土壤pH的測定

成斌斌

摘要：土壤pH的測定是教材中一個小知識點，但它將溶液pH測定、土壤酸化、改良酸性土壤等知識點有效進行了鏈接，形成了一個有效的復習課教學情境，更讓學生對化學的實際應用價值有了更為深刻的體會。文章介紹了土壤pH的測定方法，并對不同方法進行了比較。

關鍵詞：土壤pH測定；pH計；土壤酸堿度計；pH試紙

文章編號：1008-0546（2014）04-0095-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

滬教版教材（2012年11月第1版）中對“土壤pH的測定”略有涉及。說略有涉及，是因為提到“土壤pH”的地方只是寥寥幾筆：第37頁表7-2列出了幾種作物生長最適宜的pH范圍；第65頁的“整理和歸納”中第一條要求學生“舉例說明對土壤進行pH測定有何實際意義”。但是文中對其測定方法卻只字未提，教師在教授相關內容時也頗感疑惑。筆者認為，土壤pH的測定方法的了解在學習溶液酸堿度的過程中有著很重要的實際意義。

一、 土壤pH測定在滬教版化學教材中的地位和作用

所謂“pH”，又名“酸堿度”，即“氫離子濃度指數”，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。因此pH的測定必須在水溶液中進行才比較有意義。在第七章第1節“溶液的酸堿性”中，其標題就已經給了學生這樣一個意識，而課本32頁與36頁的“活動與探究”中設計的實驗也充分體現了這一原則，所用待測物均是溶液。在說到溶液酸堿性與生命活動的關系時，給出的表7-1仍然是人體的體液pH范圍，但是接下來的表7-2中卻給出了幾種作物最適宜的pH范圍，由此引出土壤pH的概念。土壤的常態并不是溶液，因此，了解土壤pH的測定方法可以開闊學生的眼界。

接著在第七章第3 節“幾種常見的鹽”中再次由化肥的不合理使用會導致土壤結構遭到破壞引出用熟石灰、草木灰等堿性物質可以改良酸性土壤的知識。因此土壤pH的測定可以幫助學生學會判斷周圍的土壤是否酸化了。

最后在第九章第3節“環境污染的防治”中通過空氣污染物中二氧化硫對空氣的影響介紹酸雨的形成和危害，再次解釋了土壤酸化的主要成因。如此環環相扣，充分體現了化學與生活、化學與環境的聯系，并突出強調了化學學科的實用性。但是，pH的測定有多種方法，生活中需要測定pH的物質也非僅有水溶液一種狀態，因此，了解多種測定手段和新興測定技術、設備對學生將所學知識學以致用有著至關重要的作用。

二、pH測定的一般方法

1. pH指示劑法

在待測溶液中加入pH指示劑，不同的指示劑根據不同的pH值會變化顏色，根據指示劑的研究就可以確定pH值的范圍。這就是初中階段最常使用的pH試紙對照標準比色卡的方法，其過程為：用玻棒蘸一點待測溶液到pH試紙上，然后根據試紙的顏色變化并對照比色卡得到溶液的pH值。

該方法在測定時要注意以下幾個方面：

（1）pH試紙在測定前要保持干燥，以免測定結果產生誤差；

（2）玻璃棒每次使用前都要用蒸餾水擦洗并擦干；

（3）待測液滴到pH試紙上后時間不可過長，應在接觸后半分鐘內開始讀數，防止時間過長，引發后續反應，引起指示劑的其它顏色變化，影響測定結果。

（4）不要將pH試紙浸入待測液，因為試紙浸入待測液會有指示劑流失，從而導致所測值不準，而指示劑流失的同時，會污染待測液。

（5）pH試紙不能夠顯示出油份的pH值，由于pH試紙以氫鐵制成和以氫鐵來量度待測溶液的pH值，但油中沒含有氫鐵，因此pH試紙不能夠顯示出油份的pH值。

pH試紙有廣泛試紙和精密試紙兩種。廣泛PH試紙測了溶液PH值范圍是1-14，對比比色卡，只能測出PH整數值。 精密試紙是按測量區間分的，有0.5—5.0，0.1-1.2，0.8-2.4等。超過測量的范圍，精密PH試紙就無效了。一般可以先用廣范試紙大致測出溶液的酸堿性，再用精密試紙進行精確測量。

