土壤有机质含量测定不确定度评估

项厚生　安俊芳　孙保海　任义娟

关键词：土壤;有机质;不确定度

考察土壤肥力时，通常会将有机质含量作为核心考虑指标，能对土壤結构形成较为明显的促成效用，对土壤多方面条件具有显著调节和改善效用，如生物学、化学等方面，同时对土壤所具备的吸收性具有一定提升效用，对缓冲性也能带来积极影响，为植物提供各种所需的营养成分[1]。检测土壤中有机质的含量有很重要的意义，是人们了解土壤肥力的关键因子之一。我国农业部制定并颁布了NY/T 1121.6—2006《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》[2]，涉及比较详细且具体的有机质测定相关内容，为土壤中有机质含量的测定提供了科学、高效的标准。

本研究依据NY/T 1121.6—2006的检测标准，根据《化学分析中不确定度的评估指南》（CNAS-GL06：2006）[3]以及《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1—2012）[4]，对土壤中有机质的测定过程进行不确定度评估，并计算扩展不确定度，为检测结果提供质量保障。

1 方法原理

提供加热环境，预先准备重铬酸钾-硫酸溶液，并且保证容量处于过量状态，利用其对土壤中存在的有机碳进行相应的氧化处理，另外对超出需要的重铬酸钾提供处理方案，利用硫酸亚铁溶液完成对该溶液成分的滴定处理，对其过程中的反应消耗量进行测定，将所得结果用氧化系数进行精确度校正，并运用公式计算出相应的有机碳量。在此基础上进一步获取土壤有机质含量，一般是通过有机碳实际计算所得，再与常数1.724相乘即可实现[2]。

2 实验

2.1 试剂与仪器

电炉、硬质试管、油浴锅、铁丝笼、滴定管、温度计、重铬酸钾、浓硫酸、硫酸亚铁、邻菲罗啉指示剂。

2.2 步骤

先进行试样称取，具体称取质量为0.050 0～0.5000g。在实际称取中，需要将质量精确到小数点后4位，也就是0.000 1 g，同时，试样质量的最终确定取决于有机质含量范围，操作工具是0.25 mm孔径筛。另外，试样状态应为风干形态，将其放入硬质试管，加入重铬酸钾-硫酸溶液，该溶液容积取值10.000 0 mL，而溶液浓度取值设定为0.4 mol/L，摇晃每个试管，让溶液呈现均匀状态，并逐一插入玻璃漏斗。将前期处理完毕的试管又放入铁丝笼，并沉于处于加热状态的油浴锅，确保温度保持在185～190 ℃。在此过程中，要让管中液面始终保持在油面下，观察试管溶液，确定其出现沸腾现象后立刻计时。在整个过程中，需要精确控制温度，不让溶液出现沸腾现象，为了获得更好的实验效果，可以将铁丝笼小心提起，但不脱离油浴锅，然后轻轻摇晃几次，确保液体温度保持一致，可在170～180 ℃浮动，铁丝笼放置时间保持在5.0 min左右，且上下浮动不超过0.5 min，时间一到，便将其提出，让其自然冷却。此时将试管上粘附的液体擦拭干净，将试管中的所有物质转移到250.000 0 mL的三角瓶中，操作过程需要小心谨慎，确保无损。清洗实验用具，将所得溶液体积维持在50.000 0～60.000 0 mL。向三角瓶中加3滴邻菲啰啉指示剂，处理过量的K₂Cr₂O₇，通常是利用硫酸亚铁标准溶液来实现，并进行滴定操作。

3 数学模型和不确定度来源

土壤中有机质质量分数的计算公式：

式中：O.M代表土壤有机质的质量分数实际表现，g/kg;V₀代表空白实验过程中，硫酸亚铁标准溶液具体消耗量体积表现，mL;V代表试样测定过程中，硫酸亚铁标准溶液具体消耗量体积表现，mL;c代表硫酸亚铁标准溶液浓度的实际表现，mol/L;m代表试样质量实际表现，g。

对于平行测定结果的描述情况，利用算术均值来实现，且有效数字为3位。

4 针对输入量进行不同标准不确定度和相对不确定度分量的求值详情

4.1 土壤中有机质测定和硫酸亚铁浓度标定的重复性引入的标准不确定度和相对不确定度分量

在具体的土壤有机质实验中，需要提供多次平行测定结果。本次实验具体为10次，得到土壤有机质的测定值表述是（V₀-V），能通过具体实验数据所得，获得对应的具体有机质含量，同时也可以进行标准偏差计算，并得到对应结果;此外，也需要为标定硫酸亚铁滴定液提供多次不同的平行测定结果，本次实验具体为6次，能通过具体实验数据所得，获得对应的滴定液浓度实际情况，同时也可以进行标准偏差计算并得到对应结果。在对有机质土壤展开的有关重复性标准不确定度计算时，其具体公式及内容描述是u₁=9.21×10^﹣5。