专利名称：：一种测定土壤中有机质的方法
技术领域：
：本发明涉及土壤中有机质的测定，具体的说是一种改进土壤有机质的测定方法。
背景技术：
：土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的主要来源，它能使土壤具有保肥力和缓冲性，使土壤疏松和形成结构，从而具有改善土壤理化性质的能力，是土壤分类的依据之一。此外，土壤的生物学特性也会随土壤有机质数量和质量的改变而起变化。因此，有机质含量通常被作为土壤肥力水平高低的重要指标(文献l:劳家柽.土壤农化分析手册[M].北京:农业出版社，1988:229-236;文献2:文孝启.土壤有机质研究法[M].北京:农业出版社，1984:19-37;文献3:南京农业大学.土壤农化分析[M].北京:农业出版社,1996:29-39)。目前测定土壤有机质的主要方法包括灼烧法和重铬酸钾氧化法，使用最多的是重铬酸钾氧化法。测定土壤中有机质的国家标准方法(GB9834-88)就是重铬酸钾氧化法。其操作步骤是选取有代表性风干土壤样品，用镊子挑除植物根叶等有机残体，然后用木棍把土块压细，使之通过lmm筛。充分混匀后，从中取出试样10-20g，磨细，并全部通过0.25mm筛，装人磨口瓶中备用。称取制备好的风干试样0.05-0.5g,精确到0.0001g，置入150mL三角瓶中，加粉未状的硫酸银0.1g，然后准确加人0.4mol/l重铬酸钾一硫酸溶液10mL摇匀。将盛有一试样的三角瓶装-简易空气冷凝管，移置已预热到200-23(TC的电砂浴上加热。当简易空气冷凝管下端落下第一滴冷凝液，开始记时，消煮5士0.5min。消煮完毕后，将三角瓶从电砂浴上取下，冷却片刻，用水冲洗冷凝管内壁及其底瑞外壁，使洗涤瓶内溶液的总体积应控制在60-80ml为宜，力P3-5滴邻菲啰啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定剩余的重铬酸钾。每批试样必定必须同时做2-3个空白标定，取0.500g粉末状二氧化硅代替试样，其他步骤与试样测定相同，取其平均值。但是作者做过试验，电沙浴^热不均匀，开始冷凝的时间不一致，给计时带来麻烦。测定森林土壤有机质的国家标准方法GB7857-87也是K2Cr204容量法，操作步骤为用减量法称土样(过0.25mm筛)于硬质大试管，用吸管加入5ml0.8mol/ll/6K2Cr204标准溶液，然后用注射器注入5ml浓硫酸，并小心旋转摇匀后置于铁丝笼中，将铁丝笼放入预先加热至185190。C的油浴锅中加热，控温于17018(TC，并使溶液保持沸腾5min，取出铁丝笼架，冷却后转移溶液，以邻菲啰啉为指示剂，用FeS04滴定。但是随着现代科学测试手段的不断提高和人们环保意识的增强，分析操作者们越来越感到油浴加热方法的不可取性G)油在导热过程中易挥发而污染实验室空气，影响操作者的身体健康；(2)如果用明火加热，易引燃挥发油而发生火灾危险；(3)加热温度波动性大，影响样品氧化效率；(4)样品管外表面附着上油垢后难以清洗，而且在清洗过程中如不慎会将管外油垢带入管内，导致测定结果偏高。
发明内容本发明的目的是提供一种重复性好，重现性高，并且简单易行的测定土壤有机质的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种测定土壤中有机质的方法，1)取风干土壤样品10-20g磨细，过0.25mm筛备用，得试样土壤；2)向消煮管中依次加入试样土壤0.05-0.5g(精确至0.0001g)，Ag2S040.15g，用移液管准确加入10-20ml0.10mol/lK2Cr2O7-浓H2S04溶液，以消煮管中，然后置试管于事先预热至170-18(TC消煮铝锭中，从沸腾开始计时，6-8min后取出试管，让其自动冷却后，无损失的转入250ml三角瓶中，用蒸馏水洗涤试管2-3次，蒸馏水洗涤液同样转入三角瓶中，最终三角瓶中全部溶液的体积为60-100ml，加入3-5ml质量浓度85%的H3POjQ0.1-0.3ml质量浓度0.4-0.5%二苯胺磺酸钠指示剂，然后用0.1-0.2mol/lFeS04标准溶液滴定至溶液变成亮绿色为止，确定所消耗的FeS04溶液的用量；取0.05-0.5g粉末状二氧化硅代替试样土壤作对照组，其他步骤与试样土壤测定过程相同，确定所消耗的FeS04溶液的用量；3