石墨炉消解法测定土壤中有机质

吉日文　石梁稳　温韬　韦月早　张晓霞

【摘 要】文章研究用石墨消解炉代替标准中的油浴锅或沙浴锅进行土壤中有机质消解，寻找最佳的消解温度和消解时间，通过对比消解效率及方法的精密度、准确度，验证使用石墨消解炉消解的可行性，为实验室测定土壤中有机质含量，提供更准确、稳定、方便、高效、安全的方法。

【关键词】石墨消解炉;土壤;測定;有机质

【中图分类号】TS212.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）06-0046-02

0 前言

土壤有机质是土壤中各种含碳有机化合物的总称，是土壤的重要组成部分，不仅是植物养分来源和土壤微生物活动的能量来源，还是评价土壤肥力和土壤质量的一个重要指标[1]。土壤有机质是土壤肥力的物质基础，其矿化降解是植物养分来源之一[2]。在改善土壤结构、增加水分入渗，减少降雨的径流和提高土壤温度及增强保水、保肥等方面都具有重要的作用，对农业生态系统的生产力产生影响，同时将对食物的安全性和社会的发展产生影响。土壤有机质具有较多的含氧功能团（羧基、酚基、羟基等），对重金属有较大的络合和吸持能力，是土壤重金属的重要载体，对重金属离子的固定、迁移和生物有效性产生了极其重要的影响[3]。

土壤有机质对农业种植及食品安全方面都有着重要的影响，客观地评价土壤肥力及重金属吸附情况需要准确的土壤有机质含量数据。因此，准确、快速、高效、安全地测定土壤有机质含量显得尤为重要。目前，土壤中有机质的检测方法有农业及林业的行业标准，常用的标准有《土壤有机质测定法》（NY/T 85—1988）、《森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算》（LY/T 1237—1999）、《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006），上述标准都是采用重铬酸钾-硫酸体系进行样品消解，再用硫酸亚铁溶液进行返滴定的方法测定有机质，其中消解步骤用的是油浴锅或沙浴锅，在消解过程中暴露的高温油、高温沙存在较大的安全隐患，过后需要擦干外壁，存在消解通量太小的问题。本文研究用石墨消解炉代替标准中的油浴锅或沙浴锅进行有机质消解，不仅消解温度稳定，而且操作方便，能有效地提高检测效率和保证实验安全。

1 实验部分

1.1 仪器设备

电子天平（型号：ME204E，梅特勒）;石墨消解炉（型号：SH220F，济南海能仪器股份有限公司）;石墨消解管（φ25 mm×200 mm）;土壤行星式研磨机;0.25 mm孔径筛。

1.2 试剂耗材

0.8 mol/L重铬酸钾溶液、浓硫酸、0.1 mol/L硫酸亚铁标准溶液、0.100 0 mol/L重铬酸钾标准溶液、邻菲罗啉指示剂。

1.3 标准物质

重铬酸钾标准物质、土壤有效态成分分析标准物质。

1.4 分析步骤

准确称取通过0.25 mm孔径筛的风干试样0.05～0.5 g（精确到0.000 1 g）于石墨消解管中，准确加入5.00 mL 0.8 mol/L重铬酸钾、5.00 mL浓硫酸溶液（将附在管壁的样品冲洗到底部），轻轻摇动混匀，每个试管插入一个玻璃漏斗。将消解管放入已升温至设置温度为180 ℃的石墨消解炉中，待溶液沸腾时开始计时，并维持该温度消解5 min±1 min，期间需轻轻提起消解管晃动几次，确保管内液温均匀。将消解液全部转移至250 mL的三角瓶中，用水冲洗消解管和漏斗，洗液并入三角瓶，三角瓶内溶液总体积控制在50～60 mL。加入5滴邻菲罗啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定至棕红色，溶液颜色变化过程是橙黄—蓝绿—棕红。同时做2个空白试验[4-6]。

