请问哪位牛人知道最新的测定土壤沉积物中全硫的方法 ,谢谢了
小的知道一个,用燃烧碘量法测土壤全硫。方法原理:土样在1250摄氏度的管式高温电炉通入空气进行燃烧,使样品中的有机硫或硫酸盐中的硫形成二氧化硫逸出,以稀盐酸溶液吸收成亚硫酸,用标准碘酸钾溶液滴定,终点是生成的碘分子与指示剂淀粉形成蓝色吸附物质,从而计算出土壤全硫含量。但是用的仪器不好找。
定土壤中可溶性盐分的意义是:,为土壤盐分的预测,以便采取有力措施,保证作物正常生长;治理盐渍土的措施所产生的效果;土壤含盐量及其组成,进行盐渍土分类,并进行合理规划,以达到合理种植、合理灌溉及合理排水的目的;进行灌溉水的品质鉴定,测定灌溉水中的盐分含量,以便合理利用水利资源,开垦荒地,防止土壤盐渍化。
土壤是地球陆地的表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成的。
土壤是陆地上具有肥力并能生长植物的疏松表层。
植物生长是以土壤为基础的,土壤可溶性盐分又称为“土壤水溶性盐分”,是盐碱土的一个重要属性,土壤中同一浓度的不同盐分,对不同作物的危害程度也不一样。通过测定土壤中的可溶性盐分,可以有效的区分不同植物所需盐分的比重,有效施肥,有针对性的促进作物生长。
土壤可溶性盐soil solLhle salts土壤中可溶于弱酸、弱碱或水中的盐类。通常是指水溶性盐类,为钙、镁、钠、钾的硫酸盐、盐酸盐、碳酸盐或酸性碳酸盐。其总含量超过Q . 1'3}或11.2%时,即形成盐化上坡。
土地盐渍化监测
土壤盐渍化是土壤退化的主要类型之一,是自然和人为因素综合作用所带来的全球性环境问题。土壤盐渍化所带来的土壤表层盐分集聚,对土壤结构和土壤菌落产生直接影响,从而抑制植物的生长,严重制约农业生产和生态环境的可持续发展。 盐渍土是重要的后备土地资源,盐渍土监测是治理利用补充耕地,缓和人地关系、保障国家粮食安全的重要途径。
及时掌握区域土壤盐渍化的时空动态变化特征,对于科学治理利用盐渍土资源,提高土地生产力和加强生态保护具有重要意义。中科检测开展土壤盐渍化监测与评价工作,并编制对合规报告。
土壤盐渍化分等级:
非盐渍化土、轻度盐渍化土、中度盐渍化土、重度盐渍化土、盐土
土壤盐渍化检测单位:
中科检测
土壤盐渍化检测相关检测标准:
滨海土壤盐渍化监测与评价技术规程
NY/T 1121.1-2006 土壤检测第 1 部分:土壤样品的采集、处理和贮存
NY/T 1121.16-2006 土壤检测第 16 部分:土壤水溶性盐总量的测定
NY/T 1121.17-2006 土壤检测第 17 部分:土壤氯离子含量的测定
NY/T 1121.18-2006 土壤检测第 18 部分:土壤硫酸根离子含量的测、
土壤盐渍化监测
参考来源:土壤盐渍化监测
硫酸根,也可称为硫酸根离子,化学式为SO₄²¯,根价为-2价。SO₄²¯离子中,S原子采用sp3杂化,离子呈正四面体结构,硫原子位于正四面体体心,4个氧原子位于正四面体四个顶点。硫氧键键长为149pm,有很大程度的双键性质。4个氧原子与硫原子之间的键完全一样。 存在于硫酸,硫酸盐、硫酸酸式盐等的固体及水溶液中。
【离子结构】硫酸根是一个硫原子和四个氧原子通过共价键连接形成的四面体结构,硫原子以sp3杂化轨道成键,硫原子位于四面体的中心位置上,而四个氧原子则位于它的四个顶点,一组S-O-S键的键角为109°28',S-O键的键长为1.49pm。因硫酸根得到两个电子才形成稳定的结构,因此带负电,且很容易与金属离子或铵根结合,产生离子键而稳定下来。
硫酸根离子的结构:“SO₄²¯离子呈正四面体结构,其中S-O键键长为149pm,有很大程度的双键性质。4个氧原子与硫原子之间的键完全一样。
硫酸根遇高温会分解为二氧化硫和氧。因此煤在燃烧前都要经过总硫含量测定,以减少有害气体的排放。
