一種土壤中陽離子交換量的測定方法
2023-10-26 13:42:52 1
一種土壤中陽離子交換量的測定方法
【專利摘要】本發明公開一種土壤中陽離子交換量的測定方法，包括土壤樣品準備、使用EDTA-乙酸銨混合液和95%乙醇交換洗脫、使用全自動蒸餾器蒸餾及儀器測定、計算五個步驟。本發明對土壤樣本提取、淋洗條件進行了優化改進，選擇了全自動FOSSKjeltec8400蒸餾器，並對相關檢測條件進行了優化、篩選，改進、優化了吸收液濃度與體積條件，使土壤中陽離子交換量的測定更加精確。本方法具有操作簡便、快速、準確及重複性好的優點。
【專利說明】一種土壤中陽離子交換量的測定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陽離子交換量的分析方法，具體涉及一種測定土壤中陽離子交換量的方法。
【背景技術】
[0002]土壤膠體以其巨大的比表面積和帶電性，而使土壤具有吸附性。在土壤膠體雙電層的擴散層中，補償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據作等價交換，稱為離子交換。土壤陽離子交換量，是指土壤膠體所能吸附的各種陽離子的總量，以100 g幹土上吸附的陽離子的毫克當量數表示。陽離子交換量的大小，可作為評價土壤保肥能力的指標。陽離子交換量是土壤緩衝性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據。因此，對於反映土壤負電荷總量及表徵土壤性質主要指標的陽離子交換量的測定是十分重要的。
[0003]植煙土壤由於菸草生長的地理位置不一而使得土壤的種類較多，土壤的性質差異大，從而使得其測定過程變化較大。
[0004]土壤陽離子交換量的測定受多種因素的影響，如交換劑的性質、鹽溶液濃度、pH和淋洗方法等。目前測定土壤陽離子交換量的方法主要有中性乙酸銨法、乙酸鈉法和乙酸鈣法。中性乙酸銨法也是我國土壤和農化實驗室所採用的常規分析方法，適於酸性和中性土壤。由於此方法中採取的浸提液PH值和離子強度太高，對於酸性和微酸性的土壤，測定的結果與實際情況偏高很多。乙酸鈣法主要適用於石灰性土壤樣品的分析，我國農業部於2006年將乙酸鈣法作為分析石灰性土壤樣品的陽離子交換量的標準方法。前面的這些方法的前處理操作過程複雜，耗時較長；並且反覆的人工處理過程極易造成樣品的損失，使測定結果偏低。
【發明內容】
[0005]鑑於此，本發明目的在於提供一種更加準確地測定土壤中陽離子交換量的測定方法。
[0006]為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案是，提供一種土壤中陽離子交換量的測定方法，包括以下步驟:
步驟I) 土壤樣品準備
採取土壤樣品，風乾，剔除雜質，壓碎土樣，使全部樣品粒徑小於2_ ；
步驟2)交換洗脫
精確稱量準備好的土樣，放入離心管中，加入部分EDTA-乙酸銨混合液，渦旋振蕩至均勻泥漿，再加入部分EDTA-乙酸銨混合液，繼續渦旋震蕩；
將離心管放入離心機離心，離心後棄去離心管中清液；再向載有樣品的離心管中加入95%乙醇，渦旋振蕩至均勻的泥漿狀，再加入95%乙醇，再次離心，如此反覆離心3-6次；步驟3)蒸餾向步驟2)離心後的離心管內加入水，渦旋振蕩至糊狀，無損洗入消煮管中，在蒸餾前向消煮管加入氧化鎂；
步驟4)儀器測定
使用全自動蒸懼器測定:在滴定劑桶中預加入已標定的0.02 mol/L鹽酸溶液,將消煮管放入全自動蒸餾器中，向消煮管中加入2%硼酸-指示劑接收液；
步驟5)計算
根據以下計算公式計算出植煙土壤中陽離子交換量:
陽離子交換量=1000*c.(V-V0) / (m.10)(cmol kg —O
式中:c一鹽酸標準溶液濃度，mo I L —1 ;
V—滴定樣品待測液所耗鹽酸標準溶液量，mL ；
Vtl—空白滴定耗鹽酸標準溶液量，mL ； m—風乾樣品質量，g ；
10一將mmol換算成cmol的倍數；
1000一換算成每kg中的cmol。
[0007]優選地，步驟I)中，剔除土壤樣品中細小的鬚根採用靜電吸附的方式。
[0008]進一步地，所述步驟2)具體為:用萬分之一電子天平稱取風乾土壤試樣2 g，放入100 mL具塞塑料離心管中，加入2mLEDTA-乙酸銨混合液，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使成均勻泥漿狀；再加38mL混合液使總體積達40mL，渦旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min ；將離心管成對地放在粗天平兩盤上，加入混合液使之平衡，再對稱地放入離心機中，轉速離心4 min，棄去離心管中清液；向載有樣品的離心管中加入2mL 95%乙醇，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使土樣成均勻泥漿狀，再加95%乙醇48 mL,渦旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min，將離心管成對地放於粗天平兩盤上，加乙醇使之平衡，再對稱地放入離心機中離心4min，棄去乙醇清液；如此反覆，洗至無銨離子為止。