)配制乙酰苯胺标准溶液取乙酰苯胺试剂0.1407克，加二次蒸馏水溶解，定容至1000ml容量瓶中，此溶液含有有机碳100mg/l，以此溶液为母液稀释至有机碳10mg/l作为乙酰苯胺标准溶液；以此溶液5ml代替试样土壤进行步骤2)的操作，确定所消耗的FeS04溶液的用量；以蒸馏水5.0ml代替乙酰苯胺标准溶液作为空白组，进行上述操作，确定所消耗的FeS04溶液的用量；计算回收率回收率％=(V空白一V标准物质)xC,x3x誦x00%n标准物质xV标准物质其中Vfia—滴定空白组时所消耗的FeS04溶液体积，V織麵一滴定乙酰苯胺标准溶液时消耗的FeS04溶液体积，n雜物质一标准物质的浓度，V标准物质—标准物质的体积；4)土壤中有机质含量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>mx回收率0/0其中VQ—标定对照组时消耗的FeS04溶液体积，V,—滴定土样消耗的FeS04溶液体积，1.724—将有机碳转化成有机质的系数，m—风干土样质量。本试验的原理如下1)有机碳与重铬酸钾在加热的条件下发生反应2K2Cr207+8H2S04+3C=2K2S04+2Cr2(S04)3+3C02T+8H202)滴定时剩余的重铬酸钾与滴定剂硫酸亚铁在常温下反应K2Cr207+6FeS04+7H2S04=Cr2(S04)3+K2S04+3Fe2(S04)3+7H20，次测定前，FeS04溶液的浓度均需重新标定，其过程为，采用常规的K2Cf207氧化法标定FeS04溶液的浓度，向三角瓶依次加入lml0.10mol/lK2Cr2O7、4ml浓H2S04和2ml浓H3P04，加蒸馏水20ml，用FeS04溶液进行滴定；计算FeS04溶液浓度rxf其中c^。7—&0"207溶液浓度，~>2。7—&&207溶液体积，c^。4—FeS04溶液浓度，^^一FeS04溶液体积。本发明的创4新之处在于1.使用消煮装置进行加热。消煮管加热的准确度很高，边缘效应很小，而且混合液体全部包在加热铝锭中，可以保证绝大部分溶液同时开始沸腾，并且容易对消煮的温度和时间进行控制。2.加入0.15gAg2SO4。Ag2S04在该反应中的作用有两个一是催化剂，起催化作用的是Ag+;二是掩蔽剂，消除土壤中可能存在的cr对试验结果产生的正干扰。作者通过做试验发现，加入0.10gAg2SO4不能很好的达到上述目的，而0.15g刚好能同时满足上述要求。但是Ag2S04的量又不能太多，过多的Ag+可能生成Ag2Cr207沉淀，影响测定结果。3.滴定时加入浓磷酸(质量浓度85%)。加入磷酸的目的K2Cr207在酸性溶液中显示很强的氧化能力，因此要加lmol/LH2S04，此时&2072-/&3+的条件电极电位为1.08V，能使Fe"氧化为Fe3+。在1mol/LH2S04中E。Fe3+/Fe2+=+0.68V，加入1:3(V/V)的HsP04后由于PO-与Fe"形成稳定的无色络离子[Fe(P04)2]3—，而使Fe"F^+电对的条件电极电位降低，所以在有H3P04存在的H2S04介质中滴定F^+时，起始条件电极电位最低，滴定突跃最长。4.指示剂改用二苯磺酸钠。二苯胺磺酸钠的氧化态为紫色，还原态为无色，变色的条件电极电位为0.85V。变色范围为0.85±0.059/2V，用K2Cr207滴定F^+的突跃范围的电位正好将指示剂加变色范围包含在内，故计量点时，指示剂由紫色还原成无色。反应方程式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>二苯联苯胺磺酸紫(紫色)二苯联苯胺磺酸(无色)加入的二苯磺酸钠立即被&2&207氧化为紫色的二苯联苯胺磺酸紫，虽然这个反应需要消耗一定的K2Cr207，随着滴定的进行，可逆反应向左进行，到达滴定终点时，&2&207全部被释放。而使用邻菲啰啉指示剂则需要消耗滴定剂FeS04，影响测定结果的准确性，因此选择改用二苯磺酸钠。使用的改进方法对土壤有机质进行测定，有如下优点1.加热效果理想。使用消煮装置进行加热，其温度波动小，边缘效应极小，试管受热均匀，且不产生试验室二次污染。2.精度高，准度度好。铝锭加热能很好的控制测定精度，因为铝锭加热能很好的克服边缘效应，这是油浴和沙浴不能解决的问题。改用二苯磺酸钠指示剂，能有效地减少参与氧化还原反应物的量，使测定结果更加准确。3.