一般硫酸盐都易溶于水。硫酸银略溶,碱土金属(除铍、镁外)和铅的硫酸盐微溶。可溶性硫酸盐从溶液中析出的晶体常常带有结晶水如五水合硫酸铜(胆矾)、七水合硫酸亚铁(绿矾)等。除碱金属和碱土金属外,其他硫酸盐都有不同程度的水解作用。
1、在水中溶解的硫酸根离子是由于硫酸或可溶性硫酸盐溶于水产生的。硫酸为强电解质,溶于水会完全电离,产生两个氢离子和一个硫酸根离子。
2、亚硫酸根离子被氧化或三氧化硫溶于水也会产生硫酸根。
3、含硫氨基酸经过氧化分解也会生成硫酸根,且半胱氨酸代谢是人体内硫酸根的主要来源。
硫酸根与金属钡离子结合会产生硫酸钡白色沉淀,但有许多不溶性钡盐也为白色,但它们多溶于酸,而硫酸钡不溶于酸。因此检验硫酸根离子时,通常先使用盐酸(不能用硝酸,因为硝酸有强氧化性,会使亚硫酸根氧化为硫酸根)使实验环境酸化,排除碳酸根的干扰,然后加入可溶钡盐,如氯化钡,以此确定液体是否含有硫酸根离子。同时要注意到:必须先加入盐酸,后加入氯化钡,否则易受银离子干扰,产生白色沉淀,影响检验。所以应当:
(1)加入盐酸,然后滤去沉淀;
(2)加入氯化钡,观察是否有白色沉淀。
生成的白色沉淀中滴加稀硝酸,若白色沉淀不溶解,则更能说明含硫酸根离子。
Ba2⁺ + SO₄2⁻ = BaSO₄↓
如果溶液中有碳酸根离子,检验硫酸根离子的时候就会受到干扰:
Ba2⁺ + CO₃2⁻ = BaCO₃↓。
碳酸钡溶于稀盐酸:
BaCO3 + 2H⁺ =Ba2++ H₂O+CO₂↑
所以我们要在试液中加入盐酸,把它酸化,排除碳酸根干扰,再加氯化钡溶液,如果产生白色硫酸钡沉淀,则说明溶液中含有硫酸根离子。
硫酸盐十分常见,且在其固体盐中出现的这个离子常常携带阴离子结晶水,这是由于水分子通过氢键和上面的氧原子相连。
硫酸钾是常见的钾肥。
硫酸铵俗称硫铵,是常见的铵态氮肥,注意不要与碱性质一起施用,否则会放出氨气,降低肥效。
硫酸钡又称钡餐,不溶于水,也不溶于酸,不能被人体吸收,不显毒性,在医学上可以用于消化系统的X光检查;硫酸钡还是一种很好的防护涂料。
硫酸铜晶体俗称胆矾,溶液为蓝色,可以用于配制农药波尔多液。
无水硫酸铜可以用于吸水或检验水的存在。
二水合硫酸钙俗称石膏,在医学上可以用于固定,也用于进行家居装潢,制造混凝土时也可以使用它控制凝固时间。
十二水合硫酸铝钾俗称明矾,生活中常用于净水。
希望我能帮助你解疑释惑。
土壤养分:土壤铵态氮、土壤有效磷、土壤速效钾、土壤硝态氮、土壤水解氮、土壤全氮、土壤全磷、土壤全钾、土壤有机质(丘林法)、土壤有机质(浸提法)、PH值、含盐量、水分。
土壤中微量元素:土壤钙、土壤镁、土壤硫、土壤硅、土壤硼、土壤铁、土壤铜、土壤锰、土壤锌、土壤氯。
鲜作物营养:作物硝态氮、作物铵态氮、作物磷、作物钾;作物中微量元素:作物钙、作物镁、作物硫、作物硅、作物硼、作物铁、作物铜、作物锰、作物锌、作物氯;作物中硝酸盐、亚硝酸盐。
(一)学习测定铜的技术;
(二)掌握原子吸收分光光度法的原理。
二、 实验意义:
土壤是植物生长的基地,是动物、人类赖以生存的物质基础,因此,土壤质量的优劣直接影响人类的生产、生活和发展。但由于近些年人们不合理地施用农药、进行污水灌溉等致使各类污染物质通过多种渠道进入土壤。当污染物进入土壤的数量超过土壤自净能力时,将导致土壤质量下降,甚至恶化,影响土壤的生产能力。此外,通过地下渗漏、地表径流还将污染地下水和地表水。
我国土壤常规监测项目中,金属化合物有镉、铬、铜、汞、铅、铜;非金属无机化合物有砷、氰化物、氟化物、硫化物等;有机化合物有苯并(a)芘、三氯乙醛、油类、挥发酚、DDT、六六六等。