[0009]優選地，反覆次數為4次，前兩次離心速率為3000r/min,後兩次離心速率為4500r/mino
[0010]進一步地，步驟3)具體為:向離心管內加入2mL水，渦旋振蕩將銨離子飽和土攪拌成糊狀，並無損洗入500mL消煮管中，洗入體積控制在60 mL,在蒸懼前向消煮管加入
1.5g-3g氧化鎂。
[0011]進一步地，所述全自動蒸餾器為FOSS Kjeltec 8400蒸餾器；在滴定劑桶中預加入已標定的0.02 mol/L鹽酸溶液，將消煮管放入蒸餾器中，向消煮管中加入2%硼酸-指示劑接收液30 mL。
[0012]優選地，所述蒸餾器的蒸餾參數為:蒸汽量40%，溫度100°C，蒸餾時間T 30"。
[0013]優選地，所述EDTA-乙酸銨混合液為0.005mol/LEDTA與lmol/L乙酸銨的混合液，用氨水和冰乙酸調至PH7.0或pH8.5。
[0014]優選地，所述已標定的鹽酸溶液為0.02mol/L鹽酸標準溶液。
[0015]優選地,所述硼酸-指示劑是質量體積分數為2%硼酸-指示劑接收液,所述指示劑為溴甲酚綠和甲基紅。
[0016]與現有技術相比，上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點:
1、本發明對土壤樣本提取、淋洗條件進行了優化改進，選擇了全自動FOSS Kjeltec8400蒸餾器，並對相關檢測條件進行了優化、篩選，改進、優化了吸收液濃度與體積條件，使土壤中陽離子交換量的測定更加精確。
[0017]2、與傳統方法比較，本發明簡化了前處理和分析步驟。
[0018]3、本發明使用渦旋振蕩儀，與傳統方法使用手動攪拌相比，攪拌更為充分，均勻，重複性好；無需攪拌棒，減少樣品損失。根據實驗設備，一次可以同時振蕩4個樣品，提高了前處理效率，減低了勞動力消耗。
[0019]4、本發明選取了FOSS Kjeltec 8400蒸餾器，該蒸餾儀具有一個大的定氮瓶，檢測時無需加入石蠟，不會產生爆沸現象，由於減少了石蠟加入，使得定氮瓶的清洗較為容易。
[0020]5、使用全自動定氮儀——FOSS Kjeltec 8400蒸餾器，節省勞動力，無需繁瑣的收集與滴定過程。
[0021]6、本方法具有操作簡便、快速、準確及重複性好的優點。
【具體實施方式】
[0022]下面結合一個具體實施例進行說明。
[0023]1.儀器與試劑:FOSS Kjeltec 8400 蒸餾器(F0SS 公司)，VtexMixer 230VeU 振蕩器(美國Labnet公司)；Sigma 3K15離心機(德國Sigma公司)，PH計。
[0024]乙二胺四乙酸，乙酸銨，氨水，冰醋酸，95%乙醇，硼酸，甲基紅，溴甲酚綠，氧化鎂(分析純)。
[0025]2.溶液配製
2.1配置0.005mol L —1EDTA與Imol L —1乙酸銨的混合液:稱取77.09g乙酸銨(分析純)及1.461g乙二胺四乙酸(分析純)，加水溶解後一起洗入2000ml容量瓶中，再加水至900ml左右，以氨水和冰乙酸調至pH7.0或pH8.5，再定容至刻度備用。pH值為7.0的EDTA-乙酸銨混合液用於酸性和中性土壤的提取，pH值為8.5的EDTA-乙酸銨混合液用於石灰性和中性土壤的提取。
[0026]2.2氧化鎂:將氧化鎂在高溫電爐中經500°C灼燒0.5h。
[0027]2.3 2%硼酸-指示劑接收液:
2.3.1 2% (m/V)硼酸溶液:稱取硼酸200.0Og溶於水中，稀釋至10L。
[0028]2.3.2添加10mL溴甲酚綠乙醇溶液。10mg溴甲酚綠溶於10mL 95%乙醇配製成溴甲酚綠溶液。
[0029]2.3.3添加70mL甲基紅乙醇溶液。10mg甲基紅溶於10mL 95%乙醇配製成甲基紅乙醇溶液。
[0030]2.4鹽酸溶液的配製與標定
2.4.1配製0.lmol/L鹽酸溶液:取500ml蒸餾水，加入質量體積分數為37%的濃鹽酸8.4ml，定容至lOOOmL，即為0.lmol/L鹽酸溶液。
[0031]2.4.2 0.lmol/L鹽酸溶液的標定:稱取0.2000g在馬福爐於270_300°C下灼燒I小時至恆量的基準無水碳酸鈉，溶於50ml水中，加10滴溴甲酚綠-甲基紅混合指出劑，用
