环境化学实验讲义.doc

环境化学实验讲义2010.5.10实验一、准备实验环境化学实验是环境科学和工程及其相关专业学生在理论学习中获取信息、培养创造性思维和能力的主要渠道之一。实验的目的不仅仅只是验证规律、培养学生的动手能力和实验技能 ,而是要使学生通过实验在科学的理论学习和研究方法上获取感性体会。环境化学是一门综合性非常强的学科，它所涉及的理论知识和实验技巧的范围都非常广泛。实验方法、试剂、器材各不相同，在实验前要根据不同的内容和要求，作好充分的准备，这是关系到实验效果好坏的基本条件。一、 实验目的1. 熟悉、清点、补足实验仪器；2. 掌握玻璃仪器洗涤方法；3. 了解实验基本要求及实验室基本常识；4. 了解实验室的设施（水、电闸和通风设施），重视实验室安全和急救措施及方法，清洁实验室卫生。二、实验器皿的检查和清点填写仪器清单，按清单核查仪器，不足的注明，多出来的上交，并经教师逐个核对，及时做好补充、调剂；对实验用仪器，事先需根据操作规程进行检查（如滴定管检漏），有故障时及时维修、调换，以保证实验能顺利进行。三、实验器皿的洗涤化学实验中使用的器皿应洗净，其内壁被水均匀润湿而无条纹、不挂水珠。1用去污粉、洗涤剂洗实验室中常用的烧杯、锥形瓶、量筒等一般的玻璃器皿，可用毛刷蘸些去污粉或合成洗涤剂刷洗。去污粉是由碳酸钠、白土、细沙等混合而成的。将要刷洗的玻璃仪器先用少量水润湿，撒入少量去污粉，然后用毛刷擦洗。利用碳酸钠的碱性去除油污，细沙的磨擦作用和白土的吸附作用增强了对玻璃仪器的清洗效果。玻璃仪器经擦洗后，用自来水冲掉去污粉颗粒，然后用蒸馏水洗三次，去掉自来水中带来的钙、镁、铁、氯等离子。洗干净的仪器倒置时，仪器中存留的水可以完全流尽而仪器不留水珠和油花。出现水珠或油花的仪器应当重新洗涤。洗净的仪器不能用纸或抹布擦干，以免将脏物或纤维留在器壁上面沾污了仪器。仪器倒置时应放在干净的仪器架上（不能倒置于实验台上）。锥形瓶、容量瓶等仪器可倒挂在漏斗板或铁架台上。小口颈的试管等可倒插在特别的干净的支架上。2铬酸洗液滴定管、移液管、容量瓶等具有精确刻度的仪器，常用铬酸洗液浸泡15min左右，再用自来水冲净残留在器皿上的洗液，然后用蒸馏水润洗23次。铬酸洗液的配制：在台秤上称取10g工业纯K2Cr2O7（或Na2Cr2O7）置于500mL烧杯中，先用少许水溶解，在不断搅动下，慢慢注入200mL浓硫酸（工业纯），待K2Cr2O7全部溶解并冷却后，将其保存于带磨口的试剂瓶中。所配的铬酸洗液为暗红色液体。因浓硫酸易吸水，用后应将磨口玻璃塞子塞好。使用洗液应按以下顺序操作：（1）用洗液洗涤前，凡能用毛刷洗刷的仪器必须先用自来水和毛刷洗刷，倾尽水，以免洗液被稀释后降低洗涤效果。（2）洗液用过后倒回原磨口瓶中，以备下次再用。当洗液变为绿色而失效时，可倒入废液桶中，绝不能倒入下水道，以免腐蚀金属管道。（3）用洗液洗涤过的仪器，应先用自来水冲净，再以蒸馏水润洗内壁23次。（4）洗液为强氧化剂，腐蚀性强，使用时特别注意不要溅在皮肤和衣服上。必须指出：洗液不是万能的，以为任何污垢都能用它洗去的说法是不对的。如被MnO2沾污的器皿，用洗液是无效的，此时可用草酸、盐酸或酸性Na2SO3等还原剂洗去污垢。3用其它溶剂洗光度法中所用比色皿，是由光学玻璃制成的，不能用毛刷刷洗。通常视沾污的情况，选用铬酸洗液、HCl-乙醇、合成洗涤剂等浸泡后，用自来水冲洗净，再用蒸馏水润洗23次。 （1）NaOH KMnO4水溶液称取10g KMnO4放入250 mL烧杯中，加入少量水使之溶解，再慢慢加入100 mL 10% NaOH溶液，混匀即可使用。该混合液适用于洗涤油污及有机物。洗后在器皿中留下的MnO2nH2O沉淀物可用HClNaNO2混合液、酸性Na2SO3或热草酸溶液等洗去。（2）KOH乙醇溶液适合于洗涤被油脂或某些有机物沾污的器皿。（3）HNO3乙醇溶液适合于洗涤油脂或有机物沾污的酸式滴定管。使用时先在滴定管中加入3 mL乙醇，沿壁加入4 mL浓HNO3，盖住滴定管管口，利用反应所产生的氧化氮洗涤滴定管。四、实验记录实验记录，是观察和测量结果的信息贮存，是实验条件、环境、乃至气候、实验设备等信息的贮存，是进行科学思维和研究，撰写实验报告的依据。记录时必须遵守下列原则：()记录的原始性实验的内容一旦如实记入记录本之后，不允许再作改动。重复实验而获得的新数据应重新记录，不能修改上次实验的结果。()记录的及时性实验过程中，现象一旦发生，数据一旦测出，就应立即进行记录，不可等几天之后凭回忆作记录，以免发生错记。()记录的完整性记录的时候，要求把实验的条件，包括温度、湿度、日照、风速、风向、大气压等；实验的过程，包括实验日期、操作顺序、所用仪器设备的型号、厂家、精密度等；观察到的现象，包括颜色、大小、快慢等；测量到的数据等等，完整地记录下来。