地壳中铜的平均含量约为70mg/kg;全球土壤中铜的含量范围一般在2—100mg/kg之间,平均含量为20mg/kg;我国土壤中铜的含量在3—300mg/kg之间,平均含量为22mg/kg。土壤的铜含量常常与其母质来源和抗风化能力有关,因此也与土壤质地间接相关。土壤中的铜大部分来自含铜矿物——孔雀石、黄铜矿及含铜砂岩等。一般情况下,基性岩发育的土壤,其含铜量多于酸性岩发育的土壤,沉积岩中以砂岩含铜最低。各类土壤的含铜量按多少排列如下:砂姜黑土(25.49mg/kg)>潮土(22.48mg/kg)>褐土(22.18mg/kg)>盐碱土(18.78mg/kg)>棕壤(17.81mg/kg)>黄棕壤(15.58mg/kg)>风沙土(8.44mg/kg)。
我国土壤表层或耕层中铜含量的背景值范围为7.3—55.1mg/kg(不同地区有不同的背景值)。土壤中铜的环境质量标准见表一,卫生标准见表二。
表一 土壤中铜的环境质量标准值(GB15618—1995)单位:mg/kg
级别 一级 二级 三级
土壤pH值 自然背景 <6.5 6.5~7.5 >7.5 >6.5
农田等≤ 35 50 100 100 400
果园 ≤ — 150 200 200 400
表二 土壤中铜的卫生标准(GB11728—89)
土壤中铜的阳离子交换量(毫克当量/100g干土) <10 10—20 >20
土壤中的最高容许浓度(mg/kg) 50 150 300
三、实验方法和原理:
(一)方法
土壤污染监测的常用方法有:
重量法——适用于测定土壤水分;
容量法——适用于浸出物中含量较高的成分如Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等测定;
气相色谱法——适用于有机氯、有机磷及有机汞等农药的测定;
分光光度法(AAS、AES、AFS)——适用于重金属如Cu、Cd、Cr、Pb、Hg、Zn等组分的测定。
(二)原理
土壤样品用HNO3—HF—HClO4混酸体系消化后,将消化液直接喷入空气—乙炔火焰。在火焰中形成的铜的基态原子蒸汽对光源发射的特征电磁辐射产生吸收。测得试液吸光度扣除全程序空白吸光度,从标准曲线查得铜的含量。计算土壤中铜的含量。
注:该方法的检出限为1mg/kg。
四、实验仪器和试剂:
(一)仪器
原子吸收分光光度计,空气—乙炔火焰原子化器,铜空心阴极灯。
1.工作条件
测定波长:324.8nm;
通带宽度:1.3nm;
灯电流:7.5mA;
火焰类型:空气-乙炔,氧化型,蓝色火焰。
2.主要性能参数
灵敏度:0.1mg/L;
检出限:0.01mg/L;
适测浓度范围:0.2—10mg/L。
注:不同仪器其灵敏度和检出限有差异。
(二)试剂
1.硝酸:优级纯;
2.氢氟酸:优级纯;
3.高氯酸:优级纯;
4.铜标准溶液:市售标准液。一周前仪器分析实验课上配好的浓度分别为1mg/L、3mg/L、5mg/L的标准溶液及空白样。注:具体配制方法见上次的实验报告。
五、 实验步骤和注意事项:
(一)土壤样品的预处理
1.把课前采集的土样均匀地摊开在一张比较厚的牛皮纸上;
2.挑出其中的动植物残渣及难以研磨碎的石块;
3.用四分法弃取土壤(留下四分之一);
4.用筛子(尼龙筛网为100目)和研钵(白陶瓷制)对留下的土样进行反复的过筛—研磨,直至几乎全部过筛。
(二)土壤试液的制备
1.称取约0.5g土样于25mL聚四氟乙烯坩埚(高温消化罐)中,用少许水润湿;
2.加入15mLHNO3,在电热板上加热消化至溶解物剩余约5mL;
3.再加入5mLHF,加热分解SiO2及胶态硅酸盐;
4.最后加入5mLHClO4,加热至消解物呈淡黄色;
5.打开盖,先蒸至近干,然后取下冷却;
6.加入(1:5)HNO31mL微热溶解残渣,移入10mL容量瓶中定容。
注:制备土壤试液的同时进行全程序试剂空白实验。
(三)标准曲线的绘制
直接吸取一周前仪器分析实验课上配好的浓度分别为1mg/L、3mg/L、5mg/L的标准溶液及空白样,测其吸光度,绘制标准曲线。
注:详细步骤见上次的实验报告。
(四)土壤样品的测定
