赶酸仪外加热测定土壤中有机质含量

2019-11-11田彩芳

云南化工 2019年9期

田彩芳，史洁

（1 河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州 450052；2.河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室，河南郑州 450052）

近年来，全国土壤污染详查已经作为国家重点项目。有机质作为土壤的重要组成部分，对土壤结构的形成和质量的改善具有决定作用，通过测定土壤中有机质的含量，可以了解土壤的理化性质，为土壤环境监控、有效利用和土壤改良提供数据支撑。当前测定有机质含量的方法主要包括干烧法、湿烧法、化学氧化法、灼烧法等，近年来，又相继开发了红外光谱、核磁共振等一些先进方法对土壤有机质性质进行研究，并取得了引人注目的进展。但重铬酸钾氧化法仍是土壤有机质测定中普遍使用的经典方法，优点是快速、简便、不需要特殊的仪器设备和操作技术，可以获得较为准确的分析结果，适用于大量样品的分析。本实验采用赶酸仪外加热测定土壤有机质含量，设备简单，操作简便快捷、分析速度快，同时提高了测定结果的准确性与可靠性，为进一步研究有机质测定方法和土壤有机质的性质提供参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1）赶酸仪智能处理器（VB24Plus-1500W）Labtech；

2）特制硬质试管（φ25mm×100mm）；

3）常用电子秒表；

4）数控智能滴定仪（50.00mL） Class A preeision；

5）重铬酸钾标准溶液 [c（1/6 K2Cr2O7） =0.8000 mol/L] ： (优级纯) 称取39.2245g 重铬酸钾溶于400mL 水中，加热使溶解，冷却后用水定容至1L；

6）硫酸亚铁溶液，0.2mol/L: (分析纯）称取56.0g 硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）溶解于水中，加浓硫酸15mL，用水定容至1L；

7） N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂，2g/L：（分析纯）称取0.2g N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂于100mL 浓度为2g/L 碳酸钠溶液中溶解；

8）浓硫酸（分析纯）；

9）硫酸银（分析纯）：粉末状。

1.2 测定步骤

1）称样：用减量法准确称取通过100 目孔径筛风干试样0.1～0.5g（精确至0.1mg），放入特制硬质试管中，加入粉末状的硫酸银0.1g，用5mL移液管准确加入5.0mL 0.8000mol/L 重铬酸钾标准溶液，然后用5mL 吸量管缓慢加入5.0mL 浓硫酸，并小心旋转摇匀后，硬质试管上加盖弯颈漏斗，待消煮样品。

2）消煮：预先将赶酸仪加热至190℃恒温0.5h，将待消煮盛试样的硬质试管放置赶酸仪中加热，立刻调节赶酸仪温度为175℃用电子秒表开始计时，并使消解溶液保持沸腾8min，然后取出消煮后盛试样的硬质试管放入试管架，用少量蒸馏水冲洗硬质试管上的弯颈漏斗，待试管冷却后进行样品滴定。

3）滴定：待冷却后将硬质试管内的消煮液及残渣无损地转入250mL 三角瓶中，溶液的总体积控制在60～80mL。加3～4 滴N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂，用0.2mol/L 硫酸亚铁标准溶液滴定剩余的K2Cr2O7，溶液变色过程由棕红色经紫至蓝绿色为终点，记录硫酸亚铁用量（V）。

4）标定硫酸亚铁标准溶液：每批分析时，必须同时做2～3 个空白试样标定硫酸亚铁标准溶液，空白标定不加土壤样品，但加入大约0.1～0.5g 石英砂，其步骤与试样测定完全相同，记录硫酸亚铁用量（V0）。）

5）结果计算与表示

式中：w(om)为有机质含量g/kg；0.8000 为重铬酸钾标准溶液的浓度，mol/L；5.0 为重铬酸钾标准溶液的体积，mL；V0为空白标定用去硫酸亚铁标准溶液体积，mL；V 为滴定土样用去硫酸亚铁标准溶液体积，mL；0.003 为1/4 碳原子的毫摩尔质量，g/mol；1.10 为氧化校正系数；1.724 为由有机碳换算成有机质的系数；1000 为换算成每千克含量。m1为风干土样的质量，g；K2为将风干土换算到烘干的水分换算系数。

2 结果与讨论

2.1 实验赶酸仪的优势选择

我国化学氧化法测定有机质含量标准方法是重铬酸钾氧化-油浴加热法。通常采用油浴介质，内装石蜡、植物油或甘油加热样品，由于高温油浴消解易引起环境污染，对人体会产生危害，试管上粘附的油污不易清洗，而且在清洗过程中如不慎会将管外油垢带入管内，导致测定结果偏高。本实验方法使用简便的赶酸仪智能样品处理器，温度精确，升温速度快，能够快速调节达到所需实验温度，操作简单，测定结果准确、可靠。

2.2 实验条件的优化选择

土壤有机质的测定对温度和时间要求非常精确，实验考察了不同温度和时间对有机质测定结果的影响，由图1 结果发现，从165℃到190℃，每次递增5℃阶梯升温，随着温度的升高，氧化消解越来越完全，测定结果逐渐上升，在175℃时达到最大检测值，继续升温反而测定结果降低，经反复实验摸索175℃是最佳加热温度，测定结果在标准值范围内，结果最可信。同时对有机质试样进行不同时间的消解，由图2 看出从5min 到10min，每次递增1min，逐渐增大消解时间，8min 消解时间最完全，与检测值最接近，时间太短样品消解不完全，时间太长样品中的重铬酸钾再次被氧化，检测结果反而偏低。因此有机质最佳消解条件是在175℃外加热8min。

图1 不同温度条件的测定值

图2 不同时间条件的测定值

2.3 重铬酸钾氧化用量的影响

实验考察了重铬酸钾溶液的加入量对测定结果的影响。实验表明当重铬酸钾溶液的用量增加测定结果随之增大，当其用量为5.0mL 时，实验测定值最大，且稳定，随着重铬酸钾溶液用量的增加，测定结果基本不变，因此本实验选择重铬酸钾溶液的加入量为5.0mL。消煮好的溶液颜色，一般应是黄色或黄中稍带绿色，如果呈绿色，则说明重铬酸钾用量不足。在滴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体积的1/3 时，应弃去结果值需减少称样量重做。

2.4 硫酸银的用量对测定结果的影响

重铬酸钾容量法不宜用于测定含氯化物的土壤,土壤中氯化物的存在可使结果偏高。因为氯化物也能被重铬酸钾所氧化，因此，土壤中有机质的测定必须防止氯化物的干扰，少量氯可加少量Ag2SO4，使氯根沉淀下来，生成AgCl 沉淀。Ag2SO4的加入，不仅能沉淀氯化物，而且有促进有机质分解的作用。使用Ag2SO4的用量不能太多，约加0.1g，否则生成Ag2Cr2O7沉淀，影响滴定。