用電位法測定土壤pH值

王瑞琨

(太原市環(huán)境監(jiān)測中心站，山西 太原 030002)

土壤pH是土壤酸度和堿度的總稱，由氫離子和氫氧根離子在土壤溶液中的濃度決定，用以衡量土壤酸堿反應(yīng)的強弱。pH在6.5～7.5為中性土壤；6.5以下為酸性土壤；7.5以上為堿性土壤。土壤酸堿度一般分為7個等級。我國長江以北地區(qū)土壤多為中性和堿性，只有森林植被覆蓋和酸性母巖下，土壤呈酸性反應(yīng)。長江以南地區(qū)多為強酸和酸性土壤，只有碳酸鈣的母巖發(fā)育的土壤和沿海地區(qū)海沖母巖情況下，土壤呈中性或微堿性反應(yīng)。土壤酸堿度過低或者過高都會影響作物或外界環(huán)境。過度偏酸性的土壤所引起的土壤板結(jié)以及有此原因造成的微量元素中毒，會使土壤耕種價值大大降低[1]。其所蘊藏的養(yǎng)分會加速流失，有益菌減少，土壤微生物的生存環(huán)境也會遭到破壞。而堿性土壤則會造成鹽漬化的土壤表層，這是由于土壤物理性狀的惡化結(jié)構(gòu)粘滯，從而使得土壤通氣性差，好氣性微生物活動性差，水分釋放和滲透都會相應(yīng)變低。為了保證土壤酸堿度平衡，我國土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)把土壤pH作為常用項目之一定期檢測。因此，本文研究了利用電位測定土壤pH的方法，并精確了測定條件。

1 實驗原理

用符合規(guī)定的指示電極和參比電極，同時浸入土壤懸濁液，此時會構(gòu)成一個一原電池。研究表明，此時所構(gòu)成的原電池的電動勢與懸濁液的pH有關(guān)，所以采用測定原電池的電動勢的方法，即可得到土壤的pH[2]。

2 實驗用品

2.1 主要試劑和材料

1) 水：去CO2純水。2) pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。

以下pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液應(yīng)用pH基準(zhǔn)試劑配制。如貯存于密閉的聚乙烯瓶中，則配制好的pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液至少可穩(wěn)定一個月。不同溫度下各標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH如表1所示。

表1 不同溫度下各標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH

2.2 儀器及玻璃器皿

1) PHS-2F型 pH計：精度0.01單位，有溫度補償功能，儀器編號：C-C-46。

2) 電極：玻璃電極和飽和甘汞電極，或pH復(fù)合電極。當(dāng)pH>10時，應(yīng)使用專用電極。

3) 磁力攪拌器。

4) 50 mL高型燒杯、20 mL燒杯。

5) 玻璃棒。

6) 100 mL容量瓶、250 mL容量瓶。

3 分析步驟

3.1 儀器校準(zhǔn)

校準(zhǔn)過程中，要按照使用說明書處理電極和操作儀器。首先，將待測液與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液同一恒溫到一個標(biāo)準(zhǔn)的溫度，并且使用的溫度補償也要調(diào)到該同一溫度值。第二，使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來校正儀器。第一步將電極插入混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中，反復(fù)調(diào)節(jié)“定位”，從而使讀數(shù)穩(wěn)定為當(dāng)時溫度下標(biāo)準(zhǔn)液的pH，然后取出電極清洗干凈，并用濾紙吸干。第二步將電極插入第二個鄰苯二甲酸氫鉀或四硼酸鈉標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，調(diào)節(jié)“斜率”，從而使讀數(shù)穩(wěn)定為第二個標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH，然后取出電極洗凈擦干。第三步重新測定混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，使讀數(shù)為“定位”時所調(diào)的數(shù)值即可。最后，經(jīng)校準(zhǔn)無誤后的儀器，才能用于測定樣品pH。

3.2 土壤水浸液pH的測定

用2 mm孔徑篩篩取一定量的風(fēng)干土壤，稱取(10.0±0.1)g，置于50 mL容量的高型燒杯中，并加入25 mL無CO2的純水，然后將容器密封。用磁力攪拌器劇烈攪拌5 min，使土粒充分分散，靜置1 h～3 h后傾出上層清液于20 mL小燒杯中，進行測定。

首先測量試樣溶液的溫度，試樣溶液的溫度與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度之差不應(yīng)超過1 ℃。pH測量時，應(yīng)在攪拌的條件下或事前充分搖動試樣溶液后，將電極插入試樣溶液中，待讀數(shù)穩(wěn)定后讀取pH。

4 精密度測試

4.1 同一實驗室，同一人員

對實際樣品進行精密度測定：每天取兩份土壤樣品(2017334007096974)，進行重復(fù)測定，共六次，結(jié)果如表2所示。

表2 不同時間對同一土壤樣品的測定結(jié)果

4.2 同一實驗室，不同人員

分別取兩份土壤樣品(2017334007096974，2017789784445849)，分別由不同人員進行測定，結(jié)果如表3所示。

表3 不同人員分別對兩個土壤樣品的測定結(jié)果

5 準(zhǔn)確度測試

準(zhǔn)確度的測定：稱取標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW07460)，用無CO2純水浸泡，用攪拌器攪拌5 min，然后靜置2 h后進行測量，并做六個平行樣，測試結(jié)果如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)樣品測試結(jié)果

6 結(jié)論

1) 精密度測定結(jié)果：取某一土壤樣品(2017334007096974)做6次重復(fù)性測定，測定的均值為7.96，最大絕對差值為0.07；取兩份土壤樣品(2017334007096974，2017789784445849)，分別由不同人員進行重復(fù)測定，絕對差值為0.03，0.03，都滿足要求。

2) 準(zhǔn)確度測試結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW07460)的測定結(jié)果均值為8.44，最大絕對差值為0.05，測得結(jié)果符合質(zhì)控要求。