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測(cè)定土壤中陽離子交換量
日期：2024-11-23 03:12
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摘要：
測(cè)定土壤中陽離子交換量
土壤的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質(zhì)所決定，由有機(jī)質(zhì)的交換基與無機(jī)質(zhì)的交換基所構(gòu)成，前者主要是腐殖質(zhì)酸，后者主要是粘土礦物。它們?cè)谕寥乐谢ハ嘟Y(jié)合著，形成了復(fù)雜的有機(jī)無機(jī)膠質(zhì)復(fù)合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基(K+、Na+、Ca++、Mg++)和水解性酸，兩者的總和即為陽離子交換量。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中陽離子起等量交換作用。
陽離子交換量的大小，可以作為評(píng)價(jià)土壤保水保肥能力的指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一。正確測(cè)定土壤中陽離子交換量可以提供土壤保養(yǎng)的依據(jù)。測(cè)量土壤陽離子交換量的方法有若干種，這里只介紹一種不僅適用于中性、酸性土壤，并且適用于石灰性土壤陽離子交換量測(cè)定的EDTA—銨鹽快速法。
方法原理: 采用0.005mol/LEDTA與1mol/L的醋酸銨混合液作為交換劑，在適宜的pH條件下(酸性土壤pH7.0，石灰性土壤pH8.5)，這種交換絡(luò)合劑可以與二價(jià)鈣離子、鎂離子和三價(jià)鐵離子、鋁離子進(jìn)行交換，并在瞬間即形成為電離度極小而穩(wěn)定性較大的絡(luò)合物，不會(huì)破壞土壤膠體，加快了二價(jià)以上金屬離子的交換速度。同時(shí)由于醋酸緩沖劑的存在，對(duì)于交換性氫和一價(jià)金屬離子也能交換完全，形成銨質(zhì)土，再用95%酒精洗去過剩的銨鹽，用蒸餾法測(cè)定交換量。對(duì)于酸性土壤的交換液，同時(shí)可以用作為交換性鹽基組成的待測(cè)液用。
主要儀器 架盤天平(500g)、定氮裝置、開氏瓶(150ml)、電動(dòng)離心機(jī)(轉(zhuǎn)速3000—4000轉(zhuǎn)/分)；離心管(100ml)；帶橡頭玻璃棒、電子天平(1/100)。
試劑 (1)0.005mol/LEDTA與1mol/L醋酸銨混合液：稱取化學(xué)純醋酸銨77.09克及EDTA1.461克，加水溶解后一起冼入1000ml容量瓶中，再加蒸溜水至900ml左右，以1：1氫氧化銨和稀醋酸調(diào)至pH至7.0或pH8.5，然后再定容到刻度，即用同樣方法分別配成兩種不同酸度的混合液，備用。其中pH7.0的混合液用于中性和酸性土壤的提取，pH8.5的混合液僅適用于石灰性土壤的提取用。
(2)95%酒精。工業(yè)用，應(yīng)無銨離子反應(yīng)。
(3)2%硼酸溶液：稱取20g硼酸，用熱蒸餾水(60℃)溶解，冷卻后稀釋至1000ml，*后用稀鹽酸或稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4.5(定氮混合指示劑顯酒紅色)。
(4)定氮混合指示劑：分別稱取0.1克甲基紅和0.5克溴甲酚綠指示劑，放于瑪瑙研缽中，并用100ml95%酒精研磨溶解。此液應(yīng)用稀鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4.5。
(5)納氏試劑(定性檢查用)：稱氫氧化鈉134克溶于460ml蒸餾水中；稱取碘化鉀20克溶于50ml蒸餾水中，加碘化汞使溶液至飽和狀態(tài)(大約32克左右)。然后將以上兩種溶液混合即可。
(6)0.05mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：取濃鹽酸4.17ml,用水稀釋至1000ml，用硼酸標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。
(7)氧化鎂(固體)：在高溫電爐中經(jīng)500—600℃灼燒半小時(shí)，使氧化鎂中可能存在的碳酸鎂轉(zhuǎn)化為氧化鎂，提高其利用率，同時(shí)防止蒸餾時(shí)大量氣泡發(fā)生。
(8)液態(tài)或固態(tài)石蠟
操作步驟 稱取通過60目篩的風(fēng)干土樣1.××克(**到0.01g)，有機(jī)質(zhì)含量少的土樣可稱2—5克，將其小心放入100ml離心管中。沿管壁加入少量EDTA—醋酸銨混合液，用帶橡皮頭玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁箻悠放c交換劑混合，直到整個(gè)樣品呈均勻的泥漿狀態(tài)。再加交換劑使總體積達(dá)80ml左右，再攪拌1—2分鐘，然后洗凈帶橡皮頭的玻璃棒。
將離心管在粗天平上成對(duì)平衡，對(duì)稱放入離心機(jī)中離心3—5分鐘，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分左右，棄去離心管中的清液。然后將載土的離心管管口向下用自來水沖洗外部，用不含銨離子的95%酒精如前攪拌樣品，洗去過剩的銨鹽，洗至無銨離子反應(yīng)為止。
