7第七章 土壤阳离子交换性能的分析.ppt

第七章土壤阳离子交换性能的分析,第一节土壤阳离子交换量和交换性盐基测定第二节土壤酸度的测定及石灰需用量的计算,第一节土壤阳离子交换量和交换性盐基测定,一、概述1.几个概念+1）交换性阳离子当土壤用一种盐溶液淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子的能力，同时释放出等量电荷的其它阳离子，这些释放出的阳离子称作交换性阳离子。包括：H+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+（碱金属、碱土金属是交换性阳离子）Al3+水解形成强酸，一般不考虑为交换性阳离子Al3+3H2OAl(OH)3+H+Fe3+、Fe2+不是（易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物沉淀）Fe3+3H2OFe(OH)3+H+,-K+,-Na+,-Ca2+,+H+,-H+,-H+,-H+,-H+,+K+、Na+、Ca2+,2）阳离子交换量（CEC:CationExchangeCapacity）每100gsoil吸附的交换性阳离子的mmol数。单位：(mmol/100g土、cmol/kg土)3）土壤交换性能：土壤中的离子能与溶液中的离子通过交换互换位置的特性。(与土壤机械组成、离子组成、离子浓度、温度、水分含量等有关?),2.土壤交换性能分析的内容1）CEC（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+)有机胶体：CEC为200-400mmol/100g土无机胶体：2：1型60-100mmol/100g土粘土矿物类型1：1型10-15mmol/100g土2）交换性盐基总量（K+、Na+、Ca2+、Mg2+)3）交换性酸土壤pH:强度指标交换性酸（Al3+,H+）：容量指标（用于酸性soil的改良，计算石灰需要量）,3.测定CEC的影响因素（1）交换剂离子类型：NH4+,Na+、Ba2+、H+置换能力：Al3+Ba2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+H+在一价阳离子中置换能力最强土壤pH（影响土壤胶体电荷）最好用缓冲液，使得测定前后pH不变，e.g.中性土用中性CH3COONH4。交换剂浓度:越浓反应越完全,（2）交换剂淋洗方法平瓷漏斗过滤：30-50g土样，100ml交换剂振荡1h，洗至500ml；自动淋洗装置：5-10g土样，用250ml交换剂淋洗；离心法：4-6g土样，加33ml，振荡5min离心；反复3次，定容至100ml；抽滤装置：3g土样，加15-20ml盐液，浸泡，摇动，静置，抽滤，多次后定容至250ml。,（3）去除剩余交换剂（NH4+）的程度淋洗不完全：未将交换剂全部洗去产生正误差；淋洗过头：易水解的被洗去产生负误差，洗涤剂：如乙醇能溶解土壤OM，不能用太多来洗，负误差。也可用异丙醇代替。,CH3COONH4,NaCl,乙醇/异丙醇,洗交换剂,4.CEC测定的方法（1）总和法：把K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+、Al3+相加，其中H+和Al3+测交换性酸得到。重点掌握（2）NH4OAc法（适用于中性、酸性soil）,优点：弱酸弱碱盐，不致破坏土壤胶体结构。NH4OAC的缓冲性强，溶液的pH几乎不变。多余的NH4OAC易被灼烧被分解，不影响盐基总量测定。,缺点：某些粘土矿物（蛭石、黑云母）吸附NH4+强，难被交换出来，偏低。NH4OAc能与部分腐殖质形成溶胶而被淋洗，使测量结果偏低。含Fe、Al的强酸性土壤，土壤胶体吸附过量的NH4+不易被乙醇洗去，测定结果偏高。（南方土）,（3）NH4ClNH4OAc法（只适用于碱性soil）先用NH4Cl溶液加热分解土壤中CaCO3，再用NH4OAc交换法测定CEC。,（4）HClCa(OAc)2交换法（适用于碱性土壤）用HCl破坏碳酸盐并使土壤H+饱和，乙醇洗去过量H+，然后用1NCa(OAc)2交换H+形成HOAc，用标准碱滴定。（5）EDTA铵盐快速法（中性、酸性、石灰性土壤都适用）0.5MEDTA和1NNH4OAc配合液作交换剂，EDTA与阳离子(Ca、Mg)形成络合物，NH4+再代换。