本实验采用标准曲线法,按绘制标准曲线条件测定试样溶液的吸光度,扣除全程序空白吸光度,从标准曲线上查得并计算铜的含量:
铜(mg/kg)=m/W
式中:m——从标准曲线上查得的铜的含量(0.61g/L×10mL=6.1μg);
W——称量土样干重量(0.4992g)。
结果:铜(mg/kg)=6.1μg/0.4992g=12.22mg/kg。
(五)注意事项
1.进行过筛—研磨,一定要有耐心,直至土壤颗粒几乎全部过筛;
2.有少量细砂吸附在筛网上,千万不能用毛刷刮蹭筛网(只用其轻掸),否则会破坏网眼大小,造成筛网报废;
3.高氯酸、氢氟酸的纯度对空白值的影响很大,直接关系到测定结果的准确度,因此必须注意全过程空白值的扣除,并尽量减少加入量以降低空白值;
4.土壤试液在加热蒸干时温度不要超过200℃,否则无水HClO4受热后会发生爆炸;
5.土样消化过程中,最后除去HClO4时必须防止将溶液蒸干,不慎蒸干时,Fe、Al盐可能形成难溶的氧化物而包藏铜,使结果偏低。
六、 实验数据记录
七、 实验讨论和体会:
在星期三做完这个实验后,我并不认为已经结束了实验,因为我对这个实验的思考并未结束。实事求是地说,我们的这个利用火焰原子吸收分光光度法对铜的测定实验并不是很成功,这与我们初次尝试、缺乏经验有关。然而,这个实验的操作过程的繁多,也就是方法上的不完善处,也是我们实验不很成功的“致命伤”!
首先,样品制备大都采用全量消解法。该方法操作过程繁多,消解不完全,待测成分易损失,准确度不易把握。实验中如果任一处环节出现偏差都会对测量结果产生影响。其次,由于土壤中可能含有有机质和植物纤维的影响,使消解往往不完全、待测成分易损失、试剂消耗量很大及产生对操作人员有害的酸气等。
于是,我针对测定土壤中铜的含量的实验缺点,进行了调查研究,总结其它实验方法的优缺点,集合其长处,提出了自己的一套方法,以供老师同学参考。该方法具有方法简单、引入干扰少、提取率高等优点,也具有很好的经济效益与环境效益。
关于消化方法的探讨:
经过调查,土壤中铜的环境样品,组分复杂,测定难度较大。而测定准确与否,在一定程度上取决于样品的消化方法。
(1)按标准所述准确称取0.45—0.50g (准确度至0.0002g)试样于25mL 聚四氟乙烯消化罐中。在实际试验中可以称取0.60—1.00g (准确度至0.0002g) 试样于50mL 聚四氟乙烯消化罐 。之所以称量数量较试验规程较多,是为了提高样品测定时的灵敏度。
(2)整个样品的消解过程, 对温度的控制是严格的, 它直接影响着土壤消解能否达到要求。根据经验, 试样开始加入硝酸20mL ,高氯酸8mL ,氢氟酸8mL 后,中温加热,温度必须控制在低于400°C。温度过高,可使聚四氟乙烯熔化温度过高,不利于消解除硅。
(3)在整个消解过程中, 先后加入硝酸20mL 、高氯酸5mL、氢氟酸5mL 后,就立即加热了,而在实际操作中加入三种混合酸后,盖严,轻轻摇动,使之混匀,有利于充分溶解。在加热一段时间后,打开杯盖,以取得良好效果。为了防止飞溅,应该注意经常摇动烧杯。由于土壤种类较多,所含有机质差异较大,在消解时,注意观察各种酸的用量,可视消解情况酌情增减。土壤消解液应呈白色或淡黄色(含铁量高的土壤呈现黄色) ,但没有明显沉淀物存在。
(4)在温度控制的同时, 应注意对时间的控制问题。温度过高, 时间则相应缩短, 否则加热时间过长造成消解样品焦糊,使测定结果偏低。
(5)一个不能不提的问题:市售的氢氟酸含有杂质(如上海某试剂厂生产的优级纯氢氟酸中铜的杂质含量相当高),故造成校准曲线高浓度点弯曲,而且在消化过程中酸的消耗量大,消化时间长,试样易玷污,在高氯酸冒烟赶F-的操作中,时间不易控制,时间的不够或过长均将直接导致土壤中铜测定结果的偏高或偏低。所以,我个人认为,在样品消解的方法中避免HF的使用是上策,另外,HF还有毒,有腐蚀性,太危险!
