的依据。

关键词：土壤;pH值;电位法

引言

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，比如中性土壤中磷的有效性大，碱性土壤中微量元素（锰、铜、锌等）有效性差。pH对土壤中氮素的硝化作用和有机质的矿化等都有很大的影响，因此对植物的生长发育有直接影响。另外，土壤pH也常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。所以，准确快速的测定土壤pH非常重要。

1概述

1.1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。

1.2测定方法

1）电位法：称10g土样，放入50ml烧杯中，加蒸馏水25ml，搅拌1min，静置15min，用梅特勒-托利多FE-28型酸度计测定。2）比色法：混合指示剂比色法（以下简称比色法。取黄豆粒大小的土壤，放入白色瓷板孔中，加3～5滴混合指示剂，用玻棒搅匀，与比色卡比色。以3个实验者测定值的均值记录。3）改良法：混合指示剂比色改良法（以下简称改良法）。称10g土样，放入50ml烧杯中，加蒸馏水25ml，搅拌1min，静置15min，取清液5滴于白色瓷板孔中，加混合指示剂1滴，用玻棒搅匀，与比色卡比色。以3个实验者测定值的均值记录。改良法所需物品及试剂：蒸馏水及洗瓶1个，0.5g/20～50g药物天平1台，50ml烧杯2个，玻棒1根，混合指示剂及滴瓶1个，25ml量筒1个，4孔小瓷板1个。

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。

2.2仪器及玻璃器皿

1）梅特勒-托利多FE-28型pH计：精度0.01单位，有温度补偿功能，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）50mL高型烧杯、20mL烧杯。5）玻璃棒。6）100mL容量瓶、250mL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2mm孔径筛筛取一定量的风干土壤，称取（10.0±0.1）g，置于50mL容量的高型烧杯中，并加入25mL无CO2的纯水，然后将容器密封。用磁力搅拌器剧烈搅拌5min，使土粒充分分散，静置30min

后倾出上层清液于20mL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结果与分析

4.1两种方法下国标碱性土样

pH国标碱性土样pH为8.15±0.08，利用去CO2蒸馏水的检测结果为8.19±0.01，不去CO2的结果为8.22±0.02，结果均在误差允许范围内。去CO2蒸馏水的检测结果低于不去CO2的检测结果0.03，说明检测时蒸馏水中CO2的存在与否对土样pH测定结果影响较小。这可能由于土样离子浓度较高，少量CO2的存在对土样pH的影响可以忽略不计。

4.2两种方法下国标酸性土样pH国标酸性土样

pH为4.71±0.09，利用去CO2蒸馏水检测结果为4.72±0.03，不去CO2的结果为4.68±0.05，结果均在误差允许范围内。蒸馏水中去CO2的检测结果高于不去CO2的检测结果0.04。

4.3两种方法下碱性土样pH两种方法下

3种碱性土样pH测定结果分别相差0.03、0.04、0.03，均为蒸馏水中不去CO2的检测结果高于去CO2的检测结果，且差值较为稳定，而碱性土壤重复试验结果允许绝对相差为≤0.2，因此结果均在误差允许范围内。

4.4两种方法下酸性土样pH两种方法下

3种酸性土样pH测定结果分别相差0.04、0.04、0.04，均为不去CO2蒸馏水的检测结果低于去CO2的检测结果，且差值较为稳定，而酸性土壤重复试验结果允许绝对相差为≤0.1，因此结果均在误差允许范围内。

5两点建议

根据试验结果，建议采用改良法速测土壤pH值，以提高测定结果的精确度。与比色法相比所用器皿多一架药物天平、两只50ml的烧杯和一只25ml的量筒。以便改良法得以广泛应用。

6精密度测试

6.1同一实验室，同一人员

对实际样品进行精密度测定：每天取兩份土壤样品（2017334007096974），进行重复测定，共六次，结果如表2所示。

6.2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5min，然后静置30min后进行测量，并做六个平行样。

结语

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。

参考文献：

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[2]魏复盛，刘廷良，滕恩江，等.我国土壤中稀土元素背景值特征[J].环境科学，1991（5）：78-82.

[3]王介元，王昌全.土壤肥料学[M].北京：中国农业科技出版社，1997.397～399.

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