土壤中陽(yáng)離子交換量測(cè)定的影響因素及方法改進(jìn)

趙敏敏

摘要：土壤中陽(yáng)離子交換量空白吸光度和土壤的pH值直接影響土壤樣品濃度的準(zhǔn)確度，在HJ 889-2017 土壤 陽(yáng)離子交換量的測(cè)定三氯化六氨合鈷浸提—分光光度中（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo)），并沒(méi)有明確提出pH值對(duì)分析結(jié)果的影響，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，酸性土壤按照國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)試，并不能得出滿(mǎn)意的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：土壤；陽(yáng)離子交換量；分光光度法；影響因素

森林土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定LY/T 1243-1999采用了乙酸銨交換法和氯化銨交換法 適用于測(cè)定森林土壤陽(yáng)離子交換量的方法[3]，土壤陽(yáng)離子交換量的檢測(cè)使用森林方法要經(jīng)過(guò)乙酸銨、乙醇多次處理，如果乙醇洗滌土壤樣品不完全，還會(huì)存在乙酸銨殘留，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，處理好的樣品還要經(jīng)過(guò)蒸餾等[5]，該方法與分光光度法相比，較耗時(shí)，操作繁瑣，后者試劑明顯減少，操作簡(jiǎn)便，本文針對(duì)應(yīng)用分光光度法分析過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)里未明確規(guī)定的一些問(wèn)題，根據(jù)平時(shí)的工作積累，作出部分總結(jié)。

陽(yáng)離子交換量（CEC）是指土壤膠體所能吸附的各種陽(yáng)離子總量，由于三氯化六氨合鈷土壤懸浮液的pH與水懸浮液的pH 值接近，三氯化六氨合鈷浸提—分光光度法測(cè)定的陽(yáng)離子交換量為有效態(tài)陽(yáng)離子交換量[1]。CEC濃度的高低，基本上代表了土壤可能保持的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，即保肥性的高低，可作為評(píng)價(jià)土壤保肥能力的指標(biāo)，是土壤緩沖性能的主要來(lái)源，也是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。

準(zhǔn)確及時(shí)地觀測(cè)土壤陽(yáng)離子交換量的變化規(guī)律，有助于掌握土壤環(huán)境對(duì)污染物的凈化能力和污染負(fù)荷允許程度，實(shí)現(xiàn)有效施肥、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保障生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。土壤環(huán)境污染物的變遷與轉(zhuǎn)化會(huì)對(duì)水環(huán)境、大氣環(huán)境及生物體產(chǎn)生重要影響[2]。

1、方法原理

在（20±2）℃條件下，用三氯化六氨合鈷溶液作為浸提液浸提土壤，土壤中的陽(yáng)離子被三氯化六氨合鈷交換下來(lái)進(jìn)入溶液。三氯化六氨合鈷在475nm處有特征吸收，吸光度與濃度成正比，根據(jù)浸提前后浸提液吸光度差值，計(jì)算土壤陽(yáng)離子交換量的濃度[1]。

2、實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器

恒溫水浴振蕩器（振蕩頻率可控制在150～200次/min）；離心機(jī)（轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r/mim，配備100mL圓底塑料帶蓋離心管）；分光光度計(jì)（配備10mm光程比色皿）；分析天平（感量為0.001g和0.01g）；尼龍篩（孔徑1.7mm）

2.2試樣的制備

將風(fēng)干樣品過(guò)孔徑為1.7mm（10目）的尼龍篩，充分混勻。稱(chēng)取3.5克混勻樣品，放入100mL離心管內(nèi)，加入50.0mL三氯化六氨合鈷溶液，旋緊離心管密封蓋，放入振蕩器上，在（20±2）℃條件下振蕩1小時(shí)，調(diào)節(jié)振蕩頻率，使土壤浸提液混合物在振蕩過(guò)程中保持懸浮狀態(tài)。將離心管放入離心機(jī)，在4000轉(zhuǎn)/分離心10分鐘（個(gè)別樣品經(jīng)過(guò)離心后仍出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，必須提高離心機(jī)轉(zhuǎn)速，使其澄清，在5000轉(zhuǎn)/分離心13分鐘，大部分樣品離心效果更為理想），取上清液于比色管中，24小時(shí)內(nèi)在波長(zhǎng)為475nm完成比色分析[1]。