仪器测定过程中的问题探讨:
(1)仪器开、关机时必须严格遵守操作规程。空心阴极灯预热30 分钟, 为了输送给放大系统足够的能量,必须在灯电流、狭缝、光电倍增管负高压三者之间进行合理的调试和区配,以得到最佳选择,一般的灯电流的最佳值,要比理论值大一点。
(2)调节燃气和燃气压力时, 要注意静止状态和气流状态是不同的。一定在燃烧器点火的工作条件下调节,并且在测量过程中, 经常检查设定值是否已经改变。如有变化, 应随时校正,以保持在测量过程中条件的一致性。
(3)毛细管的长度增加会使吸喷试液的阻力增大, 使试液提升量下降;试液放置高度相差5cm ,可导致吸喷试液量10 %的变化, 这对于精确的测量有明显的影响。因此测量时, 每个试样放置的位置高度要保持一致。
(4)温度升高, 试液的粒度下降, 其吸喷试液的提升量增加,同时使雾化效率增大。加热试样,可提高测量的灵敏度。为获得准确一致的测量,应保持试液的温度相同。一般是使试液在室温下放置一定时间,使其于室温达到平衡。
(5)当燃烧器缝口积有盐类或尘土时, 可使火焰变化不规则, 呈锯齿状。应卸下燃烧头, 用刀片刮去淀积的盐块, 最好依次用稀盐酸和蒸馏水彻底清洗。
(6)测定土壤消解液时, 由于土壤含盐类过高会产生背景吸收,使测定结果偏高。因此必须消去背景的吸收。
(7)经过研究,铜的化合物易离解,而且不形成难挥发性化合物,试液中的基体干扰较少。虽然土壤中大量的硅会产生影响,但由于采用了HNO3-HF-HClO4体系分解土样,此时极大部分硅已被除去,所以一般不会产生干扰。
所以,测定土壤中的铜, 只要抓住了以上几个关键环节和改进措施就会使复杂、准确度不易把握的试验变得简单、高准确度!
以上就是我的一点启发!
望采纳
一、土壤酸碱度(pH值)
土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大,我国西北、北方不少土壤pH值大,南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树,而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大,如中性土壤中磷的有效性大;碱性土壤中微量元素(锰、铜、锌等)有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度,积极采取措施,加以调节。
1.电位法
土壤实验室基本上都采用电位法测定土壤pH值,电位法有准确、快速、方便等优点。其基本原理是:用pH计测定土壤悬浊液的pH值时,由于玻璃电极内外溶液H+离子活度的不同产生电位差。
2.比色法
取土壤少许(约黄豆大),弄碎后放在白磁盘中,滴入土壤混合指示剂数滴,到土壤全部湿润,并有少量剩余。震荡磁盘,使指示剂与土壤充分作用,静置1min,和标准比色卡比色,即得出土壤的酸碱度。
3.原位酸碱度传感器法
土壤原位pH测定仪可直接埋入土壤测试,直接读数,非常方便,在指导农业科研及农业生产中起到了非常重要的作用。
二、土壤氧化还原电位(Eh)
土壤氧化还原电位是以电位反映土壤溶液中氧化还原状况的一项指标,用Eh表示,单位为mV。
土壤氧化还原电位的高低,取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度,一般采用铂电极和饱和甘汞电极电位差法进行测定。影响土壤氧化还原电位的主要因素有:①土壤通气性;②土壤水分状况;③植物根系的代谢作用;④土壤中易分解的有机质含量。
旱地土壤的正常Eh为200~750mV,若Eh﹥750mV,则土壤完全处于氧化状态,有机质消耗过快,有些养料由此丧失有效性,应灌水适当降低Eh。若Eh﹤200mV,则表明土壤水分过多,通气不良,应排水或松土以提高其Eh值。
水田土壤Eh变动较大,在淹水期间Eh值可低至-150mV,甚至更低;在排水晒田期间,土壤通气性改善,Eh值可增至500mV以上。一般地说,稻田适宜的Eh值在200~400mV之间,若Eh经常在180mV以下或低于100mV,则水稻分蘖或生长发育受阻。若长期处于-100mV以下,水稻会严重受害甚至死亡,此时应及时排水晒田以提高其Eh值。
1.二电极法
测定氧化还原电位的常用方法是铂电极直接测定法,方法是基于铂电极本身难以腐蚀、溶解,可作为一种电子传导体。当铂电极与介质(土壤、水)接触时,土壤或水中的可溶性氧化剂或还原剂,将从铂电极上接受电子或给予电子,直至在铂电极上建立起一个平衡电位,即该体系的氧化还原电位。由于单个电极电位是无法测得的,故须与另一个电极电位固定的参比电极(饱和甘汞电极)构成电池,用电位计测量电池电动势,然后计算出铂电极上建立的平衡电位,即氧化还原电位Eh值。
2.去极化测定仪法
对复杂的介质,可采用去极化法测定氧化还原电位。可以在较短时间内得到较为精确的结果,用去极化法测得的平衡Eh值,与直接电位法平衡48h后测得的稳定Eh值,差数一般﹤10mV。所以去极化法能缩短测定时间,并有较高的测定精度。
