电热板消解法测定土壤中有机质含量的探究

杨旭龙

（辽宁省地质矿产研究院有限责任公司,辽宁 沈阳110032）

有机质的含量往往是衡量土壤肥效的重要指标之一[1]，准确测定有机质含量，对于了解土壤肥力情况、实现土地可持续发展具有重要意义[2]。

测定有机质含量的常用方法有：比色法[3]、燃烧法[4]、重铬酸钾容量法和光谱法[5,6]等。燃烧法在燃烧过程中失去有机质的同时，结晶水、碳酸盐和硫酸盐等也会随之失去，因此，该方法测定的有机质含量普遍偏高[7]。光谱测定设备的价格偏高，实验室应用较少[6]。重铬酸钾容量法测定结果相对准确，是测定土壤中有机质的国家标准方法。但该方法实验过程中油浴温度不易控制、操作繁琐、油浴蒸汽污染环境、实验器皿不易清洗，溶液转移过程容易造成损失。为克服油浴法的诸多不足，本实验采用电热板加热法测定土壤中有机质含量，探究了实验的影响因素，为土壤中有机质的快速测定提供了新途径。

1 实验部分

1.1 实验试剂

K2Cr2O7（广州瑞昌化工科技有新公司）；（NH4）2Fe（SO4）2（新民市化学试剂厂）；浓H2SO4（西陇化工试剂有限公司）；邻菲啰啉指示剂（国药集团化学试剂有限公司）：Ag2SO4（CP），导热油等。

1.2 标准物质

本实验以国家一级标准物质为测试样品进行试验，标准物质GBW07401和GBW07404的有机质认证值分别为：（3.10±0.28）%和（1.07±0.14）%。

1.3 实验仪器

AL104E型电子天平（美国梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；控温电热板（1000W）；50mL酸式滴定管（天津天玻仪器厂）；5mL移液管（天津天玻仪器厂）；洗瓶；锥形瓶（150mL）；玻璃漏斗等。

1.4 实验步骤

准确称取0.2000g样品于锥形瓶中，用移液管向锥形瓶中准确加入5mL浓度为0.8000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液，再用注射器向其中加入5mL浓H2SO4摇匀，在瓶口放置玻璃漏斗后，将整个反应装置放在电热板上加热，待反应完成后取下冷却，用蒸馏水清洗漏斗及瓶口，使清洗液流入锥形瓶内，使得瓶内溶液体积在60mL左右。向锥形瓶中加入3～5D邻菲啰啉指示剂，用（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定，并记录滴定体积。

1.5 反应机理和结果计算

实验反应机理如下[8]

有机质计算公式：有机质=有机碳×1.724，其中，1.724为有机碳转换成有机的质的因数[9]。

2 结果与讨论

2.1 温度对实验的影响

以GBW07401和GBW07404为待测样品，以传统油浴法温度为参考，分别在160、180、200、220、240、260℃等6个梯度的温度条件下进行实验，当样品微沸开始计时，8min停止加热，同一温度条件下进行7次平行实验，测试结果取平均值，结果见表1。

表1 温度对实验结果的影响Tab.1 Influence of temperature on experimental results

由表1可见，在5min加热时间内，当加热温度控制在200～220℃条件下测试结果在认证值范围内。温度过低和过高都不宜于实验，当温度控制在220℃左右时，测试结果与认证值接近。因此，加热温度控制在220℃较为适宜。

2.2 加热时间对实验的影响

以GBW07401和GBW07404为待测样品，在适宜温度220℃条件下，分别在样品微沸5、8、10、12、15min等5个时间梯度下进行实验，以此探究相同温度条件下，加热时间对实验结果的影响，7次测试结果取平均值，实验结果见表2。

表2 加热时间对实验的影响Tab.2 Influence of heating time on the experiment

由表2可见，加热时间长短对试验结果有一定影响。当加热时间控制在8～10min时，试验结果与认证值比较接近，短时间反应不完全，导致结果偏低；加热时间过长容易造成液体爆沸飞溅，使测定结果重复性不好，精密度不高。从反应时间和结果准确性角度分析，样品微沸后8min的加热时间较为适宜。

2.3 两种方法精密度和准确度比较

由上述实验结果可知，使用电热板加热法的适宜温度为220℃，最适宜的加热时间为微沸后8min。选取GBW07401和GBW07404两种标准物质，分别对电热板消解法和传统油浴法进行对比实验，通过计算对两种方法的精密度和准确度进行了比较，结果见表3。

表3 两种方法的精密度和准确度Tab.3 Precision and accuracy of the two methods

由表3可以看出，经电热板消解法处理所得两种标准物质准确度均在标准值范围内；电热板消解法和油浴法的精密度（RSD%，n=7）分别为1.07%～1.96%和1.75%～3.34%；准确度（RE%）分别为1.71%～2.40%和2.09%～4.14%，电热板加热法较传统油浴法的精密度更高，相对误差更小，说明该方法相对传统方法更有优势。

3 结论

电热板消解法应用于土壤样品有机质的测定，经试验验证，当电热板温度控制在220℃、加热时间控制在8min时，测定结果较理想。通过国家一级标准物质验证，该方法的精密度（RSD%，n=7）为1.07%～1.96%，准确度（RE%）分别为1.71%～2.40%，均达到评价标准，方法准确可靠。通过与传统油浴法相比，该方法操作步骤相对简单，工作效率高，误差小，能避免油浴过程中造成的环境污染以及油浴控温不准等诸多不利因素，适合批量样品检测使用。