仪器简单，操作简便。沙浴需要冷凝装置，加大了试验的成本和复杂程度；油浴不需要冷凝装置，操作繁琐且对人体有害。本发明采用操作简单的消煮装置，消煮盖上小漏斗，小漏斗的作用有两个一是减小热量散失，起到保温的作用；二是起到部分回流的作用。^体实施方式采用常规的K2Cr207氧化法标定FeS04溶液的浓度，向三角瓶依次加入lml0.10mol/lK2Cr2O7、4ml浓H2S04和2ml浓H3P04，加蒸馏水20ml，用FeS04溶液进行滴定；计算FeS04溶液浓度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中、，7—^0207溶液浓度，&，7—&0"207溶液体积，C婦4一FeS04溶液浓度，4,。4^FeS04溶液体积。实施例l土壤前处理按照国家标准方法GB9834-88。选取有代表性风干土壤样品，用镊子挑除植物根叶等有机残体，然后用木棍把土块压细，使之通过lmm筛。充分混匀后，从中取出试样10-20g,磨细，并全部通过0.25mm筛，装人磨n并瓦中备用。本发明改进方法的加热装置改用消煮仪，消煮管代替三角瓶盛装试样和试剂溶液，加热时消煮管上方盖一尾部弯曲的小漏斗，从溶液沸腾开始计时，6-8min后将消煮管取下，冷却。以二苯胺磺酸钠作指示剂，用FeS04滴定剩余的&0"204。对比油浴加热和消煮装置加热两种方法的精度。1)使用改进的方法对土壤样品中含有的有机质进行测定。向消煮管中依次加入土样0.3g(精确至0.0001g)，Ag2S040.15g，用移液管准确加入10ml0.10mol/lK2Cr207—浓H2S04溶液，然后置试管于事先预热至170-18(TC消煮铝锭中，从沸腾开始计时，6-8min后取出试管，让其自动冷却后，无损失的转入250ml三角瓶中，用蒸馏水洗涤试管3次，加入3ml85y。的H3PO4和4滴0.5。/。二苯胺磺酸钠指示齐lJ，然后用0.2000mol/lFeS04标准溶液滴定至溶液变成亮绿色为止。取0.500g粉末状二氧化硅代替试样作对照组，其他步骤与试样测定相同。配制乙酰苯胺标准溶液取乙酰苯胺试剂0.1407克，加二次蒸馏水溶解，定容至1000ml容量瓶中，此溶液含有有机碳100mg/l，以此溶液为母液稀释至有机碳10mg/1作为乙酰苯胺标准溶液；以此溶液5ml代替试样土壤进行步骤2)的操作，确定所消耗的FeS04溶液的用量；以蒸馏水5.0ml代替乙酰苯胺标准溶液作为空白组，进行上述操作，确定所消耗的FeS04溶液的用量；计算回收率回收率％=(￥空白—V蹄物质)xC層4x3x誦xi00%n标准物质xV标准物质其中V^—滴定空白组时所消耗的FeS04溶液体积，V,胺标准溶液时消耗的FeS04溶液体积，一标准物质的体积；土壤中有机质含量n标准物质'标准;标准物质一滴定乙酰苯质的浓度，V标准物质:100mx回收率0/。其中VQ—标定对照组消耗的FeS04溶液体积，滴定土样消耗的FeS04溶液体积，1.724—将有机碳转化成有机质的系数，m—风干土样质量。2)油浴加热(国家标准方法GB7857-87):向硬质试管中依次加入土样0.3g(精确至0.0001g),用吸管加入5ml0.8mol/l1/6&0204标准溶液，然后用注射器注入5ml浓硫酸，并小心旋转摇匀后置于铁丝笼中，将铁丝笼放入预先加热至18519(TC的油浴锅中加热，控温于17018(TC，并使溶液保持沸腾5min，取出铁丝笼架，冷却后转移溶液，以邻菲啰啉为指示剂，用FeS04滴定至溶液呈粉色。取0.500g粉末状二氧化硅代替试样，作为对照组，其他步骤与试样测定相同。土壤中有机质含]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中V。一标定对照组消耗的FeS04溶液体积，Vi—滴定土样消耗的FeS04溶液体积，1.724—将有机碳转化成有机质的系数，m—风干土样质量:使用发明的方法和国家标准方法对土壤中有机质含量的测定结果如表l所示。由结果可以看出，发明的方法精密度明显好于国家标准方法。表l发明方法和国家标准方法结果对比<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注编号l、2的土壤消煮温度为17(TC，消煮时间为8min;编号3、4的土壤消煮温度为175。C，消煮时间为7min;编号为5、6的土壤消煮温度为180°C，消煮时间为6min。