2. 電極法

利用玻璃電極及參考電極，測定水樣中電位變化，可決定氫離子活性，而以氫離子濃度指數（pH）表示之（于25℃，理想條件下，氫離子活性改變10倍，即改變一個pH單位，電位變化為59.16mV）。通常所說的pH計（圖1）測定就是最常見的電極測定法。

pH計是一種測量溶液pH值的儀器，它通過pH選擇電極（如玻璃電極）來測量出溶液的pH值。良好的pH計可得精密度為±0.02，準確度為±0.05。其測定過程為：將電極沖洗拭干后置入水樣中，以磁石攪拌，待穩定后讀取pH值并記錄溫度。

該方法在測定時要注意以下幾個方面：

（1）每更換水樣均應先將電極淋洗干凈并拭干；

（2）每隔一段時間應用標準緩沖液對pH計進行校正（或依照制造商提供之儀器操作手冊之說明來校正），校正后的pH計有效使用期限一般為四個星期；

（3）溫度影響電極電位和水的電離平衡，溫度補償器、標準緩沖液、待測液溫度要一致。

（4）每批樣品量測前必須先校正；連續量測十個樣品后，須再量測校正液確保穩定性。

在測定土壤的pH時，由于土壤常態下是固體，無法直接用以上兩種方法進行測量，需要進行處理后再測定，因此，測定土壤pH時一般先制成土壤浸出液再行測定。在制作土壤浸出液時要注意如下問題：

（1）土水比的影響：一般土壤懸液愈稀，測得的pH愈接近于7，尤以堿性土的稀釋效應較大。為了便于比較，測定pH的土水比應當固定。經試驗，采用1∶1的土水比，堿性土和酸性土均能得到較好的結果，酸性土采用1∶5和1∶1的土水比所測得的結果基本相似，故建議堿性土采用1∶1或1∶2.5土水比進行測定。

（2）蒸餾水中CO2會使測得的土壤pH偏低，故應盡量除去，以避免其干擾。endprint

（3）待測土樣不宜磨得過細，宜用通過1mm篩孔的土樣測定。

注意到這些問題后，一般土壤浸出液的制作方法為：稱取通過2mm孔徑篩的風干試樣20g（精確至0.1g）于50ml高型燒杯中，加去除CO2的水20mL，以攪拌器攪拌1min，使土粒充分分散，放置30 min后進行過濾，其濾液即可用于測定（若土壤浸出液的pH<7時，應改用1mol/L的氯化鉀溶液代替去除CO2的水進行制作）。

制成土壤浸出液后，即可按需要采用以上介紹的電極法和pH指示劑法進行測定。

3. 其他常用測定方法

（1）測細泥糊狀物pH值

將足夠量的蒸餾水加到土壤樣品中攪成很細的糊狀物，放置5分鐘插入pH計，經過15-20秒后讀取儀器示值。注意在兩次測量之間要充分洗滌電極。

（2）水分飽和的土壤糊狀物pH值

在土壤樣品中加入少量蒸餾水，用刮勺攪動混成水分飽和的土壤糊狀物，使其均勻，然后在專用的器皿中輕輕敲打糊狀物，直至這種糊狀物能夠反射光線以及稍能流動。當將器皿翻轉過來時糊狀物應能自由滑出，如有粘附可用刮刀將其刮凈。將糊狀物放置1小時以上，再檢查一次樣品的水分飽和程度（按照上述方法）。

