重铬酸钾氧化-容量法测定土壤中有机质的方法改进

2021-09-24杜苗钟慧琴中陕核集团综合分析测试有限公司陕西西安710024

化工管理 2021年25期

杜苗，钟慧琴(中陕核集团综合分析测试有限公司，陕西西安 710024)

1 土壤有机质概述

土壤有机质是指存在于土壤中含碳的有机物质，包括各种动植物的残体、微生物体及其他分解和合成的各种有机质，是土壤固相部分的重要组成部分。土壤有机质对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有重要意义。它是土壤中各类营养元素特别是N、P的重要来源，也是土壤微生物必不可少的碳源和能源，影响着土壤的理化性质。因此，土壤有机质含量的高低，是衡量土壤肥力水平高低的重要标志之一。通过测定土壤有机质含量，能够有效了解土壤肥力，为土壤改善提供依据[1]。

目前土壤有机质的测定有多种方法，大都是先测定土壤中碳的含量，再由碳的含量换算出有机质的含量，主要方法有：灼烧法、重铬酸钾氧化法-容量法、重铬酸钾氧化-比色法、红外光谱法、碱液浸提-比色法、核磁共振和同位素示踪法等[2]。

重铬酸钾氧化法-容量法是最常用的土壤有机质测定方法之一。标准方法采用油浴加热，由于油浴加热危险系数高，且受污染试管不易清洗，油浴锅周围的台面以及其他器皿设备也会不同程度的受到污染，因而造成环境污染，且消解后需要将消解液转移至锥形瓶进行滴定，操作不便。本方法对标准方法做了改进，加热方法由原来的油浴改为控温电热板加热，并加冷凝管冷凝，避免了重铬酸钾的分解蒸发，同时又避免了转移损失，简化过程，使实验更加简洁、快速。

2 实验部分

2.1 实验试剂

(1)c(K2Cr2O7)=0.80 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液：准确称取39.225 g重铬酸钾(K2Cr2O7，分析纯)与烧杯中，加400 mL去离子水溶解，等完全溶解后，在不断搅拌下，缓慢加入500 mL浓硫酸，冷却后转移至1 000 mL的容量瓶中，用去离子水稀释，定容至刻度，摇匀，贴标备用。此溶液用于样品中有机质的消解。

(2) 0.2 mol/L硫酸亚铁铵标准溶液：称取56.0 g硫酸亚铁(FeSO4·7H2O，化学纯)或 80.0 g 硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O，化学纯]溶于去离子水中，加20 mL浓硫酸，转至1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

(3)c(1/6 K2Cr2O7)=0.200 0 mol/L重铬酸钾标准溶液：准确称取优级纯重铬酸钾4.904 g(已在120～130 ℃下烘2 h)溶于去离子水中，转至1 000 mL容量瓶中。

(4)邻菲罗啉指示剂：称取分析纯邻菲罗啉1.49 g和硫酸亚铁铵 0.7 g，溶于100 mL去离子水中，贮于棕色滴瓶中备用。

2.2 实验器具

250 mL碘量瓶、有机碳消解仪(温控电热板带冷凝装置)、分析天平、酸式滴定管、洗瓶等。

2.3 实验方法步骤

准确称土壤样品0.100 0～0.500 0 g于事先在烘箱中干燥过的250 mL锥形瓶中避免沾在瓶壁上)。

准确加入0.80 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液10 mL，轻轻摇动使瓶内样品分散，同时带样品空白2个，将锥形瓶放在已预热的有机碳消解仪上，接好冷凝管，开启冷凝装置。当液体沸腾时，计时8 min。稍冷，用少量水冲洗冷凝管内壁(将挥发于冷凝管内壁的液体冲洗回圆锥形瓶中)。取下，加入50 mL去离子水，加入5滴邻菲罗啉指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，溶液颜色由橙黄变绿再突变到棕红色即为终点[3]。

3.4 结果计算

计算公式如式(1)所示：

式中：O.M为土壤有机质含量(g/kg)；V0为滴定空白时消耗的FeSO4毫升数；V为滴定样品时消耗的FeSO4毫升数；c(FeSO4)为FeSO4的当量浓度；3为1/4碳的摩尔质量(碳的摩尔质量12 g/mol)；1.10为氧化校正系数；1.724为土壤有机碳换算成有机质的系数。

3 实验结果与讨论

3.1 消解时间及消解温度对实验结果的影响

消解时间对实验的结果影响较大[1]，消解温度过低，不能使有机质完全消解，消解温度过高则重铬酸钾自身分解造成实验结果偏高。本实验采用不同的消解时间及消解温度，对有证标准物质进行实验，结果表明：当温度在160～180 ℃，消解时间为8～10 min时，结果准确。因此，本实验选择消解温度为180 ℃，时间为8 min。消解时间及温度对有机质检测结果的影响如表1所示。

表1 消解时间及温度对有机质检测结果的影响

3.2 酸度对实验结果的影响

酸度对实验结果的影响较大，在滴定过程中，须保持一定的酸度，酸度过低，反应不能顺利进行，因此，在消解完后加入水量需控制在40～50 mL之间，加水量不能过多，否则会因反应缓慢而是结果偏高。

3.3 称样量对结果的影响

称样量对实验会有较大的影响，称样量太大或含量太高有可能使样品消解不完全。因此，应根据样品不同的含量，称取不同量的样品，使消解好的溶液颜色为黄色或黄中稍带绿色。如果以绿色为主，则说明重铬酸钾用量不够，消解有可能不完全，应减少称样量。不同含量的样品对应的称样量如表2所示。

表2 称样量与有机质含量的关系

3.4 精密度及准确度实验

本次实验使用有证标准样品及实际样品进行准确度及精密度实验。使用上述3.1、3.2和3.3改进方法条件对有证标准物质及实际样品分别进行6次平行测定，计算其绝对误差及相对标准偏差，分别对其准确度及精密度进行评价。结果表明，本实验改进的方法对标准样品测定结果的准确度较高，对实际样品测定的标准偏差符合要求，说明精密度较好，实验结果准确可靠。结果如表3所示。