将铂电极接到极化电压的正端(极化电压为600mV或750mV),以银-氯化银电极作为辅助电极,接到电源的负端,阳极极化10 s以上(自由选择)。接着切断极化电源,进行去极,时间在20 s以上(视极化曲线而定),在去极化后监测铂电极的电位(对甘汞电极),对于大多数的测试样品,电极电位E(mV)和去极化时间的对数log t间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化和监测电位。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。
三、土壤阳离子交换量(CEC)
CEC的大小,基本上代表了土壤可能保持的养分数量,即保肥性的高低。阳离子交换量的大小,可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源,是改良土壤和合理施肥的重要依据。
1.乙酸铵交换法
适用于酸性与中性土壤阳离子交换量的测定。原理:用1mol/L乙酸铵溶液(pH7.0)反复处理土壤,使土壤成为铵离子饱和土。过量的乙酸铵用95%乙醇洗去,然后加氧化镁,用定氮蒸馏方法进行蒸馏,蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收,然后用盐酸标准溶液滴定,根据铵离子的量计算土壤阳离子交换量。
2.EDTA——铵盐法
铵盐法不仅适用于中性、酸性土壤,并且适用于石灰性土壤阳离子交换量的测定。采用0.005mol/L EDTA与1mol/L的醋酸铵混合液作为交换剂,在适宜的pH条件下(酸性土壤pH7.0,石灰性土壤pH8.5),这种交换配合剂可以与2价钙离子、镁离子和3价铁离子、铝离子进行交换,并在瞬间即形成电离度极小而稳定性较大的配合物,不会破坏土壤胶体,加快了2价以上金属离子的交换速度。同时由于醋酸缓冲剂的存在,对于交换性氢和1价金属离子也能交换完全,形成铵质土,再用95%酒精洗去过剩的铵盐,用蒸馏法测定交换量。对于酸性土壤的交换液,同时可以用作为交换性盐基组成的待测液用。
3.氯化钡-硫酸强迫交换法
土壤中存在的各种阳离子可被氯化钡(BaCl2)水溶液中的阳离子(Ba2+)等价交换。土壤用BaCl2溶液处理,使之和Ba2+饱和,洗去剩余的BaCl2溶液后,再用强电解质硫酸溶液把交换到土壤中的Ba2+交换下来,由于形成了硫酸钡(BaSO4)沉淀,而且氢离子(H+)的交换吸附能力很强,使交换反应基本趋于完全。这样可以通过计算消耗硫酸的量,计算出阳离子交换量。
四、土壤碱化度(ESP)
土壤的碱化度是用Na+的饱和度来表示,它是指土壤胶体上吸附的交换性Na+占阳离子交换量的百分率。当碱化度达到一定程度时,土壤的理化性质会发生一系列的变化,土壤呈极强的碱性反应pH﹥8.5甚至超过10.0,且土粒分散、湿时泥泞、不透气、不透水、干时硬结、耕性极差,土壤理化性质所发生的这一系列变化称为碱化作用。碱化度是盐碱土分类、利用、改良的重要指标。一般把碱化度﹥20%定为碱土,5%~20%定为碱化土(15%~20%为强碱化土,10%~15%为中度碱化土,5%~10%为轻度碱化土)。
计算公式:
碱化度=(交换性钠/阳离子交换量)× 100%
式中:交换性钠[cmol(Na+)/kg]用乙酸铵-氢氧化钠铵交换-火焰光度法测得;阳离子交换量[cmol(+)/kg]用氯化铵-乙酸铵交换法测得。
五、土壤水溶性全盐量(易溶盐)
土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性,是限制作物生长的障碍因素。我国的盐碱土分布广,面积大,类型多。在干旱、半干旱地区盐渍化土壤,以水溶性的氯化物和硫酸盐为主。滨海地区由于受海水浸渍,生成滨海盐土,所含盐分以氯化物为主。在我国南方(福建、广东、广西等省区)沿海还分布着一种反酸盐土。盐土中含有大量水溶性盐类,影响作物生长,同一浓度的不同盐分危害作物的程度也不一样。盐分中以碳酸钠的危害最大,增加土壤碱度和恶化土壤物理性质,使作物受害。其次是氯化物,氯化物又以MgCl2的毒害作用较大,另外,氯离子和钠离子的作用也不一样。
土壤(及地下水)中水溶性盐的分析,是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一,对于了解盐分对种子发芽和作物生长的影响以及拟订改良措施都是十分必要的。
1.电导法
土壤中的水溶性盐是强电介质,其水溶液具有导电作用,导电能力的强弱可用电导率表示。在一定浓度范围内,溶液的含盐量与电导率呈正相关,含盐量愈高,溶液的渗透压愈大,电导率也愈大。土壤水浸出液的电导率用电导仪测定,直接用电导率数值表示土壤的含盐量。
2.质量法
吸取一定量的土壤浸出液放在瓷蒸发皿中,在水浴上蒸干,用过氧化氢(H2O2)氧化有机质,然后在105~110℃烘箱中烘干,称重,即得烘干残渣质量。
六、土壤养分元素
土壤养分元素是指由土壤提供的植物生长所必需的营养元素,能被植物直接或者转化后吸收。土壤养分可大致分为大量元素、中量元素和微量元素,包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和氯(Cl)等13种。在自然土壤中,土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质,其次是大气降水、坡渗水和地下水。在耕作土壤中,还来源于施肥和灌溉。