有时候还要把各种可能的干扰、相互因素的影响等记录下来。切忌只注意记录测量的数据，忽略记录现象、实验条件和过程等内容，以至到最后进行实验分析时发生困难。()记录的系统性这是从时间的角度对实验记录的要求。实验时间较长的实验，要坚持连续观察和连续记录。有些问题，仅从一两次实验记录还看不出其结论；经过长时间进行连续观察和记录则可以获得崭新的结论。()记录的客观性实验中观察和测量的结果是什么就记录什么，不作任何评论和解释。评论和解释是实验报告的任务。记录的这五性是科学史上无数科学家们辛勤劳动的结晶，事实证明只有坚持“五性”才是正确的态度。五、实验报告的撰写一般情况下实验报告是根据实验步骤和顺序从七方面展开来写的： 1实验目的：即本次实验所要达到的目标或目的是什么。2实验日期和实验者：在实验名称下面注明实验时间和实验者名字。这是很重要的实验资料，便于将来查找时进行核对。3实验仪器和试剂：写出主要的仪器和药品，应分类罗列，不能遗漏。此项书写可以促使学生去思考仪器的用法和用途，药品的作用及其所能发生的具体的化学反应，从而有助于理解实验的原理和特点。需要注意的是实验报告中应该有为完成实验所用试剂的浓度和仪器的规格。4实验步骤：根据具体的实验目的和原理来设计实验，写出主要的操作步骤，这是报告中比较重要的部分。可以使学生了解实验的全过程，明确每一步的目的，理解实验的设计原理，掌握实验的核心部分，养成科学的思维方法。在此项中还应写出实验的注意事项，以保证实验的顺利进行。5实验记录：正确如实的记录实验现象或数据，为表述准确应使用专业术语，尽量避免口语的出现。这是报告的主体部分，在记录中，应要求学生即使得到的结果不理想，也不能修改，可以通过分析和讨论找出原因和解决的办法，养成实事求是和严谨的科学态度。 6实验结论和解释：对于所进行的操作和得到的相关现象运用已知的化学知识去分析和解释，得出结论，这是实验联系理论的关键所在，有助于学生将感性认识上升到理性认识，进一步理解和掌握已知的理论知识。7评价和讨论：以上各项是学生接收，认识和理解知识的过程；而此项则是回顾、反思、总结和拓展知识的过程，是实验的升华，应给予足够的重视。在此项目中，学生可以在教师的引导下自由的发挥，比如 “你认为本实验的关键是什么？”、“你认为本实验还有哪些方面需要改进？”、“实验失败的原因是什么？”、等问题。这些既能反映学生掌握知识的情况，又能培养学生分析和解决问题的能力，更重要的是培养学生敢于思考，敢于创新的勇气和能力。此项内容的书写应是实验报告的重点和难点。六、 实验注意事项1实验前应预习实验指导，明确实验的目的，方法和步骤，并根据实验要求或在教师指导下，作好实验前的各项准备工作。2实验应用的重要仪器，如分光光度计，鼓风干燥箱、恒温振荡仪、分析天平、pH计等，事先应了解使用方法，并按照操作规程使用，发生故障应立即关闭电源，并告知指导教师，以作妥善处理。 3在实验时要严肃认真，不允许在实验室内嬉闹。 4在实验中一定要注意安全和必要的防护，严防易燃物着火、使用电器触电以及被强酸、强碱灼伤等。 5实验按分组同时进行时，各组所应用的器材、试剂应分别放置和使用，以防乱抄乱用，影响实验秩序和进程。6在实验过程中，要按照实验指导的要求或在教师指导下，认真操作，仔细观察，详细记录实验过程中所出现的现象和结果。实验结束，应将观察的结果进行分析、讨论、并写出实验报告。实验报告的内容：主要包括题目、目的、方法、结果、讨论以及结论。 7实验结束后应将仪器，用具和场地整理或清拭干净，并把仪器和用具放归原处。若有损坏应主动登记。实验二 土壤pH的测定土壤 pH 的测定方法可分为比色法，电位法。其中比色法有方法简便，不需贵重仪器，受测量条件限制较少，便于野外调查使用等优点，但准确度低。电位法测定具有准确，快速，方便等优点。但需精密的测量仪器，测量条件限制较多。本实验采用电位法测定。一、实验目的1. 掌握酸度计测量土壤提浸液pH值的方法原理；2. 了解pH的构造原理和操作方法；3. 了解不同提取剂、液土比对测定土壤pH值的影响。二、实验原理用pH计测定土壤悬浊液pH时，由于玻璃电极内外溶液 H+ 活度不同而产生电位差， E=0.059.1oga1/ a2 ， a1= 玻璃电极内 溶液的 H+ 活度 ( 固定不变 ) ； a2= 玻璃电极外溶液的 H+ 活度 ( 即待测液 H+ 强度 ) ，pH计直接显示读出 pH 值。 三、仪器与试剂1.试剂：准缓冲溶液（ pH10、pH7 和 pH4 ）、去离子水、 0.01M CaCl2 溶液等。2.仪器和器皿：pH 计、磁力搅拌器或玻璃棒、50 或 100ml 烧杯、移液枪或移液管等。