土壤有机质测定.doc

土壤有机质测定5.2.1重铬酸钾容量法外加热法5.2.1.1方法原理 在外加热的条件下（油浴的温度为180，沸腾5分钟），用一定浓度的重铬酸钾硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化90%的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有机碳量。在氧化滴定过程中化学反应如下：2K2Cr2O78H2SO4+3C2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20在1molL-1H2SO4溶液中用Fe2+滴定Cr2O72-时，其滴定曲线的突跃范围为1.220.85V。表5-4 滴定过和中使用的氧化还原指剂有以下四种指示剂E0本身变色氧化还原Fe2+滴定Cr2O72-时的变色氧化还原特点二苯胺0.76V深蓝无色深蓝绿须加H3PO4；近终点须强烈摇动，较难掌握二苯胺磺酸钠0.85V红色无色红紫蓝紫绿须加H3PO4；终点稍难掌握2-羧基代二苯胺1.08V紫红无色棕紫绿不加H3PO4；终点易于掌握邻啡罗啉1.11V淡蓝红色橙灰绿淡绿砖红不加H3PO4；终点易于掌握从表54中，可以看出每种氧化还原指示剂都有自己的标准电位（E0），邻啡罗啉（E0=1.11V），2-羧基代二苯胺（E0=1.08V），以上两种氧化还原指示剂的标准电位（E0），正落在滴定曲线突跃范围之内，因此，不需加磷酸而终点容易掌握，可得到准确的结果。例如：以邻啡罗啉亚铁溶液（邻二氮啡亚铁）为指示剂，三个邻啡罗啉（C2H8N2）分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下：（C12H8N2）3Fe3+e （C12H8N2）3Fe2+ 淡蓝色 红色滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr3+的绿色，快到终点变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。但用邻啡罗啉的一个问题是指示剂往往被某些悬浮土粒吸附，到终点时颜色变化不清楚，所以常常在滴定前将悬浊液在玻璃滤器上过滤。从表5-4中也可以看出，二苯胺、二苯胺磺酸钠指示剂变色的氧化还原标准电位（E0）分别为0.76V、0.85V。指示剂变色在重铬酸钾与亚铁滴定曲线突跃范围之外。因此使终点后移，为此，在实际测定过程中加入NaF或H3PO4络合Fe3+，其反应如下：Fe3+2PO Fe（PO4） Fe3+6F- FeF63-加入磷酸等不仅可消除Fe3+的颜色，而且能使Fe3+/Fe2+体系的电位大大降低，从而使滴定曲线的突跃电位加宽，使二苯胺等指示剂的变色电位进入突跃范围之内。根据以上各种氧化还原指示剂的性质及滴定终点掌握的难易，推荐应用2-羧基二苯胺。价格便宜，性能稳定，值得推荐采用。5.2.1.2主要仪器 油浴消化装置（包括油浴锅和铁丝笼）、可调温电炉、秒表、自动控温调节器。5.2.1.3试剂（1）0.008molL-1(1/6K2Cr2O7)标准溶液。称取经130烘干的重铬酸钾（K2Cr2O7，GB642-77，分析纯）39.2245g溶于水中，定容于1000ml容量瓶中。（2）H2SO4。浓硫酸（H2SO4，GB625-77，分析纯）。（3）0.2molL-1FeSO4溶液。称取硫酸亚铁（FeSO47H2O，GB664-77，分析纯）56.0g溶于水中，加浓硫酸5mL，稀释至1mL。（4）指示剂邻啡罗啉指示剂：称取邻啡罗啉（GB1293-77，分析纯）1.485g)与FeSO47H2O0.695g，溶于100mL水中。2-羧基代二苯胺（O-phenylanthranilicacid，又名邻苯氨基苯甲酸，C13H11O2N）指示剂：称取0.25g试剂于小研钵中研细，然后倒入100mL小烧杯中，加入0.18molL-1NaOH溶液12mL，并用少量水将研钵中残留的试剂冲洗入100mL小烧杯中，将烧杯放在水浴上加热使其溶解，冷却后稀释定容到250mL，放置澄清或过滤，用其清液。（5）Ag2SO4。硫酸银（Ag2SO4，HG3-945-76，分析纯），研成粉末。（6）SiO2。二氧化硅（SiO2，Q/HG22-562-76，分析纯），粉末状。