根据在土壤中存在的化学形态,土壤养分的形态分为:①水溶态养分,土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物;②代换态养分,水溶态养分的来源之一;③矿物态养分,大多数是难溶性养分,有少量是弱酸溶性的(对植物有效);④有机态养分,矿质化过程的难易强度不同。
根据植物对营养元素吸收利用的难易程度,土壤养分又分为速效性养分和迟效性养分。一般来说,速效养分仅占很少部分,不足全量的1%。应该注意的是速效养分和迟效养分的划分是相对的,两者是处于动态平衡之中。
土壤养分的总储量中,有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分,称速效性养分;其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分,称迟效性养分。一般而言,土壤有效养分含量约占土壤养分总储量的百分之几至千分之几或更少。故在农业生产中,作物经常出现因某些有效养分供应不足而发生缺素症的现象。
1.全氮测定法
(1)开氏定氮法。土壤、植株和其他有机体中全氮的测定通常都采用开氏消煮法,用硫酸钾-硫酸铜-硒粉做加速剂。此法虽然消煮时间长,但控制好加速剂的用量,不易导致氮素损失,消化程度容易掌握,测定结果稳定,准确度较高,适用于常规分析。
土壤中的含氮有机化合物在加速剂的参与下,经浓硫酸消煮分解,有机氮转化为铵态氮,碱化后把氨蒸馏出来,用硼酸吸收,标准酸滴定,求出全氮含量。硫酸钾起提高硫酸溶液沸点的作用,硫酸铜起催化剂作用,加速有机氮的转化,硒粉是一种高效催化剂,用量不宜过多,否则会引起氮素损失。
(2)半微量开氏法。样品在加速剂的参与下,用浓硫酸消煮时,各种含氮有机化合物,经过复杂的高温分解反应,转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收,以标准酸溶液滴定,求出土壤全氮含量(不包括全部硝态氮)。
包括硝态和亚硝态氮的全氮测定,在样品消煮前,需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后,再用还原铁粉使全部硝态氮还原,转化为铵态氮。
2.全磷硫酸-高氯酸消煮测定法
在高温条件下,土壤中含磷矿物及有机磷化合物与高沸点的硫酸和强氧化剂高氯酸作用,使之完全分解,全部转化为正磷酸盐而进入溶液,然后用钼锑抗比色法测定。
3.全钾测定法
土壤中的有机物先用硝酸和高氯酸加热氧化,然后用氢氟酸分解硅酸盐等矿物,硅与氟形成四氟化硅逸去。继续加热至剩余的酸被赶尽,使矿质元素变成金属氧化物或盐类。用盐酸溶液溶解残渣,使钾转变为钾离子。经适当稀释后用火焰光度法或原子吸收分光光度法测定溶液中的钾离子浓度,再换算为土壤全钾含量。
4.碱解氮测定法
土壤水解性氮或称碱解氮包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰铵和易水解蛋白质)。用碱液处理土壤时,易水解的有机氮及铵态氮转化为氨,硝态氮则先经硫酸亚铁转化为铵。以硼酸吸收氨,再用标准酸滴定,计算水解性氮含量。
5.速效磷测定法
(1)碳酸氢钠法。石灰性土壤由于存在大量的游离碳酸钙,不能用酸溶液来提取速效磷,可用碳酸盐的碱溶液。由于碳酸根的同离子效应,碳酸盐的碱溶液降低了碳酸钙的溶解度,也就降低了溶液中钙的浓度,这样就有利于磷酸钙盐的提取。同时由于碳酸盐的碱溶液也降低了铝和铁离子的活性,有利于磷酸铝和磷酸铁的提取。此外,碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-, , 等阴离子有利于吸附态磷的交换,因此,碳酸氢钠不仅适用于石灰性土壤,也适用于中性和酸性土壤中速效磷的提取。待测液用钼锑抗混合显色剂在常温下进行还原,使黄色的锑磷钼杂多酸还原成为磷钼蓝进行比色。
(2)钼锑抗比色法。酸性土壤中的磷主要是以Fe—P、Al—P的形态存在,利用氟离子在酸性溶液中有配合Fe3+,Al3+的能力,可使这类土壤中比较活性的磷酸铁铝盐被陆续活化释放,同时由于H+的作用,也能溶解出部分活性较大的Ca—P,然后用钼锑抗比色法进行测定。
6.速效钾测定法
用1mol/L NH4OAc浸提土壤,可将胶体表面吸附的钾离子全部浸提出来,而与黏土矿物晶格固定的钾截然分开。
7.有机质重铬酸钾容量测定法
在加热的条件下,用过量的重铬酸钾-硫酸(K2Cr2O7-H2SO4)溶液,来氧化土壤有机质中的碳, 等被还原成Cr+3,剩余的重铬酸钾(K2Cr2O7)用硫酸亚铁(FeSO4)标准溶液滴定,根据消耗的重铬酸钾量计算出有机碳量,再乘以常数1.724,即为土壤有机质量。
七、土壤重金属