四、实验步骤分别称取 10.00g 风干土样于 50 烧杯中4份。其中2份分别加入 50ml 去离子水或0.01M CaCl2 溶液，2份分别加入 100ml 去离子水或0.01M CaCl2 溶液，用玻璃棒搅拌 3-5 分钟，静置 10 分钟，将电pH计极插入悬液中（上层上部），直接读取读数。用去离子水冲洗电极，准备测定下一个样品（没有必要将电极擦干）。 测定结束后，将2份分别加入 100ml 去离子水或0.01M CaCl2 溶液的样品，用中速定性滤纸定容后，将电极插入滤液，直接读取读数。五、注意事项1.液土比例：液土比例影响 pH 值测定结果，测定时液土比应加以固定。为使所测 pH 更接近田间的实际情况，以液土比 1 ： 1 或 2.5 ： 1 较好。本实验采用液土比 5 ： 1 。2.提取与平衡时间：对不同土壤搅拌与放置平衡时间要求有所不同。3.界面电位影响：甘汞电极与悬浊液接触会产生液接电位，影响 pH 测定。玻璃电极在悬液中的位置不同也会产生结果差异。固常规测定中电极位置有所要求。六、思考题1. 以H2O和0.01M CaCl2作提浸剂测得的土壤pH值有何不同？为什么？2. 土壤经提浸后，过滤与不过滤测得的pH值有何不同？为什么？3.不同的固液比测得的土壤pH值有何不同？实验三 天然水中总碱度测定水的碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。水中碱度的来源较多，地表水的碱度基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以总碱度被当作这些成分浓度的总和。当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。废水及其他复杂体系的水体中，还含有有机碱类、金属水解性盐类等，均为碱度组成部分。在这些情况下，碱度就成为一种水的综合性指标，代表能被强酸滴定物质的总和。碱度的测定值因使用的指示剂终点pH值不同而有很大的差异，只有当试样中的化学组成已知时，才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地表水，可直接以酸滴定至pH83时消耗的量，为酚酞碱度。以酸滴定至pH为4445时消耗的量，为甲基橙碱度。通过计算，可求出相应的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧根离子的含量；对于废水、污水，则由于组分复杂，这种计算无实际意义，往往需要根据水中物质的组分确定其与酸作用达到终点时的pH值。然后，用酸滴定以便获得分析者感兴趣的参数，并作出解释。碱度指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性，是对水和废水处理过程控制的判断性指标。若碱度是由过量的碱金属盐类所形成，则碱度又是确定这种水是否适宜于灌溉的重要依据。有两种常用的方法，即酸碱指示剂滴定法和电位滴定法测定水中的碱度。电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突跃，确定特定pH值下的碱度，它不受水样浊度、色度的影响，适用范围较广。用指示剂判断滴定终点的方法简便快速，适用于控制性试验及例行分析。二法均可根据需要和条件选用。一、实验目的1. 掌握水中总碱度的测定及计算方法；.2. 学会判断水中碱度的成份并掌握其计算。二、实验原理 水样用酸溶液滴定至规定的pH值，其终点可由加入的酸碱指示剂在该pH值时颜色的变化来判断。 当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时，溶液pH值即为8.3，指示水中氢氧根离子(OH-)已被中和，碳酸盐(CO32-)均被转为重碳酸盐(HCO3-)，反应如下：OH- + H+ H20 CO32- + H+ HCO3- 当滴定至甲基橙指示剂由桔黄色变成桔红色时，溶液的pH值为4445，指示水中的重碳酸盐(包括原有的和由碳酸盐转化成的)已被中和，反应如下： HC03- + H+ H20 +C02 根据上述两个终点到达时所消耗的盐酸标准滴定溶液的量，可以计算出水中碳酸盐、重碳酸盐及总碱度。 上述计算方法不适用于污水及复杂体系中碳酸盐和重碳酸盐的计算。三、仪器与试剂1.仪器酸式滴定管，50ml。锥形瓶，250ml。2.试剂无二氧化碳水：用于制备标准溶液及稀释用的蒸馏水或去离子水，临用前煮沸15min，冷却至室温。pH值应大于60，电导率小于2Scm。酚酞指示液：称取0.5g酚酞溶于50ml 95乙醇中，用水稀释至100ml。