5.2.1.4操作步骤 称取通过0.149mm（100目）筛孔的风干土样0.11g（精确到0.0001g），放入一干燥的硬质试管中，用移液管准确加入0.8000molL-1(1/6K2Cr2O7)标准溶液5mL（如果土壤中含有氯化物需先加入Ag2SO40.1g），用注射器加入浓H2SO45mL充分摇匀，管口盖上弯颈小漏斗，以冷凝蒸出之水汽。将810个试管放入自动控温的铝块管座中（试管内的液温控制在约170），或将810个试管盛于铁丝笼中（每笼中均有12个空白试管），放入温度为185190的石蜡油锅中，要求放入后油浴锅温度下降至170180左右，以后必须控制电炉，使油浴锅内始终内维持在170180，待试管内液体沸腾发生气泡时开始计时，煮沸5min，取出试管（用油浴法，稍冷，擦净试管外部油液）。冷却后，将试管内容物倾入250mL三角瓶中，用水洗净试管内部及小漏斗，这三角瓶内溶液总体积为6070mL，保持混合液中（1/2H2SO4）浓度为23molL-1，然后加入2-羧基代二苯胺指示剂1215滴，此时溶液呈棕红色。用标准的0.2molL-1硫酸亚铁滴定，滴定过程中不断摇动内容物，直至溶液的颜色由棕红色经紫色变为暗绿（灰蓝绿色），即为滴定终点。如用邻啡罗啉指示剂，加指示剂23滴，溶液的变色过程中由橙黄蓝绿砖红色即为终点。记取FeSO4滴定毫升数（V）。每一批（即上述每铁丝笼或铝块中）样品测定的同时，进行23个空白试验，即取0.500g粉状二氧化硅代替土样，其他手续与试样测定相同。记取FeSO4滴定毫升数（V0），取其平均值。5.2.1.5结果计算土壤有机碳（gkg-1）=式中：c0.8000 molL-1 (1/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度； 5重铬酸钾标准溶液加入的体积（mL）； V0空白滴定用去FeSO4体积（mL）； V样品滴定用去FeSO4体积（mL）； 3.01/4碳原子的摩尔质量（gmol-1）； 10-3将mL换算为L； 1.1氧化校正系数； m风干土样质量(g)； k将风干土样换算成烘干土的系数。5.2.1.6注释：注1含有机质高于50gkg-1者，称土样0.1g，含有机质高于2030gkg-1者，称土样0.3g，少于20gkg-1者，称土样0.5g以上。由于称样量少，称样时应用减重法以减少称样误差。注2土壤中氯化物的存在可使结果偏高。因为氯化物也能被重铬酸钾所氧化，因此，盐土中有机质的测定必须防止氯化物的干扰，少量氯可加少量Ag2SO4，使氯根沉淀下来（生成AgCl）。Ag2SO4的加入，不仅能沉淀氯化物，而且有促进有机质分解的作用。据研究，当使用Ag2SO4时，校正系数为1.04，不使用Ag2SO4时校正系数为1.1Ag2SO4的用量不能太多，约加0.1g，否则生成Ag2Cr2O7沉淀，影响滴定。在氯离子含量较高时，可用一个氯化物近似校正系数1/12来校正之，由于Cr2O7-1与Cl-1及C的反应是定量的：Cr2O72-+6Cl-1+14H+2Cr3+3Cl2+7H2O2Cr2O72-+3C+16H+4Cr3+3CO2+8 H2O由上二个反应式可知C/4Cl-1=12/435.51/12土壤含碳量（gkg-1）=未经校正土壤含碳量（gkg-1）此校正系数在Cl:C比为5:1以下时适用。注3对于水稻土、沼泽土和长期渍水的土壤，由于土壤中含有较多的Fe2+、Mn2+及其它还原性物质，它们也消耗K2Cr2O7，可使结果偏高，对这些样品必须在测定前充分风干。一般可把样品磨细后，铺成薄薄一层，在室内通风处风干10天左右即可使Fe2+全部氧化。长期沤水的水稻土，虽经几个月风干处理，样品中仍有亚铁反应，对这种土壤，最好采用铬酸磷酸湿烧测定二氧化碳法（见5.2.2）。注4这里为了减少0.4molL-1(1/6K2Cr2O7)H2SO4溶液的黏滞性带来的操作误差，准确加入0.800molL-1(1/6K2Cr2O7)水溶液5mL及浓H2SO45mL，以代替0.4molL-1(1/6K2Cr2O7) 溶液10mL。在测定石灰性土壤样品时，也必须慢慢加入K2Cr2O7H2SO4溶液，以防止由于碳酸钙的分解而引起激烈发泡。注5最好不采用植物油，因为它可被重铬酸钾氧化，而可能带来误差。而矿物油或石蜡对测定无影响。油浴锅预热温度当气温很低时应高一些（约200）。铁丝笼应该有脚，使试管不与油浴锅底部接触。注6用矿物油虽对测定无影响，但空气污染较为严重，最好采用铝块（有试管孔座的）加热自动控温的方法来代替油浴法。注7必须在试管内溶液表面开始沸腾才开始计算时间。掌握沸腾的标准尽量一致，然后继续消煮5min，消煮时间对分析结果有较大的影响，故应尽量记时准确。