在放置過程中樣品表面不應有游離水分出現，糊狀物也不應顯著變硬或失去光澤，如果樣品變硬或失去光澤，應添加水重新混合，如果糊狀物太潮濕則應添加一些干燥的土壤。

樣品制備后，將電極插入糊狀物內不斷升高或降低電極的位置直至獲得重現的pH讀數為止。

以上方法都可以進行測定，但對于同一樣品不同方法所得數據稍有較大差異，因此在給出土壤pH值時應指明所采用的測定方法。

4. 土壤酸堿度計測定法

現在有了專門檢測土壤pH的儀器——土壤酸堿度計（SOIL PH AND MOISTURE TESTER）（圖2）。其測定范圍是pH=3-8之間，測定時只要將其插入土壤中并觀察讀數即可。

使用過程中要注意：

（1）如果測定點的土壤太干燥或肥份過多，無法測土壤的酸堿度時，須先潑水在測定點位置上，待半小時后再行測定。

（2）使用測定器前須先用研磨布，在金屬吸收板的部位，完全地擦拭清潔，以防影響測定值。若是未使用新品，金屬板表層有保護油，須先插入土壤數次，磨凈保護油層后再使用。

（3）酸堿值測定時，直接插入測試點土內，金屬板面必須全部入土，約10分鐘所得的才是正確值。土壤的密度、濕度和肥份過多都可能影響測定值，故必須在不同的位置測定數次，以求平均值。

（4）測定器在10分鐘后酸堿值很穩定，此時按下側邊白色按鈕，濕度立即顯現。

三、實際測定效果比較

了解了這幾種常用方法在實際測量中的使用情況，筆者用同一片區域的土壤分別用不同方法進行了測定。

1. 利用土壤浸出液進行測定

（1）土壤浸出液的制作

在制作土壤浸出液時，過濾速度較慢。為了加快過濾速度，可先將上層較清的液體少量倒入濾紙內，多分幾次進行過濾。

（2）不同測定方法的測量結果

用廣范pH試紙去進行測定時，無法得到精確結果，只能粗略讀為pH=7。用pH計對該土壤浸出液進行測量，其結果顯示為pH=6.7

2. 用土壤酸堿度計直接測量

將土壤酸堿度計直接插入土中，測得結果并不精確，大至在6.7～7之間。

3. 三種方法比較

在測定過程中，土壤酸堿度計測定最簡單易操作，但土壤的濕度不易把握，需要積累一定的經驗，且測量結果受所用儀器精度限制，精度好的儀器價格相對較高。

廣范pH試紙測定的精確度較差，無法測定。

pH計測定的方法精確度好，但土壤浸出液的制作較為煩瑣。

參考文獻

[1] 劉芬. 株洲地區土壤pH測定方法研究 [J]. 農業環境保護，1998，（1）：84-85，88

[2] 許彥，羅豐，許如意，任紅. 三亞地區農業土壤pH測定方法初探[J]. 長江蔬菜（學術版），2011，（24）：50endprint

（3）待測土樣不宜磨得過細，宜用通過1mm篩孔的土樣測定。

注意到這些問題后，一般土壤浸出液的制作方法為：稱取通過2mm孔徑篩的風干試樣20g（精確至0.1g）于50ml高型燒杯中，加去除CO2的水20mL，以攪拌器攪拌1min，使土粒充分分散，放置30 min后進行過濾，其濾液即可用于測定（若土壤浸出液的pH<7時，應改用1mol/L的氯化鉀溶液代替去除CO2的水進行制作）。

制成土壤浸出液后，即可按需要采用以上介紹的電極法和pH指示劑法進行測定。

3. 其他常用測定方法

（1）測細泥糊狀物pH值

將足夠量的蒸餾水加到土壤樣品中攪成很細的糊狀物，放置5分鐘插入pH計，經過15-20秒后讀取儀器示值。注意在兩次測量之間要充分洗滌電極。

（2）水分飽和的土壤糊狀物pH值

在土壤樣品中加入少量蒸餾水，用刮勺攪動混成水分飽和的土壤糊狀物，使其均勻，然后在專用的器皿中輕輕敲打糊狀物，直至這種糊狀物能夠反射光線以及稍能流動。當將器皿翻轉過來時糊狀物應能自由滑出，如有粘附可用刮刀將其刮凈。將糊狀物放置1小時以上，再檢查一次樣品的水分飽和程度（按照上述方法）。