甲基橙指示剂：称取005g甲基橙溶于100m1蒸馏水中。氢离子标准溶液，0.1mol/L H+(或0.05 mol/L H2SO4)：配制：量取3 ml硫酸(密度1.84g/mL)，缓缓地加入于1L水中，摇匀，冷却。标定：称取0.2g(称准至0.1mg)基准无水碳酸钠(预先在270300下烘 1h，并在干燥器中冷却至室温)，溶于50mL试剂水，加2滴甲基红-亚甲基蓝指示剂，用待标定的硫酸溶液滴定至由绿色变为紫色，煮沸23min。冷却，继续滴定至紫色。同时作空白试验。按式(1)计算硫酸标准溶液的氢离子浓度： (1)式中 硫酸标准溶液的氢离子浓度，mol/L(H+)； m无水碳酸钠的质量，g； a滴定碳酸钠消耗硫酸溶液的体积，ml； b滴定空白消耗硫酸溶液的体积，ml； 106.0碳酸钠的摩尔质量，g/mol； 20001 mol Na2相当于氢离子的mmol数。 若测定的稍大于0.1，譬如说0.1049，则取此溶液Vml加试剂水 V或0.049VmL，即可制得0.1000mol/L氢离子的硫酸溶液。 氢离子标准溶液，0.05和0.01mol/L(H+) 将0.1000mol/L氢离子的硫酸标准溶液，分别用试剂水稀释至2倍和10倍即 可制得，不必再标定。 四、实验步骤吸取50.00mL水样于250mL锥形瓶中，加2-3滴酚酞指示剂，用盐酸标准溶液滴定溶液至无色，记录所耗盐酸标准溶液滴定溶液体积V1，再加2滴甲基橙指示剂，继续用硫酸标准溶液滴定至橙红色为止，记录所耗盐酸标准溶液滴定溶液体积V2（包括V1）。五、结果计算：酚酞碱度和总碱度按下列式(2)、(3)计算 (2) (3)式中 酚酞碱度，mmol/L； 总碱度，mmol/L； 硫酸标准溶液的氢离子浓度，mol/L； a第一终点硫酸消耗的体积，mL； b第二终点硫酸消耗的体积，mL； V所取水样的体积，mL。 六、注意事项1.样品保存样品采集后应在4保存，分析前不应打开瓶塞，不能过滤、稀释或浓缩。样品应于采集后的当天进行分析，特别是当样品中含有可水解盐类或含有可氧化态阳离子时，应及时分析。 2.干扰及消除水样浑浊、有色均干扰测定，遇此情况，可用电位滴定法测定。能使指示剂褪色的氧化还原性物质也干扰测定。例如水样中余氯可破坏指示剂(含余氯时，可加入l2滴O1molL硫代硫酸钠溶液消除)。3.方法的适用范围此法适用于不含有上述干扰物质的水样。曾取地表水水样15个进行测定，浓度范围在140-8850mgL时，相对标准偏差为O114；加标回收率为960-102。七、思考题1. 锥形瓶使用前如何洗涤？能否用纯碱试样漂洗？2. 为什么选用甲基橙做指示剂 ？终点为何颜色？3. HCl标准溶液能否用直接法配制？实验四 水中悬浮固体的测定 水中悬浮固体是指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。悬浮物是造成水浑浊的主要原因。水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化。中国污水综合排放标准分3级，规定了污水和废水中悬浮物的最高允许排放浓度，中国地下水质量标准和生活饮用水卫生标准对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。水中悬浮物浓度值的大小也是衡量给排水水质质量的重要指标之一， 也是冶金企业外排废水中必须严格控制的重要污染因子。 一、实验目的1. 掌握用重量法测定分析悬浮固体的原理和方法。2. 了解本方法适用范围；二、实验原理悬浮固体系指残留在滤纸上并于 103oC-105oC烘至恒重的固体。通过称量滤前和滤后滤纸（+固体残留物）的重量，将其差值即称为悬浮固体（总不可溶残渣）。 三、仪器和试剂 1仪器： 1) 分析天平 2) 烘箱 3) 干燥器 4) 容量瓶，250mL 5) 量筒，100mL 6) 移液管，50mL 7) 玻璃漏斗 8) 烧杯，200mL 2试剂高岭土悬浊液 四、实验步骤 1将滤纸放在称量瓶中，打开瓶盖，在 103-105烘干两小时，取出，冷却后盖好瓶盖称重，直至恒重（2 次称重相差0.5 mg）。 2将待测水样搅均匀，用移液管取5 ml试液，放入事先用蒸馏水洗净并烘干的 250 ml容量瓶中。将水样用蒸馏水稀释，定溶到 250 ml，即配制成稀释 100倍的2号水样。 (注：悬浊液浓度为： 5.0103mg/L,通常所取得悬浊液量5100 mg) 3将配好的水样通过 1 中恒重的滤纸过滤，用蒸馏水洗涤残渣 3-5 次。 4小心取下滤纸，放入称量瓶中，在 103 -105 烘箱中，打开瓶盖烘干 2 小时后，与干燥器内冷却后盖好瓶盖称重，再放回烘箱烘 0.5 小时干燥器内冷却称重，直至恒重。 