注8消煮好的溶液颜色，一般应是黄色或黄中稍带绿色，如果经绿色为主，则说明重铬酸钾用量不足。在滴定时消耗硫酸亚铁量小于空白用量的1/3时，有氧化不完全的可能，应弃去重做。5.2.2电砂浴加- K2Cr2O7 容量法5.2.2.1方法原理 同5.2.1.15.2.2.2主要仪器 电砂浴;分析天平;滴定台;25ml酸式滴定管;150毫升三角瓶;小漏斗(曲颈3cm)；温度计200300；500毫升塑料洗瓶。5.2.2.3试剂 同5.2.1.3 5.2.2.4操作步骤 准确称取过0.25毫米筛的风干土0.050.5克（称样量的多少取决于土壤中有机质的含量：含有机质1020g kg-1 土样，取样在0.40.5克之间；含量达到80g kg-1 左右则不应超过0.1克），把土样移入150毫升三角瓶中（如含氯化物多的土样，需加粉末状Ag2SO4 约0.1毫克），准确缓慢地加入0.4molL-1(1/6K2Cr2O7)H2SO4溶液10mL，加液时要避免将土粒冲溅到瓶的内壁上。瓶口处再加上一个小漏斗，把三角瓶放在已预热好（170108）的电砂浴上加热，在真正沸腾时开始计算时间。保持平缓地沸腾50.5分钟。沸腾过程中如发现三角瓶内壁有土粒粘附，应轻轻摇动瓶子使下沉。消煮完毕后，将三角瓶从电砂浴上取下，冷却片刻，然后用蒸馏水冲洗小漏斗、三角瓶瓶口及内壁，洗涤液要流入原三角瓶，瓶内溶液的总体应控制在3035毫升左右为宜。加23滴邻菲罗啉(菲罗啉)指示剂,用0.1 molL-1 FeSO4标准溶液滴定剩余的K2Cr2O7 溶液的变色过程是由橙蓝棕红。如果滴定所用FeSO4 溶液的毫升数不到下述空白标定所耗FeSO4 溶液的毫升数的1/3,则应碱少土壤称样量而重测。每仳分析时,必须同时做23个空白标定:取大约0.2克石英砂代替土壤,其它步骤与土样测定时相同,但滴定前的溶液总体积控制在2030毫升左右为宜。5.2.2.5结果计算有机质(g.kg-1)= 式中：V0空白测定时所消耗FeSO4溶液的体积（ml）；V土样测定时所消耗FeSO4溶液的体积（ml）；molFeSO4标准溶液的摩尔浓度；0.0031毫麾尔碳的克数；1.724土壤有机碳换算成土壤有机质的平均换算系数；1.08氧化校正系数（按回收率92.6%计算）；W烘干土重（风干样除样品中水分的重量）。5.2.3重铬酸钾容量法稀释热法5.2.3.1方法原理 基本原理、主要步骤与重铬酸钾容量法（外加热法）相同。稀释热法（水合热法）是利用浓硫酸和重铬酸钾迅速混合时所产生的热来氧化有机质，以代替外加热法中的油浴加热，操作更加方便。由于产生的热，温度较低，对有机质氧化程度较低，只有77%。5.2.3.2试剂（1）1molL-1(1/6K2Cr2O7) 溶液。准确称取K2Cr2O7（分析纯，105烘干）49.04g，溶于水中，稀释至1L。（2）0.4molL-1(1/6K2Cr2O7) 的基准溶液。准确称取K2Cr2O7（分析纯）（在130烘3h）19.6132g于250mL烧杯中，以少量水溶解，将全部洗入1000mL容量瓶中，加入浓H2SO4约70mL，冷却后用水定容至刻度，充分摇匀备用其中含硫酸浓度约为2.5molL-1（1/2H2SO4）。（3）0.5molL-1FeSO4溶液。称取FeSO47H2O140g溶于水中，加入浓H2SO415mL，冷却稀释至1L或称取Fe(NH4)2(SO4)26H2O196.1g溶解于含有200mL浓H2SO4的800mL水中，稀释至1L。此溶液的准确浓度以0.4molL-1(1/6K2Cr2O7)的基准溶液标定之。即准确分别吸取3份0.4molL-1(1/6K2Cr2O7)的基准溶液各25mL于150mL三角瓶中，加入邻啡罗啉指示剂23滴（或加2羧基代二苯胺1215滴），然后用0.5molL-1FeSO4溶液滴定至终点，并计算出的准FeSO4确浓度。硫酸亚铁（FeSO4）溶液在空气中易被氧化，需新鲜配制或以标准的K2Cr2O7溶液每天标定之。其他试剂同5.2.1.3中（4）、（5）、（6）。5.2.3.3操作步骤 准确称取0.5000g土壤样品（注1）于500mL的三角瓶中，然后准确加入1molL-1(1/6K2Cr2O7) 溶液10mL于土壤样品中，转动瓶子使之混合均匀，然后加浓H2SO420mL，将三角瓶缓缓转动1min，促使混合以保证试剂与土壤充分作用，并在石棉板上放置约30min，加水稀释至250mL，加2-羧基代二苯胺1215滴，然后用0.5molL