土壤陽離子交換量方法改進(jìn)

＊?jiǎng)@ 張寧 姚然 劉俊妙

（河北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心 河北 071000）

土壤陽離子交換量是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量。土壤陽離子交換量可作為評(píng)價(jià)土壤保水保肥能力、緩沖能力的重要指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一[1]。

目前測定土壤中陽離子交換量的分析方法有乙酸銨交換法[2]、氯化銨-乙酸銨交換法[3]、乙酸鈣交換法[4]、氯化鋇-硫酸鎂強(qiáng)迫交換法[5]、三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法[6]等。中性乙酸銨法也是我國土壤和農(nóng)化實(shí)驗(yàn)室所采用的常規(guī)分析方法，石灰性土壤目前應(yīng)用的較多、而且認(rèn)為較好的是氯化銨-乙酸銨法，其測定結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定、重現(xiàn)性好。但是樣品交換和清洗過程要多次攪拌處理，耗時(shí)長，交換不完全或乙酸銨殘留，導(dǎo)致滴定結(jié)果不準(zhǔn)確[7-9]。

土壤根據(jù)pH值不同可分為強(qiáng)酸性、酸性、中性、堿性、強(qiáng)堿性，pH＜7.5按酸性處理，pH＞7.5按堿性處理。此次研究用電動(dòng)攪拌裝置和凱氏定氮儀滴定對(duì)國家土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和江蘇、安徽、福建、貴州、沈陽、山東，陜西地區(qū)農(nóng)用地土壤可提取態(tài)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)陽離子交換量值進(jìn)行比對(duì)分析。

1.原理

酸性及中性土壤NY/T295-1995和LY/T1243-1999的處理方法相同，用1mol/L乙酸銨溶液（pH7.0）反復(fù)處理土壤，使土壤成為銨離子飽和土。過量的乙酸銨用95%乙醇洗去，然后加氧化鎂，用定氮蒸餾的方法進(jìn)行蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，以標(biāo)準(zhǔn)酸液滴定，根據(jù)氨離子的量計(jì)算土壤陽離子交換量。

堿性土壤NY/T1121.5-2006是先用鹽酸置換土壤中的交換性鹽，形成氫飽和土壤，用乙醇洗掉多余鹽酸，再用1mol/L乙酸鈣交換其中的氫離子，形成的乙酸用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。LY/T1243-1999是先用1mol/L氯化銨溶液加熱處理樣品，分解出去碳酸鈣，后用1mol/L乙酸銨交換法測定土壤陽離子交換量。

2.主要儀器和試劑

(1)主要儀器

電動(dòng)離心機(jī)（北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司）、凱氏定氮儀（山東海能儀器股份有限公司）、電熱板（天津拓至明實(shí)驗(yàn)開發(fā)有限公司）、電動(dòng)攪拌裝置（自動(dòng)升降可調(diào)轉(zhuǎn)速可同時(shí)攪拌8個(gè)樣品）、分析天平。

(2)主要試劑

①LY/T1243-1999

1mol/L乙酸銨溶液（pH=7）：稱取77.09g乙酸銨用水溶解至1L、95%乙醇、輕質(zhì)氧化鎂、20g/L硼酸溶液、甲基紅-溴甲酚混合指示劑、0.05mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

②NY/T295-1995、NY/T1121.5-2006

0.5mol/L乙酸鈣溶液（pH=8.2）、0.25mol/L和0.05mol/L鹽酸溶液、40%乙醇溶液、pH10.0緩沖溶液、2mol/L氫氧化鈉溶液和0.02mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞指示劑、硝酸銀指示劑。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)中酸性土壤

①稱取5.00g風(fēng)干樣，加入50mL1mol/L乙酸銨溶液，用攪拌裝置攪拌成泥漿狀態(tài)。

②離心5min，轉(zhuǎn)速4000r/min，清液棄去重復(fù)5次。

③加入乙醇50mL，攪拌成為泥漿狀態(tài)，并充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

④離心5min，轉(zhuǎn)速4000r/min，乙醇溶液棄去重復(fù)4次，檢查銨離子。

⑤加少量水?dāng)嚢璩赡酀{狀，洗入定氮儀消化管中，加1g氧化鎂，蒸餾5min，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

式中：CEC-陽離子交換量cmol(+)/kg；C-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL；V0-空白試驗(yàn)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL。

(2)堿性土壤

①氯化銨-乙酸銨交換法

A.稱取風(fēng)干樣品5.00g于150℃燒杯中，加入1mol/L氯化銨溶液，蓋上表面皿，低溫160℃煮沸，直到無氨味為止。

B.樣品用1mol/L氯化銨溶液轉(zhuǎn)移至離心管，平衡離心5min，棄去清液。

C.加入1mol/L乙酸銨溶液50ml，用攪拌裝置攪拌至泥漿狀，離心，重復(fù)2次。

D.加入95%乙醇溶液50ml，用攪拌裝置攪拌至泥漿狀，離心，重復(fù)4次。

E.加少量水并攪拌成泥漿狀，洗入定氮儀消化管中，加入1g氧化鎂，蒸餾5min。

H.結(jié)果計(jì)算與中酸性土壤的計(jì)算一樣。

②乙酸鈣交換法

操作過程與NY/T1121.5-2006相同，攪拌改為自動(dòng)裝置攪拌。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按酸性和堿性對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)6次平行測定，計(jì)算精密度和準(zhǔn)確度，結(jié)果見表1。

表1 精密度和準(zhǔn)確度

由上述5組樣品的結(jié)果可以看出，改進(jìn)后方法的精密度和準(zhǔn)確度都能滿足實(shí)驗(yàn)要求，適合土壤陽離子交換量的測定。

5.定值樣品實(shí)測分析

對(duì)農(nóng)用地土壤可提取態(tài)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)陽離子交換量改進(jìn)前后測定結(jié)果進(jìn)行比較見表2。

表2 樣品分析結(jié)果比對(duì)

由6次測定的結(jié)果可以看出，改進(jìn)后的方法測定結(jié)果與改進(jìn)前測定無差異。

方法改進(jìn)前后，中酸性土壤完成35個(gè)樣品測試用時(shí)統(tǒng)計(jì)見表3；堿性土壤用乙酸鈣交換法完成30個(gè)樣品測試用時(shí)見表4；堿性土壤用綠化銨-乙酸銨交換法完成30個(gè)樣品測試用時(shí)統(tǒng)計(jì)見表5。

表3 酸性土壤用時(shí)統(tǒng)計(jì)

表4 堿性土壤乙酸鈣交換法用時(shí)統(tǒng)計(jì)

表5 堿性土壤氯化銨-乙酸銨交換法用時(shí)統(tǒng)計(jì)

6.結(jié)語

電動(dòng)攪拌裝置的使用對(duì)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的陽離子交換量的測定方法有極大的優(yōu)化，工作效率大幅度提高，勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低，工作周期大幅度縮短4倍，凱氏定氮儀的使用也極大的縮短了滴定用時(shí)，提高了方法精密度，減少了傳統(tǒng)滴定法系統(tǒng)誤差。