*后用自來水沖洗管外壁后，在管內(nèi)放入少量自來水，用帶橡皮頭玻璃棒攪成糊狀，并洗入150ml開氏瓶中，洗入體積控制在80—100ml左右，其中加2ml液狀石蠟(或取2克固體石蠟)、1克左右氧化鎂。然后在定氮儀進(jìn)行蒸餾，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。
結(jié)果計(jì)算
陽離子交換量(cmol/kg土)＝M×(V-V0)/樣品重
式中：V—滴定待測(cè)液所消耗鹽酸毫升數(shù)。
V0—滴定空白所消耗鹽酸毫升數(shù)。
M—鹽酸的摩爾濃度
樣品重—烘干土樣質(zhì)量。
陽離子交換量的大小，可以作為評(píng)價(jià)土壤保水保肥能力的指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一。正確測(cè)定土壤中陽離子交換量可以提供土壤保養(yǎng)的依據(jù)。測(cè)量土壤陽離子交換量的方法有若干種，這里只介紹一種不僅適用于中性、酸性土壤，并且適用于石灰性土壤陽離子交換量測(cè)定的EDTA—銨鹽快速法。
方法原理: 采用0.005mol/LEDTA與1mol/L的醋酸銨混合液作為交換劑，在適宜的pH條件下(酸性土壤pH7.0，石灰性土壤pH8.5)，這種交換絡(luò)合劑可以與二價(jià)鈣離子、鎂離子和三價(jià)鐵離子、鋁離子進(jìn)行交換，并在瞬間即形成為電離度極小而穩(wěn)定性較大的絡(luò)合物，不會(huì)破壞土壤膠體，加快了二價(jià)以上金屬離子的交換速度。同時(shí)由于醋酸緩沖劑的存在，對(duì)于交換性氫和一價(jià)金屬離子也能交換完全，形成銨質(zhì)土，再用95%酒精洗去過剩的銨鹽，用蒸餾法測(cè)定交換量。對(duì)于酸性土壤的交換液，同時(shí)可以用作為交換性鹽基組成的待測(cè)液用。
主要儀器 架盤天平(500g)、定氮裝置、開氏瓶(150ml)、電動(dòng)離心機(jī)(轉(zhuǎn)速3000—4000轉(zhuǎn)/分)；離心管(100ml)；帶橡頭玻璃棒、電子天平(1/100)。
試劑 (1)0.005mol/LEDTA與1mol/L醋酸銨混合液：稱取化學(xué)純醋酸銨77.09克及EDTA1.461克，加水溶解后一起冼入1000ml容量瓶中，再加蒸溜水至900ml左右，以1：1氫氧化銨和稀醋酸調(diào)至pH至7.0或pH8.5，然后再定容到刻度，即用同樣方法分別配成兩種不同酸度的混合液，備用。其中pH7.0的混合液用于中性和酸性土壤的提取，pH8.5的混合液僅適用于石灰性土壤的提取用。
(2)95%酒精。工業(yè)用，應(yīng)無銨離子反應(yīng)。
(3)2%硼酸溶液：稱取20g硼酸，用熱蒸餾水(60℃)溶解，冷卻后稀釋至1000ml，*后用稀鹽酸或稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4.5(定氮混合指示劑顯酒紅色)。
(4)定氮混合指示劑：分別稱取0.1克甲基紅和0.5克溴甲酚綠指示劑，放于瑪瑙研缽中，并用100ml95%酒精研磨溶解。此液應(yīng)用稀鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至4.5。
(5)納氏試劑(定性檢查用)：稱氫氧化鈉134克溶于460ml蒸餾水中；稱取碘化鉀20克溶于50ml蒸餾水中，加碘化汞使溶液至飽和狀態(tài)(大約32克左右)。然后將以上兩種溶液混合即可。
(6)0.05mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：取濃鹽酸4.17ml,用水稀釋至1000ml，用硼酸標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。
(7)氧化鎂(固體)：在高溫電爐中經(jīng)500—600℃灼燒半小時(shí)，使氧化鎂中可能存在的碳酸鎂轉(zhuǎn)化為氧化鎂，提高其利用率，同時(shí)防止蒸餾時(shí)大量氣泡發(fā)生。
(8)液態(tài)或固態(tài)石蠟
操作步驟 稱取通過60目篩的風(fēng)干土樣1.××克(**到0.01g)，有機(jī)質(zhì)含量少的土樣可稱2—5克，將其小心放入100ml離心管中。沿管壁加入少量EDTA—醋酸銨混合液，用帶橡皮頭玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁箻悠放c交換劑混合，直到整個(gè)樣品呈均勻的泥漿狀態(tài)。再加交換劑使總體積達(dá)80ml左右，再攪拌1—2分鐘，然后洗凈帶橡皮頭的玻璃棒。
將離心管在粗天平上成對(duì)平衡，對(duì)稱放入離心機(jī)中離心3—5分鐘，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分左右，棄去離心管中的清液。然后將載土的離心管管口向下用自來水沖洗外部，用不含銨離子的95%酒精如前攪拌樣品，洗去過剩的銨鹽，洗至無銨離子反應(yīng)為止。
*后用自來水沖洗管外壁后，在管內(nèi)放入少量自來水，用帶橡皮頭玻璃棒攪成糊狀，并洗入150ml開氏瓶中，洗入體積控制在80—100ml左右，其中加2ml液狀石蠟(或取2克固體石蠟)、1克左右氧化鎂。然后在定氮儀進(jìn)行蒸餾，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。
結(jié)果計(jì)算
陽離子交換量(cmol/kg土)＝M×(V-V0)/樣品重
式中：V—滴定待測(cè)液所消耗鹽酸毫升數(shù)。
V0—滴定空白所消耗鹽酸毫升數(shù)。
M—鹽酸的摩爾濃度
樣品重—烘干土樣質(zhì)量。