实施例2使用本发明的方法测定标准土样GBW07412中有机质的含量。具体实施过程一向消煮管中依次加入标准土样0.4g(精确至0.0001g)，Ag2SO40.15g，用移液管准确加入10ml0.10mol/lK2Cr2O7-H2SO4溶液，然后置试管于事先预热至18(TC消煮铝锭中，从沸腾开始计时，6min后取出试管，让其自动冷却后，无损失的转入250ml三角瓶中，用蒸馏水洗涤试管3次，加入3ml85%的H3POjD4滴0.5%二苯胺磺酸钠指示剂，然后用0.2000mol/lFeS04标准溶液滴定至溶液变成亮绿色为止。取0.500g粉末状二氧化硅代替试样，其他步骤与试样测定相同。计算过程同上。使用发明的方法对标准物质进行测定5次，5次的平均结果如表2所示，经t-检验比较，测定结果与参考值相符，说明以所发明的方法测定土壤中含:结果准确可罪,3使用发明方法对标准物质中有机质含量的测定结果(n=5)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.一种测定土壤中有机质的方法，其特征在于1)取风干土壤样品10-20g磨细，过0.25mm筛备用，得试样土壤；2)向消煮管中依次加入试样土壤0.05-0.5g，Ag2SO40.15g，加入10-20ml0.10mol/lK2Cr2O7-浓H2SO4溶液，以消煮管中，然后置试管于事先预热至170-180℃消煮铝锭中，从沸腾开始计时，6-8min后取出试管，让其自动冷却后，转入三角瓶中，用蒸馏水洗涤试管2-3次，蒸馏水洗涤液同样转入三角瓶中，最终三角瓶中全部溶液的体积为60-100ml，加入3-5ml质量浓度85％的H3PO4和0.1-0.3ml质量浓度0.4-0.5％二苯胺磺酸钠指示剂，然后用0.1-0.2mol/lFeSO4标准溶液滴定至溶液变成亮绿色为止，确定所消耗的FeSO4溶液的用量；取0.05-0.5g粉末状二氧化硅代替试样土壤作对照组，其他步骤与试样土壤测定过程相同，确定所消耗的FeSO4溶液的用量；3)配制乙酰苯胺标准溶液取乙酰苯胺试剂0.1407克，加二次蒸馏水溶解，定容至1000ml容量瓶中，此溶液含有有机碳100mg/l，以此溶液为母液稀释至有机碳10mg/l作为乙酰苯胺标准溶液；以此溶液5ml代替试样土壤进行步骤2)的操作，确定所消耗的FeSO4溶液的用量；以蒸馏水5.0ml代替乙酰苯胺标准溶液作为空白组，进行上述操作，确定所消耗的FeSO4溶液的用量；计算回收率其中V空白—滴定空白组时所消耗的FeSO4溶液体积，V标准物质—滴定乙酰苯胺标准溶液时消耗的FeSO4溶液体积，n标准物质—标准物质的浓度，V标准物质—标准物质的体积；4)土壤中有机质含量其中V0—标定对照组时消耗的FeSO4溶液体积，V1—滴定土样消耗的FeSO4溶液体积，1.724—将有机碳转化成有机质的系数，m—风干土样质量。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:每次测定前，FeSQ4溶液，浓度均需重新标定，其过程为，采用常规的K2Cr207氧化法标定FeS04溶液的浓度，向三角瓶依次加入lml0.10mol/lK2Cr2O7、4ml浓H2S04和2ml浓H3P04，加蒸馏水20ml，用FeS04溶液进行滴定；计算FeS04溶液浓度其中^2。.2。7—^0207溶液浓度，&2fV)7—&&207溶液体积，C,—FeS04溶液浓度，^叫一FeSCV溶液体积。全文摘要本发明涉及土壤中有机质的测定，具体的说是一种测定土壤有机质的方法，本发明采用加热装置改用消煮仪，消煮管代替三角瓶盛装试样和试剂溶液，加热时消煮管上方盖一尾部弯曲的小漏斗，从溶液沸腾开始计时，6-8min后将消煮管取下，冷却。以二苯胺磺酸钠作指示剂，用FeSO<sub>4</sub>滴定剩余的K<sub>2</sub>Cr<sub>2</sub>O<sub>4</sub>。本发明重复性好，重现性高，简单易行。文档编号G06F19/00GK101419175SQ20071015766公开日2009年4月29日申请日期2007年10月24日优先权日2007年10月24日发明者桦周,宇万太,璐张,强马申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所