2 结果与讨论

2.1 消解温度对结果的影响

选取土壤标准样品（编号：NST-6，标准值：22 g/kg±1.0 g/kg）按7个不同温度进行消解，其他分析步骤相同，每个温度进行7次平行测定，结果见表1。

表1中的测定结果显示，消解温度对测定结果有明显的影响，消解温度为180 ℃时，测定结果与标准值偏差最小，准确度最高。

2.2 消解时间对结果的影响

选取土壤标准样品（编号：NST-6，标准值：22 g/kg±1.0 g/kg）按7个不同消解时间进行消解，其他分析步骤相同，每个温度进行7次平行测定，结果见表2。

表2中的测定结果显示，消解时间对测定结果也有明显的影响，消解时间为4～6 min时，测定结果与标准值偏差较小，综合考虑消解温度为5 min比较合适。

2.3 消解方法对测定效率的影响

对比使用单台套同体积大小的石墨消解炉、油浴锅、沙浴锅进行消解，对单批次能同时测定的样品数量进行对比，结果见表3。

通过对比发现，石墨炉消解在同情况下的样品消解量是其他油浴锅及沙浴锅的2～3倍，消解效率优势明显，能切实提高工作效率。

2.4 方法精密度和准确度

2.4.1 精密度

分别对高、中、低3个浓度的3个土壤样品进行平行测试6次，测试结果见表4。

由表4中的数据可知，高、中、低3个浓度的3个土壤样品平行测定6次的相对标准偏差分别为2.10%、1.51%、2.20%，符合精密度要求。

2.4.2 准确度

分别对高、中、低3个浓度3个土壤有证标准物质进行6次平行测试，测试结果见表5。

由表5中的数据可知，对高、中、低3个浓度3个土壤有证标准物质测定结果与标准值的绝对偏差分别为0.1～1.2 g/kg、0.1～0.5 g/kg、0.1～0.5 g/kg，均在标准物质不确定度允许偏差范围内，准确度符合检测要求。

3 结语

通过对比试验及方法验证试验结果可以看出，当消解时间一定时，消解温度越高，有机质测定结果的准确度越高，最佳温度为180 ℃;当消解温度一定时，消解时间越长，有机质测定结果的准确度越高，最佳消解时长为5 min±1 min;石墨消解炉消解效率是油浴锅、沙浴锅的2～3倍。使用石墨消解炉进行消解，能避免油浴锅、沙浴锅消解过程中引起暴露的高温油或高温沙溅起对实验人员造成伤害及消解管外壁残留油难清洗的情况，同时避免了沙浴锅消解受热不均的问题。石墨消解炉消解法测定土壤中有机质含量，很好地解决了实验中关键的准确、稳定、方便、高效、安全等问题，具有良好的社会效益和经济效益。

参 考 文 献

[1]李玲.重庆市典型烟区土壤中有机质赋存特征的研究[D].重庆：西南大学研究生院，2015.

[2]宋珍霞，高明.重庆市植烟区土壤肥力特征研究[J].土壤通报，2005，36（5）：664-668.

[3]肖瑞芳.不同有机物料对水稻土有机质组分及水稻吸收镉的影响[D].重庆：西南大学研究生院，2017.

[4]NY/T 85—1988，土壤有机质测定法[S].

[5]LY/T 1237—1999，森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算[S].

[6]NY/T 1121.6—2006，土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定[S].

【基金项目】广西壮族自治区市场监督管理局科研项目“广西畜禽废弃物制生态肥关键技术研究及应用”。

【作者简介】吉日文，男，硕士研究生，广西壮族自治区产品质量检验研究院环境检验所副所长，工程师;石梁稳，男，本科，广西壮族自治区产品质量检验研究院环境检验所助理工程师;温韬，男，硕士研究生，广西壮族自治区产品质量检验研究院环境检验所所长，高级工程师;韦月早，女，本科，广西壮族自治区产品质量检验研究院环境检验所工程师;张晓霞，女，广西南宁新桂检测有限公司助理工程师。