,二、CEC的测定（NH4OAc淋洗法）原理：,（1）,（2）,蒸馏滴定法测铵,P156（GB7863-87国标法）,用水将土洗入开氏瓶，加固体MgO蒸馏，定氮。,操作步骤：P157-158计算：P158注释：P158,问题讨论：1.NH4OAc只适合中/酸性土壤，注意施用石灰混合不匀的中酸性耕地不能用此法。（用1:3HCl检验石灰反应）2.查Ca2+：铬黑T，兰色无Ca2+，红色有Ca2+3.查NH4+：钠氏试剂，黄色有NH4+，无色无NH4+。4.去除剩余交换剂（NH4+）的程度产生误差的主要来源淋洗不完全：未将交换剂全部洗掉会产生正误差；淋洗过头：易水解的被洗去产生负误差，洗涤剂：如乙醇能溶解土壤OM，不能用太多来洗，否则产生负误差。也可用异丙醇代替。,三、交换性盐基总量及组成测定几个概念交换性盐基：指土壤胶体吸附的碱金属（K+、Na+）和碱土金属（Ca2+、Mg2+）交换性盐基总量：各交换性盐基离子的总和土壤盐基饱和度：土壤交换性盐基总量与CEC之比。1.盐基总量的测定A）总和法：K+、Na+、Ca2+、Mg2+相加K+、Na+，火焰光度计法Ca2+、Mg2+，离子色谱法（ICP）或原子吸收法（AAS）,ICP,AAS,B）中和法：土样用1NNH4OAc液处理后的浸出液经蒸干灼烧，使NH4OAc分解；其它醋酸盐转化成碳酸盐或氧化物；残渣溶解于一定量的0.1NHCl标准液中，过量的HCl用0.05N标准NaOH液滴定（P159-160）。蒸干灼烧：CH3COONH4NH3+CH3COOH2CO2+2H2O2CH3COOKK2CO32CH3COONa+O2Na2CO3+CO2+6H2OCa(CH3COO)2CaCO3Mg(CH3COO)2MgCO3,溶解:K2CO3+2HCl(过量)2KCl+CO2+H20滴定：HCl（过量）+NaOHNaCl+H20问题讨论：1.其他碳酸盐类（Fe，Al）也会消耗HCl，结果偏大。2.蒸干最好用水浴，电炉等注意不能沸腾；3.溶解时低温加热，防止HCl分解。,2.盐基组成的测定1）K+、Na+，火焰光度计法(P162-163)2）Ca2+、Mg2+的测定a）离子色谱法（ICP）b）原子吸收法（AAS,P161）c）化学法（EDTA络合滴定法）EDTA络合滴定法原理：EDTA在一定的pH条件下能与Ca2+、Mg2+形成稳定的络合物。方法：选择适当指示剂，用标准EDTA液滴定Ca2+、Mg2+，根据消耗EDTA量计算Ca2+、Mg2+含量。,Ca2+、Mg2+的总量以铬黑T为指示剂（加缓冲液）Ca2+的量Ca指示剂，用NaOH调pH10，使Mg沉淀。注意：三乙醇胺：掩蔽剂，排除Fe3+、Al3+等的干扰。盐酸羟胺：保持还原条件，防止铬黑T被氧化失效（在碱性液中，铬黑T易氧化而褪色）酸度控制（pH）：单测Ca2+时，pH10.,第二节土壤酸度的测定及石灰需用量的计算,一、土壤pH（活性酸）的测定pH=-lgH+H+:指H+的活度，计算时常用H+浓度pH是土壤酸的强度因素，也是分类的依据之一：pH作用：表征土壤溶液呈现出酸度的大小。,第二节土壤酸度的测定及石灰需用量的计算,一、土壤pH（活性酸）的测定测定方法及影响因素：一般用电位法（pH计）影响因素：1.液土比例：液土比越大，H+浓度越小（稀释）。我国常用2.5:1，5:1，10:1，1:1。2.CO2分压水煮沸去除CO23.样品粒径：以酸性土为例，样品越细，测得土样的pH越低，多用1mm或2mm。,4.液接电位（悬液效应）,土壤pH（活性酸）的测定,操作步骤仪器校准测定注释（P165）,二、土壤交换酸的测定（容量指标）土壤用一种盐溶液处理，然后用标准碱滴定滤液中的酸，称总酸度，包括活性酸和潜在酸。BaCl2-TEA法潜在总酸度1N中性NH4OAc交换酸总量1NKCl或0.2MCaCl2盐可提取酸度NaOAc（用于强酸性土，Al3+）土壤水解性总酸度,H+OH-H2O,KCl浸提法交换性酸,二、土壤交换酸的测定（容量指标）NaOAc+H2OHOAc+NaOH,NaOAc浸提法水解性酸,2.石灰需用量测定(P168）0.2MCaCl2中和滴定法将酸性土壤从初始酸度（盐基饱和度）中和到中性（选定的B.S）所需要的石灰量。原理：0.2MCaCl2交换土壤胶