在放置過程中樣品表面不應有游離水分出現，糊狀物也不應顯著變硬或失去光澤，如果樣品變硬或失去光澤，應添加水重新混合，如果糊狀物太潮濕則應添加一些干燥的土壤。

樣品制備后，將電極插入糊狀物內不斷升高或降低電極的位置直至獲得重現的pH讀數為止。

以上方法都可以進行測定，但對于同一樣品不同方法所得數據稍有較大差異，因此在給出土壤pH值時應指明所采用的測定方法。

4. 土壤酸堿度計測定法

現在有了專門檢測土壤pH的儀器——土壤酸堿度計（SOIL PH AND MOISTURE TESTER）（圖2）。其測定范圍是pH=3-8之間，測定時只要將其插入土壤中并觀察讀數即可。

使用過程中要注意：

（1）如果測定點的土壤太干燥或肥份過多，無法測土壤的酸堿度時，須先潑水在測定點位置上，待半小時后再行測定。

（2）使用測定器前須先用研磨布，在金屬吸收板的部位，完全地擦拭清潔，以防影響測定值。若是未使用新品，金屬板表層有保護油，須先插入土壤數次，磨凈保護油層后再使用。

（3）酸堿值測定時，直接插入測試點土內，金屬板面必須全部入土，約10分鐘所得的才是正確值。土壤的密度、濕度和肥份過多都可能影響測定值，故必須在不同的位置測定數次，以求平均值。

（4）測定器在10分鐘后酸堿值很穩定，此時按下側邊白色按鈕，濕度立即顯現。

三、實際測定效果比較

了解了這幾種常用方法在實際測量中的使用情況，筆者用同一片區域的土壤分別用不同方法進行了測定。

1. 利用土壤浸出液進行測定

（1）土壤浸出液的制作

在制作土壤浸出液時，過濾速度較慢。為了加快過濾速度，可先將上層較清的液體少量倒入濾紙內，多分幾次進行過濾。

（2）不同測定方法的測量結果

用廣范pH試紙去進行測定時，無法得到精確結果，只能粗略讀為pH=7。用pH計對該土壤浸出液進行測量，其結果顯示為pH=6.7

2. 用土壤酸堿度計直接測量

將土壤酸堿度計直接插入土中，測得結果并不精確，大至在6.7～7之間。

3. 三種方法比較

在測定過程中，土壤酸堿度計測定最簡單易操作，但土壤的濕度不易把握，需要積累一定的經驗，且測量結果受所用儀器精度限制，精度好的儀器價格相對較高。

廣范pH試紙測定的精確度較差，無法測定。

pH計測定的方法精確度好，但土壤浸出液的制作較為煩瑣。

參考文獻

[1] 劉芬. 株洲地區土壤pH測定方法研究 [J]. 農業環境保護，1998，（1）：84-85，88

[2] 許彥，羅豐，許如意，任紅. 三亞地區農業土壤pH測定方法初探[J]. 長江蔬菜（學術版），2011，（24）：50endprint

（3）待測土樣不宜磨得過細，宜用通過1mm篩孔的土樣測定。

注意到這些問題后，一般土壤浸出液的制作方法為：稱取通過2mm孔徑篩的風干試樣20g（精確至0.1g）于50ml高型燒杯中，加去除CO2的水20mL，以攪拌器攪拌1min，使土粒充分分散，放置30 min后進行過濾，其濾液即可用于測定（若土壤浸出液的pH<7時，應改用1mol/L的氯化鉀溶液代替去除CO2的水進行制作）。