五、数据处理 1测定数据记录 2测定结果计算 悬浮物含量 C(mg/L)按下式计算： C=（A-B）106/V C为水中悬浮物浓度，mg/L A为悬浮物+滤膜+称量瓶重量，g B滤膜+称量瓶重量，g V试样体积，ml 六、思考题 1称量烘干后的滤纸时为何要盖好称量瓶的盖子？ 2为什么实验中烘干温度均控制在 103-105高或低对测定结果有何影响？实验五 土样中有机质含量测定（重铬酸钾容量法）一、实验原理用定量的重铬酸钾-硫酸溶液，在电砂浴加热条件下，使土壤中的有机碳氧化，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液滴定，并以二氧化硅为添加物作试剂空白标定，根据氧化前后氧化剂质量差值，计算出有机碳量，再剩以系数1.724，即为土壤有机质含量。二、试剂与仪器1、试剂4M重铬酸钾硫酸溶液：称取化学纯重铬酸钾20.00克，溶于500毫升蒸馏水中（必要时可加热溶解），冷却后，缓缓加入化学纯浓硫酸500毫升于重铬酸钾溶液中，并不断搅动，冷却后定容至1000毫升，贮于棕色试剂瓶中备用。0.2M硫酸亚铁溶液:称取硫酸亚铁（FeSO47H2O）56克，溶于500毫升蒸馏水中，加浓硫酸5ml，然后再加蒸馏水稀释至1升，贮于棕色瓶中，用时需标定.邻菲啰啉指示剂:称取此指示剂1.49g与FeSO47H2O 0.695g溶于含100ml水溶液中。此指示剂易变质，应密闭保存于棕色瓶中。0.1M重铬酸钾标准溶液:称取经130烘1.5h的优级纯重铬酸钾（4.1）9.807g，先用少量水溶解，然后移入1L容量瓶内，加水定容。2.仪器与设备万分之一天平、铁丝笼、油浴锅、可调电炉、温度计（200）、酸式滴定管、100ml硬质玻璃试管、250ml三角瓶等。三、实验步骤准确称取通过0.25毫米筛孔的样品0.10000.5000克，称样量视有机质含量多少而定。有机质含量大于5%的称土样0.2克以下，45%的称0.30.2克，34%的称0.40.3克，23%的称0.50.4克，小于2%则称0.5以上。由于称样；称样量少，为了减少称样误差，好最用减量法。将样品放入干燥的硬性试管中，用移液管准确加入0.4N的重铬酸钾硫酸溶液10毫升（先加入3毫升，摇动试管，使溶液与样品混匀，然后再加其余的7毫升），在试管上套一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽，把试管放入铁丝笼中。将装有试管的铁丝笼（每笼应有12个试管做空白试验，用灼烧过的土壤代替土样，其他手续均相同）放入温度为185190的油浴锅中，要求放入后油浴锅温度下降至170180左右，以后必须控制温度在170180，当试管内液体开始沸腾（溶液表面开始翻动，有较大的气泡发生）时记时，缓缓煮沸5分钟，取出铁丝笼，稍冷，用纸擦净试管外部的油液。等试管冷却后，将试管内溶液倒入250毫升三角瓶中，用蒸馏水冼净试管内部及小漏斗的内部，洗涤液均冲洗至三角瓶中，最后总的体积约6070毫升。滴加34滴邻啡啰啉指示剂，此时溶液为橙黄色，用已标定过的硫酸亚铁溶液滴定，溶液由橙黄色经过绿色突变到砖红色即为终点。四、结果计算根据前面所述的反应式，1毫克当量的重铬酸钾相当于3毫克碳（1毫克当量的碳），按有机质平均含碳58%作为计算标准，在求得碳的含量乘以系数1.724和校正系数1.1，即得有机质含量。X（V0V）c20.0031.724100/m（2）式中：X土壤有机质含量，；V0 空白滴定时消耗硫酸亚铁标准溶液的体积，mL；V 测定试样时消耗硫酸亚铁标准溶液的体积，mL；c2 硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol/L；0.003 1/4碳原子的摩尔质量数，g/mol；1.724 由有机碳换算为有机质的系数；m 烘干试样质量，g。平行测定的结果用算术平均值表示，保留三位有效数字。五、注意事项1、称样量多少取决于土壤有机质的含量，每份分析样品中的有机碳的含量应控制在8mg以内，有机质含量小于2，称样量为0.40.5g，含量达8时，称样量不应超过0.1g。2、消煮温度必须严格控制在170180的范围内，沸腾时间力求准确计算（5分钟）。3、消煮好的样品试液应为黄色或黄绿色。若以绿色为主。说明K2Cr2O7用量不足；如果试液呈黄绿色但滴定时消耗的FeSO4量小于空白试验用量的13时，有氧化不完全的危险。如有上述情况发生，应弃去重做，重做时应适当减少称样量。4、允许差：当土壤有机质含量小于1时，平行测定结果的相差不得超过0.05；含量为14时，不得超过0.10；含量为47时，不得超过0.30；含量在10以上时，不得超过0.50。