重鉻酸鉀氧化-容量法測定土壤中有機質的方法改進

杜苗，鐘慧琴(中陜核集團綜合分析測試有限公司，陜西 西安 710024)

1 土壤有機質概述

土壤有機質是指存在于土壤中含碳的有機物質，包括各種動植物的殘體、微生物體及其他分解和合成的各種有機質，是土壤固相部分的重要組成部分。土壤有機質對土壤形成、土壤肥力、環境保護及農林業可持續發展等方面都有重要意義。它是土壤中各類營養元素特別是N、P的重要來源，也是土壤微生物必不可少的碳源和能源，影響著土壤的理化性質。因此，土壤有機質含量的高低，是衡量土壤肥力水平高低的重要標志之一。通過測定土壤有機質含量，能夠有效了解土壤肥力，為土壤改善提供依據[1]。

目前土壤有機質的測定有多種方法，大都是先測定土壤中碳的含量，再由碳的含量換算出有機質的含量，主要方法有：灼燒法、重鉻酸鉀氧化法-容量法、重鉻酸鉀氧化-比色法、紅外光譜法、堿液浸提-比色法、核磁共振和同位素示蹤法等[2]。

重鉻酸鉀氧化法-容量法是最常用的土壤有機質測定方法之一。標準方法采用油浴加熱，由于油浴加熱危險系數高，且受污染試管不易清洗，油浴鍋周圍的臺面以及其他器皿設備也會不同程度的受到污染，因而造成環境污染，且消解后需要將消解液轉移至錐形瓶進行滴定，操作不便。本方法對標準方法做了改進，加熱方法由原來的油浴改為控溫電熱板加熱，并加冷凝管冷凝，避免了重鉻酸鉀的分解蒸發，同時又避免了轉移損失，簡化過程，使實驗更加簡潔、快速。

2 實驗部分

2.1 實驗試劑

(1)c(K2Cr2O7)=0.80 mol/L重鉻酸鉀-硫酸溶液：準確稱取39.225 g重鉻酸鉀(K2Cr2O7，分析純)與燒杯中，加400 mL去離子水溶解，等完全溶解后，在不斷攪拌下，緩慢加入500 mL濃硫酸，冷卻后轉移至1 000 mL的容量瓶中，用去離子水稀釋，定容至刻度，搖勻，貼標備用。此溶液用于樣品中有機質的消解。

(2) 0.2 mol/L硫酸亞鐵銨標準溶液：稱取56.0 g硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O，化學純)或 80.0 g 硫酸亞鐵銨[Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O，化學純]溶于去離子水中，加20 mL濃硫酸，轉至1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

(3)c(1/6 K2Cr2O7)=0.200 0 mol/L重鉻酸鉀標準溶液：準確稱取優級純重鉻酸鉀4.904 g(已在120～130 ℃下烘2 h)溶于去離子水中，轉至1 000 mL容量瓶中。

(4)鄰菲羅啉指示劑：稱取分析純鄰菲羅啉1.49 g和硫酸亞鐵銨 0.7 g，溶于100 mL去離子水中，貯于棕色滴瓶中備用。

2.2 實驗器具

250 mL碘量瓶、有機碳消解儀(溫控電熱板帶冷凝裝置)、分析天平、酸式滴定管、洗瓶等。

2.3 實驗方法步驟

準確稱土壤樣品0.100 0～0.500 0 g于事先在烘箱中干燥過的250 mL錐形瓶中避免沾在瓶壁上)。

準確加入0.80 mol/L重鉻酸鉀-硫酸溶液10 mL，輕輕搖動使瓶內樣品分散，同時帶樣品空白2個，將錐形瓶放在已預熱的有機碳消解儀上，接好冷凝管，開啟冷凝裝置。當液體沸騰時，計時8 min。稍冷，用少量水沖洗冷凝管內壁(將揮發于冷凝管內壁的液體沖洗回圓錐形瓶中)。取下，加入50 mL去離子水，加入5滴鄰菲羅啉指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液進行滴定，溶液顏色由橙黃變綠再突變到棕紅色即為終點[3]。

3.4 結果計算

計算公式如式(1)所示：

式中：O.M為土壤有機質含量(g/kg)；V0為滴定空白時消耗的FeSO4毫升數；V為滴定樣品時消耗的FeSO4毫升數；c(FeSO4)為FeSO4的當量濃度；3為1/4碳的摩爾質量(碳的摩爾質量12 g/mol)；1.10為氧化校正系數；1.724為土壤有機碳換算成有機質的系數。

3 實驗結果與討論

3.1 消解時間及消解溫度對實驗結果的影響

消解時間對實驗的結果影響較大[1]，消解溫度過低，不能使有機質完全消解，消解溫度過高則重鉻酸鉀自身分解造成實驗結果偏高。本實驗采用不同的消解時間及消解溫度，對有證標準物質進行實驗，結果表明：當溫度在160～180 ℃，消解時間為8～10 min時，結果準確。因此，本實驗選擇消解溫度為180 ℃，時間為8 min。消解時間及溫度對有機質檢測結果的影響如表1所示。

表1 消解時間及溫度對有機質檢測結果的影響

3.2 酸度對實驗結果的影響

酸度對實驗結果的影響較大，在滴定過程中，須保持一定的酸度，酸度過低，反應不能順利進行，因此，在消解完后加入水量需控制在40～50 mL之間，加水量不能過多，否則會因反應緩慢而是結果偏高。

3.3 稱樣量對結果的影響

稱樣量對實驗會有較大的影響，稱樣量太大或含量太高有可能使樣品消解不完全。因此，應根據樣品不同的含量，稱取不同量的樣品，使消解好的溶液顏色為黃色或黃中稍帶綠色。如果以綠色為主，則說明重鉻酸鉀用量不夠，消解有可能不完全，應減少稱樣量。不同含量的樣品對應的稱樣量如表2所示。

表2 稱樣量與有機質含量的關系

3.4 精密度及準確度實驗

本次實驗使用有證標準樣品及實際樣品進行準確度及精密度實驗。使用上述3.1、3.2和3.3改進方法條件對有證標準物質及實際樣品分別進行6次平行測定，計算其絕對誤差及相對標準偏差，分別對其準確度及精密度進行評價。結果表明，本實驗改進的方法對標準樣品測定結果的準確度較高，對實際樣品測定的標準偏差符合要求，說明精密度較好，實驗結果準確可靠。結果如表3所示。

表3 有機質測定的準確度及精密度實驗結果

4 結語

結果表明：本實驗改進的有機質分析方法檢測過程簡單易操作，檢測結果準確可靠，大大減少了實驗過程步驟，減少了轉移過程誤差及油浴的環境污染等，更適合大量樣品有機質的測定。