3、空白和土壤樣品pH值的影響

3.1根據(jù)國(guó)標(biāo)中實(shí)驗(yàn)方法，用實(shí)驗(yàn)用水代替土壤進(jìn)行分析，空白吸光度為0.910，另直接用三氯化六氨合鈷溶液做空白，空白吸光度值為0.969。選用土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07460 ASA-9標(biāo)準(zhǔn)值為9.6±1.3 cmol+/kg的質(zhì)控樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07412 ASA-1標(biāo)準(zhǔn)值為16.0±2.1 cmol+/kg的質(zhì)控樣進(jìn)行分析，分別測(cè)定6次，得出（表1）結(jié)果

從表1可以看出，用實(shí)驗(yàn)用水代替土壤進(jìn)行空白分析，ASA-9的樣品經(jīng)過(guò)6次測(cè)定，均比標(biāo)準(zhǔn)值低了一半；ASA-1雖然在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但是測(cè)定結(jié)果全部偏低至最下限。

另用三氯化六氨合鈷溶液做空白，兩個(gè)質(zhì)控樣的結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，建議用溶液做空白，能夠得到更準(zhǔn)確的分析結(jié)果。為了驗(yàn)證方法的精密度，對(duì)兩個(gè)不同濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析，分別進(jìn)行6次平行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.8%和2.6%，滿(mǎn)足精密度的質(zhì)控要求。

3.2經(jīng)過(guò)分析多個(gè)不同濃度，不同pH值的土標(biāo)，仍然存在很多問(wèn)題，pH值在中性和弱堿性的標(biāo)準(zhǔn)樣品均能控制在合格范圍內(nèi)，選用標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07416（ASA-5） pH值為 5.32，GBW07417（ASA-6） pH值為5.30，再次進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2

從表2可以看出，當(dāng)土壤的pH值為酸性時(shí)，兩組質(zhì)控樣的測(cè)定結(jié)果均不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；當(dāng)土壤的pH值7～8時(shí)，兩組質(zhì)控樣的測(cè)定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。由兩組數(shù)據(jù)得出，土壤的pH值對(duì)陽(yáng)離子交換量的測(cè)定結(jié)果影響及其重要，因?yàn)橥寥滥z體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質(zhì)pH值的影響，當(dāng)介質(zhì)pH值降低時(shí)，土壤膠體微粒表面所負(fù)電荷也減少，其陽(yáng)離子交換量也降低；反之就增大。

4、結(jié)語(yǔ)

土壤陽(yáng)離子交換量是土壤吸收性能的重要指標(biāo)，三氯化六氨合鈷浸提分光光度法測(cè)定土壤中陽(yáng)離子交換量，空白分析方法的差異，土壤的酸堿度等都對(duì)測(cè)定結(jié)果有一定的影響。根據(jù)國(guó)標(biāo)方法，用實(shí)驗(yàn)用水代替土壤，進(jìn)行空白試樣的制備，偏酸性土壤樣品，如不進(jìn)行前處理直接分析，均會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) HJ 889-2017 土壤 陽(yáng)離子交換量的測(cè)定 三氯化六氨合鈷浸提分光光度法.中國(guó)環(huán)境出版社出版.

[2] 孫娟；鄭玉濤；王保勤；徐榮等. 容量法測(cè)定土壤陽(yáng)離子交換量的方法探討.《環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警》2018年04期.

[3]森林土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定 LY/T 1243-1999.

[4]乙酸銨交換法測(cè)定酸性土壤陽(yáng)離子交換量的方法改良探討 化工管理 2016.

[5]土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].2000.4 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999.

（作者單位：江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心）