制成土壤浸出液后，即可按需要采用以上介紹的電極法和pH指示劑法進行測定。

3. 其他常用測定方法

（1）測細泥糊狀物pH值

將足夠量的蒸餾水加到土壤樣品中攪成很細的糊狀物，放置5分鐘插入pH計，經過15-20秒后讀取儀器示值。注意在兩次測量之間要充分洗滌電極。

（2）水分飽和的土壤糊狀物pH值

在土壤樣品中加入少量蒸餾水，用刮勺攪動混成水分飽和的土壤糊狀物，使其均勻，然后在專用的器皿中輕輕敲打糊狀物，直至這種糊狀物能夠反射光線以及稍能流動。當將器皿翻轉過來時糊狀物應能自由滑出，如有粘附可用刮刀將其刮凈。將糊狀物放置1小時以上，再檢查一次樣品的水分飽和程度（按照上述方法）。

在放置過程中樣品表面不應有游離水分出現，糊狀物也不應顯著變硬或失去光澤，如果樣品變硬或失去光澤，應添加水重新混合，如果糊狀物太潮濕則應添加一些干燥的土壤。

樣品制備后，將電極插入糊狀物內不斷升高或降低電極的位置直至獲得重現的pH讀數為止。

以上方法都可以進行測定，但對于同一樣品不同方法所得數據稍有較大差異，因此在給出土壤pH值時應指明所采用的測定方法。

4. 土壤酸堿度計測定法

現在有了專門檢測土壤pH的儀器——土壤酸堿度計（SOIL PH AND MOISTURE TESTER）（圖2）。其測定范圍是pH=3-8之間，測定時只要將其插入土壤中并觀察讀數即可。

使用過程中要注意：

（1）如果測定點的土壤太干燥或肥份過多，無法測土壤的酸堿度時，須先潑水在測定點位置上，待半小時后再行測定。

（2）使用測定器前須先用研磨布，在金屬吸收板的部位，完全地擦拭清潔，以防影響測定值。若是未使用新品，金屬板表層有保護油，須先插入土壤數次，磨凈保護油層后再使用。

（3）酸堿值測定時，直接插入測試點土內，金屬板面必須全部入土，約10分鐘所得的才是正確值。土壤的密度、濕度和肥份過多都可能影響測定值，故必須在不同的位置測定數次，以求平均值。

（4）測定器在10分鐘后酸堿值很穩定，此時按下側邊白色按鈕，濕度立即顯現。

三、實際測定效果比較

了解了這幾種常用方法在實際測量中的使用情況，筆者用同一片區域的土壤分別用不同方法進行了測定。

1. 利用土壤浸出液進行測定

（1）土壤浸出液的制作

在制作土壤浸出液時，過濾速度較慢。為了加快過濾速度，可先將上層較清的液體少量倒入濾紙內，多分幾次進行過濾。

（2）不同測定方法的測量結果

用廣范pH試紙去進行測定時，無法得到精確結果，只能粗略讀為pH=7。用pH計對該土壤浸出液進行測量，其結果顯示為pH=6.7

2. 用土壤酸堿度計直接測量

將土壤酸堿度計直接插入土中，測得結果并不精確，大至在6.7～7之間。

3. 三種方法比較

在測定過程中，土壤酸堿度計測定最簡單易操作，但土壤的濕度不易把握，需要積累一定的經驗，且測量結果受所用儀器精度限制，精度好的儀器價格相對較高。

廣范pH試紙測定的精確度較差，無法測定。

pH計測定的方法精確度好，但土壤浸出液的制作較為煩瑣。

參考文獻

[1] 劉芬. 株洲地區土壤pH測定方法研究 [J]. 農業環境保護，1998，（1）：84-85，88

[2] 許彥，羅豐，許如意，任紅. 三亞地區農業土壤pH測定方法初探[J]. 長江蔬菜（學術版），2011，（24）：50endprint