0.lmol/L鹽酸溶液滴定至溶液由綠色變呈暗紅色，煮沸2min，冷卻後繼續滴定至溶液呈暗紅色。同時做空白試驗。
[0032]2.4.3將已標定的0.lmol/L鹽酸溶液稀釋5倍，即得0.02mol/L鹽酸標準溶液。
[0033]3測定步驟: 從野外採回的土壤樣品及時放在樣品盤上，攤開，置於乾淨整潔的室內通風處自然風乾，嚴禁曝曬，並注意防止酸、鹼等氣體及灰塵的汙染，風乾過程中要經常翻動土樣並將大土塊捏碎以加速乾燥，同時剔除土壤以外的浸入體。
[0034]將風乾後的樣品平鋪在制樣板上，用木棍或塑料棍碾壓，並將植物殘體、石塊等侵入體和新生體剔除乾淨，細小已斷的植物鬚根，用靜電吸的方法清除。壓碎的土樣要全部通過2mm孔徑篩，未過篩的土粒必須重新碾壓過篩，直至全部樣品通過2mm孔徑篩為止。過2mm孔徑篩的土樣可供陽離子交換量的測定。
[0035]稱取通過2mm孔徑篩的風乾涼山煙區土壤試樣2.0Og,放入100 mL具塞塑料離心管中，加入2mLEDTA—乙酸銨混合液，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使成均勻泥漿狀。再加混合液使總體積達40mL，渦旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min。
[0036]將離心管成對地放在粗天平兩盤上，加入EDTA—乙酸銨混合液使之平衡，再對稱地放入離心機中，第一次以3000r/min的轉速離心4 min，棄去離心管中清液。向載有樣品的離心管中加入2mL95%乙醇，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使土樣成均勻泥漿狀，再加95%乙醇48mL,潤旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min,將離心管成對地放於粗天平兩盤上,加乙醇使之平衡，再對稱地放入離心機中第二次離心4 min,轉速3000r/min,棄去乙醇清液。如此反覆，洗至無游離態銨離子為止。游離態銨離子是否完全洗出用納氏試劑進行檢驗。本實施例共離心4次，第一、二次離心速率為3000r/min，第三、四次離心速率為4500 r/min。
[0037]向管內加入2mL水，渦旋振蕩將結合態銨離子飽和土攪拌成糊狀，並無損洗入500mL消煮管中，洗入體積控制在60 mL，在蒸餾前向消煮管內分別加入1.5-3.0 g氧化鎂，更具體地，向每支消煮管內加入2.0g氧化鎂。
[0038]將消煮管放入全自動FOSS Kjeltec 8400蒸餾器中，設置加入2%硼酸-指示劑接收液30mL，蒸汽量40%，蒸餾時間7' 30"，進行測定，同時做無土壤樣品的空白實驗。
[0039]計算植煙土壤的陽離子交換量的公式如下:
陽離子交換量=1000.c.(V-V0) / Cm.10)(cmol kg-1)
式中:c一鹽酸標準溶液濃度，mo I Γ1 ；
V—滴定樣品待測液所耗鹽酸標準溶液量，mL ；
VO—空白滴定耗鹽酸標準溶液量，mL ； m—風乾樣品質量，g ；
10一將mmol換算成cmol的倍數；
1000一換算成每kg中的cmol。
[0040]4.方法驗證 4.1檢出限
連續測定10次空白溶液，計算3倍標準偏差對應濃度作為儀器的檢出限，測定結果為 0.2,0.2,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1 cmolkg' 根據公式計算出檢出限(LOD)=3*SD=0.12 cmolkg—1。
[0041]4.2重複性和準確度
對農科院提供的土壤標準物質GBW07412A及GBW07414A進行測定，連續5次測定GBW07412A 的結果為 20.3，20.3，20.8，20.3，20.2 mg/kg, RSD 為 1.17%。連續 5 次測定GBW07414A 的結果為 16.8，16.8，16.9，16.6，17.1 mg/kg, RSD 為 1.08%。測定結果都符合標準物質陽離子的不確定度範圍要求(GBW07412A:20.2-23.0 mg/kg及GBW07414A16.0-18.0mg/kg)，表明方法的準確度和重複性都較好。
[0042]取涼山州會理縣植煙土壤進行陽離子交換量檢測，經計算得出陽離子交換量為12.7cmol kg-l0