土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等,如汞主要来自含汞废水,镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,镉、汞等元素在作物子实中富集系数较高,即使超过食品卫生标准,也不影响作物生长、发育和产量,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应特别注意防止重金属对土壤的污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库,废石和尾矿随意堆放,致使尾矿中富含难降解的重金属进入土壤,加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统,造成严重的土壤重金属污染。
1.原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素,是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,通过测定辐射光强度减弱的程度,求出供试品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律,通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度,求得供试品中待测元素的含量。所用仪器为原子吸收分光光度计,它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。
2.X射线荧光光谱(XRF)法
XRF法是介于原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子(一般蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态,而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。该方法可定量分析测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度。原子荧光的波长在紫外、可见光区。气态自由原子吸收特征波长的辐射后,原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态,经10~8 s,又跃迁至基态或低能态,同时发射出荧光。若原子荧光的波长与吸收波长相同,称为共振荧光;若不同,则称为非共振荧光。共振荧光强度大,分析中应用最多。在一定条件下,共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。该法的优点是灵敏度高,谱线简单;在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级,特别是用激光做激发光源时更佳。主要用于金属元素的测定,在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
3.电感耦合等离子光谱(ICP)法
高频振荡器发生的高频电流,经过耦合系统连接在位于等离子体发生管上端,铜制内部用水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有3个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道,环绕等离子体起稳定等离子体炬及冷却石英管壁,防止管壁受热熔化的作用。工作气体(Ar)则由中部的石英管道引入,开始工作时启动高压放电装置让工作气体发生电离,被电离的气体经过环绕石英管顶部的高频感应圈时,线圈产生的巨大热能和交变磁场,使电离气体的电子、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞,各种粒子的高速运动,导致气体完全电离形成一个类似线圈状的等离子体炬区面,此处温度高达6000~10 000℃。样品经处理制成溶液后,由超雾化装置变成全溶胶由底部导入管内,经轴心的石英管从喷嘴喷入等离子体炬内。样品气溶胶进入等离子体焰时,绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子回收到稳定的基态时要放出一定的能量(表现为一定波长的光谱),测定每种元素特有的谱线和强度,和标准溶液相比,就可以知道样品中所含元素的种类和含量。
发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态,便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器,不论是多道直读还是单道扫描仪器,均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素(30~50个,甚至更多)。已有文献报道的分析元素可达78个,即除He,Ne,Ar,Kr,Xe惰性气体外,自然界存在的所有元素,都已有用ICP-AES法测定的报告。