土壤有机质测定.doc

1、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：2K2Cr2O78H 2SO4+3C2K 2SO4+2Cr2（SO 4） 3+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4K 2SO4+Cr2（SO 4） 3+3Fe2（SO 4） 3+7H20在 1mol

2、L-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

3、的标准电位（E 0） ，邻啡罗啉（E 0=1.11V） ，2- 羧基代二苯胺（E 0=1.08V） ，以上两种氧化还原指示剂的标准电位（E 0） ，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（C 2H8N2）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：（C 12H8N2） 3Fe3+e （C 12H8N2） 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

4、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（E 0）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（PO 4）34 32Fe3+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

5、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（K 2Cr2O7，GB642-77，分析纯）39.2245g 溶于水中，定容于 1000ml 容量瓶中。（2）H 2SO4。浓硫酸（H 2SO4，GB625-77，分析纯） 。（3）0.2molL -1FeSO4 溶液。称取硫酸亚铁（Fe

6、SO 47H2O，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

7、，放置澄清或过滤，用其清液。（5）Ag 2SO4。硫酸银（Ag 2SO4，HG3-945-76，分析纯） ，研成粉末。（6）SiO 2。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

8、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（1/2H 2SO4）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

9、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（V 0） ，取其平均值。5.2.1.5 结果计算土壤有机碳（gkg -1）= 10.310)(50kmVc式中：c 0.8000 molL-1 (1/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度；5重

10、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

11、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） 。Ag 2SO4 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+2Cr 3+3Cl2+7H2O2Cr2O72-+3C+16H+4Cr 3+3CO2+8

12、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）12)(1kgCl含 量土 壤此校正系数在 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

13、 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

14、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- K 2Cr2O7 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)

15、；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0.4 0.5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

16、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

17、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)= 10W.81.7240.3v)mol-( 式中：V 0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

18、 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

19、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（1/2H 2SO4） 。（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

20、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（FeSO 4）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

21、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-1FeSO4 标准溶液滴定之，其终点为灰绿色。或加 34 滴邻啡罗啉指示剂，用 0.5molL-1FeSO4 标准溶液滴定至近终点时溶液颜色由绿变成暗绿色，逐渐加入 FeSO4 直至生成砖红色为止。用同样的方法做空白测定（即不加土样） 。如果 K2Cr2O7 被还原的量超过 75%，则须用更少的土壤重做。5.2.3.4 结果计算土壤有机碳（gkg -1）= 103.10)(30 烘 干 土 重Vc土壤有机质（gkg -1）=土壤有机碳（ gkg-1）1.724式中：1.33为氧化校正系数；c为 0.5molL-1FeSO4 标准溶液的浓度；其他各代号和数字的意义同 5.2.1.6。注释：注 1.泥碳称 0.05g，土壤有机质含量低于 10gkg-1 者称 2.0g。