实验六 植物根系活力的测定植物根系能氧化吸附在根表面的-萘胺，生成红色的-羟基-1-萘胺，沉淀于有强氧化力的根表面，使这部分跟染成红色。 根对-萘胺的氧化能力与其呼吸强度有密切关系。有报道认为-萘胺的氧化本质就是过氧化物酶的催化作用。该酶的火力越强，染色就越深。所以根据染色深浅半定量地判断根系活力的大小，还可测定溶液中未被氧化的-萘胺量，定量地测定根系活力大小。 -萘胺在酸性环境下与对氨基苯黄酸和亚硝酸盐作用产生红色的偶氮染料，可供比色测定-萘胺含量。 日本人相见、松中等认为萘胺氧化的本质就是过氧化物酶的催化作用，该酶的活力愈强，对萘胺的氧化力也愈强，染色也愈深。所以，可根据染色深浅定性地判断根的活力；也可测定溶液中未被氧化的萘胺量，以确定根系活力的大小。萘胺在酸性环境中与对氨基苯磺酸和亚硝酸盐作用生成红色的偶氮染料，在中性环境下于540nm处有最大吸收峰，可供比色测定萘胺含量。另一方面，过氧化物酶活性反映某一时间植物体内代谢的变化。在过氧化氢的存在下，过氧化物酶氧化愈创木酚，生成茶褐色物质，该物质在470nm处有最大吸收，可用分光光度计测量470nm处吸光度变化来测定过氧化物酶活性。 一、实验目的1. 掌握萘胺氧化法测定根系活力方法；2. 学会利用此方法设计试验。 二、实验原理植物的根系能氧化吸附在根表面的萘胺，生成红色的羟基1萘胺，沉淀于有氧化力的根表面，使这部分根染成红色，其反应如下：可通过测定溶液中未被氧化的-萘胺含量，定量测定根系活力。三、仪器和试剂1.仪器恒温箱、分光光度计、分析天平、量筒、移液管、容量瓶、150ml三角瓶等。 2.试剂50g/ml-萘胺溶液：精确称取0.1000g分析纯萘胺溶于约50ml蒸馏水中（微微加热），冷却后定容至100ml，即为1000g/ml萘胺溶液，保存于棕色瓶中，置低温黑暗处保存。使用前吸取1000g/ml 萘胺溶液50ml加蒸馏水稀释至1000ml即为50g/ml萘胺母液。0.1mol/L磷酸缓冲液（pH=7.0）：Na2HPO42H2O：30.50g + NaH2PO42H2O：19.50g，溶解，定容至1L。1%对氨基苯黄酸：称取1g对氨基苯磺酸溶于100ml 30乙酸中。100g/ml亚硝酸钠溶液：称取0.1g亚硝酸钠溶于1000ml蒸馏水中。水稻植株：水培水稻根系。四、实验步骤1. 取50g/ml的萘胺溶液和0.1mol/L pH7.0的磷酸缓冲液各25ml，置于150ml三角瓶混匀。称取1.0g根系浸入三角瓶；同样，不放根系做一对照瓶。5min后分别从两瓶中各取2ml溶液于25ml容量瓶中，加入10ml蒸馏水，再在其中加入1%对氨基苯磺酸溶液1ml和亚硝酸钠溶液1ml，在室温中放置5分钟，待混合液变成红色，再用蒸馏水定容到25ml。在25min后选用波长510nm，读取吸光度。将两瓶于25恒温箱避光保温60min,各取2ml按上述步骤再次测定。2.绘制萘胺标准曲线取浓度为50g/ml的萘胺溶液，配制成浓度为30、20、10、5、0g/ml的系列溶液，各取2ml放入试管中，按上述步骤测吸光度。然后以A510为纵坐标，萘胺浓度为横坐标，绘制标准曲线。根据第一次和第二次样液所测得的吸光度值，从标准曲线查出萘胺含量，按下公式计算萘胺氧化值。五、 实验结果1. 根系活力测定标准曲线-萘胺浓度05102030510nm吸光值（A）0.0940.2130.4310.5950.8252.结果计算其计算公式如下：其中：Y-萘胺氧化量（g/ g FWh） A5min后测得萘胺浓度 B60min后测得萘胺浓度所以A-B为根的-萘胺氧化量，C空白试验时-萘胺减少的浓度X稀释液体积（ml）。由于取样为2 ml，反应是在48 ml的-萘胺溶液中进行的。注意：取1 g鲜根，以第一次取样时的-萘胺浓度为A，第二次取样时的-萘胺浓度为B。所以A-B为根的-萘胺氧化量，C为空白试验时-萘胺减少的浓度。由于所用溶液是等体积的50g/ml-萘胺溶液和磷酸缓冲溶液，共50 mL，所以每ml-萘胺含量为25 g，X为稀释液体积（ml），由于取样为2 ml，F反应是在48 ml的-萘胺溶液中进行的。六、注意事项1为了便于比较，应选择同一品种和苗龄的不同类型的稻根进行比较测定。2选拨稻株及冲洗稻根时，务必注意不要伤害根系及稻株，以免影响活力。进行定性测定时，最好利用整个稻株，不要切除地上部分茎叶（但可清除掉一些枯叶），否则染色程度就会变浅，影响灵敏度。如果染色太浅，可适当延长根系在-萘胺溶液中的浸置时间。3由于-萘胺在空气中振荡时会自动氧化，故须作空白试验。七、思考题1. 为什么利用a-萘胺氧化法测定植物的根系活力时需要在5min后作第一次测定？