[0043]以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟I) 土壤樣品準備 採取土壤樣品，風乾，剔除雜質，壓碎土樣，使全部樣品粒徑小於2_ ； 步驟2)交換洗脫 精確稱量準備好的土樣，放入離心管中，加入部分EDTA-乙酸銨混合液，渦旋振蕩至均勻泥漿，再加入部分EDTA-乙酸銨混合液，繼續渦旋震蕩； 將離心管放入離心機離心，離心後棄去離心管中清液；再向載有樣品的離心管中加入95%乙醇，渦旋振蕩至均勻的泥漿狀，再加入95%乙醇，再次離心，如此反覆離心3-6次；步驟3)蒸餾 向步驟2)離心後的離心管內加入水，渦旋振蕩至糊狀，無損洗入消煮管中，在蒸餾前向消煮管加入氧化鎂； 步驟4)儀器測定 使用全自動蒸餾器測定:在滴定劑桶中預加入已標定的鹽酸溶液，將消煮管放入全自動蒸餾器中，向消煮管中加入硼酸-指示劑接收液； 步驟5)計算 根據以下計算公式計算出植煙土壤中陽離子交換量: 陽離子交換量=1000.c.(V-Vtl) / Cm.10)(cmol kg — 1) 式中:c一鹽酸標準溶液濃度，mo I L —1 ; V—滴定樣品待測液所耗鹽酸標準溶液量，mL ； Vtl—空白滴定耗鹽酸標準溶液量，mL ； m—風乾樣品質量，g ； 10一將mmol換算成cmol的倍數； 1000一換算成每kg中的cmol。
2.根據權利要求1所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，步驟I)中，剔除土壤樣品中細小的鬚根採用靜電吸附的方式。
3.根據權利要求1所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述步驟2)具體為:用萬分之一電子天平稱取風乾土壤試樣2 g，放入100 mL具塞塑料離心管中，加入2mLEDTA-乙酸銨混合液，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使成均勻泥漿狀；再加38mL混合液使總體積達40mL,潤旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min ;將離心管成對地放在粗天平兩盤上，加入混合液使之平衡，再對稱地放入離心機中，轉速離心4 min，棄去離心管中清液；向載有樣品的離心管中加入2mL 95%乙醇，放在渦旋振蕩儀上攪拌樣品，使土樣成均勻泥漿狀，再加95%乙醇48 mL,渦旋振蕩1.5min,震蕩速率3000r/min，將離心管成對地放於粗天平兩盤上，加乙醇使之平衡，再對稱地放入離心機中離心4 min，棄去乙醇清液；如此反覆，洗至無銨離子為止。
4.根據權利要求3所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，反覆次數為4次，前兩次離心速率為3000r/min,後兩次離心速率為4500r/min。
5.根據權利要求3或4所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，步驟3)具體為:向離心管內加入2mL水，渦旋振蕩將銨離子飽和土攪拌成糊狀，並無損洗入500mL消煮管中，洗入體積控制在60 mL，在蒸餾前向消煮管加入1.5 g_3g氧化鎂。
6.根據權利要求5所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述全自動蒸餾器為FOSS Kjeltec 8400蒸餾器；在滴定劑桶中預加入已標定的0.02 mol/L鹽酸溶液，將消煮管放入蒸餾器中，向消煮管中加入質量體積分數為2%硼酸-指示劑接收液30mL。
7.根據權利要求6所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述蒸餾器的蒸餾參數為:蒸汽量40%，溫度100°C，蒸餾時間T 30 "。
8.根據權利要求1所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述EDTA-乙酸銨混合液為0.005mol/LEDTA與lmol/L乙酸銨的混合液，用氨水和冰乙酸調至ρΗ7.0或ρΗ8.5ο
9.根據權利要求1所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述已標定的鹽酸溶液0.02mol/L鹽酸標準溶液。
10.根據權利要求1所述的土壤中陽離子交換量的測定方法，其特徵在於，所述硼酸-指示劑是質量體積分數為2%硼酸-指示劑接收液，所述指示劑為溴甲酚綠和甲基紅。
【文檔編號】G01N31/16GK104330522SQ201410613145
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】陶曉秋, 熊巍, 楊雪, 黃玫 申請人:中國菸草總公司四川省公司