2. 如何通过根活力实验反映不同重金属浓度对植物的胁迫？实验七 土壤中有效态Zn、Cu含量的测定（DTPA提浸）土壤是一个复杂的系统，重金属一旦进入，就会与土壤各组分发生作用，以各种形态存在。不同形态的重金属产生不同的环境效应。对植物产生毒性的重金属，主要是其有效态，即土壤溶液中自由金属活度的大小，影响着植物有效性。土壤有效同测定曾提出过虚度额提取剂，有沸水提浸，NH4NO3,KCl,NH4OAC溶液等，其中以1NH4OAC(pH4.8)用得较多，还有用稀酸提取铜，如0.43M HNO3,10%HAC,0.1M HCl等，目前0.1M HCl常用于酸性土壤，0.43M HNO3,适用于有机质丰富的土壤。由于土壤中大部分铜离子处于络合态，所以应用螯合剂作为提浸剂似乎是可取的。曾应用过0.02M EDTA,柠檬酸-EDTA以及 DTPA溶液等，对于近中性和石灰性土壤目前国内用的较广的是DTPA提浸剂。一般采用二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提剂提取土壤中有效态锌、锰、铁、铜，以原子吸收分光光度法测定的方法适用于pH大于6的土壤中有效态锌、锰、铁、铜含量的测定。土壤重金属的有效态(有效性系数)是衡量土壤重金属被植物吸收难易程度的指标之一。其有效态含量越高,则表明土壤中的重金属愈容易被该作物吸收。其实 ,用可提取态方法表征土壤重金属有效性的强弱 ,只是一个操作定义而已.土壤重金属的有效性受多种因素的制约 ,包括土壤的理化性质(土壤的结构、通透性、氧化还原电位、pH 等) 、生物因素等,在不同土壤、不同作物类型条件下 ,土壤重金属有效性的强弱不一。一、实验目的1. 了解土壤有效态重金属的概念；2. 掌握土壤有效态重金属的提取方法； 3. 了解原子吸收光谱仪的基本原理与工作性能；4. 学习使用原子吸收光谱仪测定土壤中某种金属元素的操作方法。二、实验原理 用pH7.3的二乙三胺五乙酸氯化钙三乙醇胺(DTPACaCl2TEA)缓冲溶液作为浸提剂，螯合浸提出土壤中有效态重金属。其中DTPA为螯合剂；氯化钙能防止石灰性土壤中游离碳酸钙的溶解，避免因碳酸钙所包蔽的锌、铁等元素释放而产生的影响；三乙醇胺作为缓冲剂，能使溶液pH保持7.3左右，对碳酸钙溶解也有抑制作用。 用原子吸收分光光度计，以乙炔一空气火焰测定浸提液中重金属的含量。三、仪器与试剂1、试剂 本方法所用试剂，在未注明其他要求时，均指符合国家标准的分析纯试剂；本标准所述溶液如未指明溶剂，均系水溶液。（1）DTPA浸提剂：其成分为0.005molL DTPA-0.01molL CaCl2-0.1molL TEA，pH7.3。 称取1.967g DTPA (HOCOCH2)2NCH2CH22NCH2COOH溶于14.92g (约13.3mL) TEA(HOCH2CH2)3N和少量水中，再将1.47g氯化钙(CaCl22H20)溶于水中，一并转至1L的容量瓶中，加水至约950mL，在pH计上用盐酸溶液(1+1)或氨水溶液(1+1)调节DTPA溶液的pH至7.3，加去离子水定容至刻度。该溶液几个月内不会变质，但用前应检查并校准pH。（2）锌标准贮备溶液：(Zn)=1mgml。 称取1.000g金属锌(99.9以上)于烧杯中，用30mL盐酸溶液(1+1)加热溶解，冷却后，转移至1L容量瓶中，稀释至刻度，混匀，贮存于聚乙烯瓶中：此溶液1mL含1mg锌。 或用硫酸锌配制：称取4.398g硫酸锌(ZnSO47H2O，未风化)溶于水中，转移至1L容量瓶中，加5mL硫酸溶液(1+5)，稀释至刻度，即为1mgmL锌标准贮备溶液。（3）锌标准溶液：(Zn)=0.05mgmL。 吸取锌标储备液(4.3)5mL于100mL容量瓶中稀释至刻度，混匀（4）铜标准贮备溶液：(Cu)=1 mgmL。 称取1.000g金属铜(99.9以上)于烧杯中，用20mL硝酸溶液(1十1)加热溶解，冷却后，转移至1L容量瓶中，稀释至刻度，混匀，贮存于聚乙烯瓶中。此溶液1mL含1mg铜。 或用硫酸铜配制：称取3.928g硫酸铜(CuS045H2O，未风化)，溶于水中，移人1L容量瓶中，加5mL硫酸溶液(1+5)，稀释至刻度，即为1mgmL。铜标准贮备溶液。（5）铜标准溶液： (Cu)=0.1 mgmL。 吸取铜标准贮备溶液(4.9)10mL于100mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀。2、仪器（1）分析实验室通常使用的仪器设备。（2）恒温往复式或旋转式振荡器，或普通振荡器及252的恒温室。振荡器应能满足(18020)rmin的振荡频率。（3）原子吸收分光光度汁，附有空气乙炔燃烧器及锌、铜空心阴极灯；或等离子体发射光谱仪。四、实验步骤1、土壤有效锌、铜的浸提 准确称取10.00g试样，置于干燥的150mL具塞三角瓶或塑料瓶中，加入252的DTPA浸提剂20.0mL，将瓶塞盖紧。于252的温度下，以180r/min20r/min的振荡频率振荡2h后立即过滤，保留滤液，在48小时内完成测定。如果测定需要的试液数量较大，则可称取15.00g或20.00g试样，但应保正样液比为l:2，同时浸提使用的容器应足够大，确保试样的充分振荡。2、空白试液的制备 除不加试样外，试剂用量和操作步骤与1相同。3、试样溶液中锌、铜的测定（原子吸收分光光度法）（1）标准工作曲线绘制 按表1所示配制标准溶液系列。吸取一定量的锌铜标准溶液，分别置于一组100mL。容量瓶中，用DTPA浸提剂稀释至刻度，混匀。测定前，根据待测元素性质，参照仪器使用说明书，对波长、灯电流、狭缝、能量、空气乙炔流量比、燃烧头高度等仪器工作条件进行选择，调整仪器至最佳工作状态。以DTPA浸提剂校正仪器零点，采用乙炔空气火焰，在原子吸收分光光度汁上分别测量标准溶液中锌、锰、铁、铜的吸光度。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，分别绘制锌铜的标准工作曲线。（2）试液的测定 与标准工作曲线绘制的步骤相同，依次测定空白试液和试样溶液中锌铁、铜的浓度。 试样溶液中测定元素的浓度较高时，可用DTPA浸提剂相应稀释，再上机测定。有时亦可根据仪器使用说明书，选择灵敏度较低的共振线或旋转燃烧器的角度进行测定，而不必稀释。结果计算土壤有效锌、铜含量M，以质量分数表示，单位为毫克每千克(mgkg)，按式(1)计算：M= C液土比 (1) 式中：C试样溶液中铜的浓度(gml)； 液土比提浸剂（ml）/土壤重量（g）；六、思考题1. 为什么说土壤有效态重金属含量只是个操作定义？2. 影响土壤有效态含量的因素有哪些？实验八 土壤对Cu的吸附实验一、实验目的1. 掌握土壤对Cu吸附实验原理和方法；2. 掌握土壤对Cu的吸附等温线的制作方法；3. 了解土壤对Cu吸附的影响因素；4. 学习使用原子吸收光谱仪测定土壤中Cu的操作方法。二、实验原理Cu是生物必需元素，Cu缺乏会影响生物生长。Cu易被土壤吸附，并在土壤中积累。当它超过一定的临界值时，便会进入食物链，从而对人类造成危害。因此研究Cu在土壤中的吸附和解吸作用具有重要的意义。Cu的吸附行为受很多因素的影响，包括土壤类型、pH 值、有机质含量、离子交换、络合和氧化-还原条件等。 土壤（颗粒物）对重金属（溶质）的吸附是一个动态平衡过程，固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面的吸附量（X）与溶液中溶质平衡浓度（C）之间的关系可以用吸附等温线来表达。目前常用 Freundlich 和 Langmuir 方程来描述土壤体系中的吸附现象。一定温度下（25），向土壤中按一定土液比加入不同浓度的Cu标准溶液，当吸附达到基本平衡后，以Cu的加入量对土壤吸Cu量作图，就得到土壤对Cu的等温吸附曲线。土壤对铅的吸附量一般符合Langmuir和Freundlich方程，通过计算可得出吸附数据与这两个理论模式的拟合程度。 Langmuir方程的形式为：式中：C为吸附平衡时Cu溶液的浓度（mg/kg），M为每千克样品所吸附Cu的量（mg/kg），Xm为最大吸附量，K为与吸附结合能有关的常数（L/mg）。Freundlich方程的形式为：X=KC1/n （2） 式中： X为土壤对汞的吸附量（mg/g） C 为平衡溶液中汞的浓度（mg/L） K，n 为经验常数，其值决定于离子种类吸附剂性质及温度等。 （1）式也可以写成直线型方程： lgX=lgK+(1/n)lgC （3） 以 lgX对lgC 作图可得一直线，lgK为截距，1/n为斜率。由此求得常数 K, n。将它们代入（1）式，便能确定某一条件下的 Freundlich 方程，可以显示一定条件下土壤体系中的吸附现象。三、仪器和试剂1. 试剂： 1、1000mg/LCu(NO3)2溶液， 2、0.01mol/L NaNO3，并将pH调节至4.5； 3、土样：褐土，辗细，过100目筛2. 仪器：摇床、高速离心机、原子吸收分光光度计、30ml、60ml塑料瓶四、实验步骤1、分别称取过100 目筛土壤样品1.00g若干份，置于60ml塑料离心管中，分别添加0，5.0，10.0，25.0，50.0，75.0，100.0，150.0，200.0 mg/L Cu标准液，用0.01mol/L NaNO3补加至溶液体积为20m