石灰性土壤阳离子交换量的测定适宜方法的探讨

时间：2022-11-14 百科知识版权反馈

【摘要】：土壤阳离子的交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相的阳离子之间所进行的交换作用。土壤胶体所能吸附的各种阳离子的总量称为土壤的阳离子交换量。石灰性土壤阳离子交换量的测定方法有NH4Cl-NH4OAc法、NaOAc法和Ca2法。乙酸钠法是以pH8.2乙酸钠作为交换剂，它适用于石灰性土壤和盐碱土壤交换量的测定。

·　分析了石灰性土壤阳离子交换量的测定的几种方法，对Ca（OAc）₂法进行了改进和对比，确定了石灰性土壤阳离子交换量的测定最适宜的方法。

宁夏农业勘查设计院

李素棉

土壤阳离子的交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相的阳离子之间所进行的交换作用。它由土壤胶体表面性质决定。土壤胶体是土壤中黏土矿物和腐殖酸以及相互结合的复杂的有机矿质复合体，其所能吸收的阳离子包括K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、H⁺、Al³⁺等。土壤胶体所能吸附的各种阳离子的总量称为土壤的阳离子交换量。

石灰性土壤阳离子交换量的测定方法有NH₄Cl-NH₄OAc法、NaOAc法和Ca（OAc）₂法。NH₄Cl-NH₄OAc法测定结果准确、稳定、重现性好。但缺点是：对于某些土壤中含有吸附铵离子能力特别强的黏土矿物（如蛭石或黑云母等）铵离子很难被蒸馏出来，乙酸铵尚能与部分腐殖质形成可溶性溶胶而被淋洗出来，致使测定结果偏低，而且操作手续较繁琐。乙酸钠法是以pH8.2乙酸钠作为交换剂，它适用于石灰性土壤和盐碱土壤交换量的测定。它的优点是：对碳酸钙的溶解度很低，而在含蛭石黏土矿物的土壤中，其内层离子能为Na⁺取代，保持在内层被Na⁺又能被置换出来。因此NaOAc不像NH₄OAc那样会降低阳离子交换量，但用pH8.2 NaOAc交换剂，对MgCO₃有较高的溶解度（游植麟，1990），致使测定结果偏高。Ca（OAc）₂法的特点是不用蒸馏即可滴定，操作简单，而且结果准确、稳定，重现性好，尤其适合于大批量测定。因此，我们一般采用Ca（OAc）₂法测定石灰性土壤阳离子交换量。

Ca（OAc）₂法测定石灰性土壤阳离子交换量的方法原理是：首先用较高浓度的盐酸溶液[0.25mol·L^-1]中和土壤样品中的碳酸钙，再用较低浓度的盐酸溶液[0.05mol·L^-1]处理土壤，使其交换性阳离子完全自土壤中交换出来。然后将已为H⁺所饱和的土壤与pH8.2乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1]相互作用，则Ca²⁺从土壤中交换出H⁺，这时土壤溶液中所形成的醋酸可用碱液滴定，其消耗量为土壤阳离子交换量。

Ca（OAc）₂法测定石灰性土壤阳离子交换量一般采用离心法进行土壤中离子与交换剂中离子的交换处理，用乙醇溶液[（C₂H₅OH）=40％]洗去破坏土壤样品中碳酸钙后剩余的盐酸，我们经过大量的试验进行了改进。采用淋洗法进行土壤中离子与交换剂中离子的交换处理，用水溶液洗去破坏土壤样品中碳酸钙后剩余的盐酸，并选取有代表性的石灰性土壤对两种方法进行了对比。

一、试样

选取了宁夏、河南和甘肃有代表性的石灰性土壤样品21个进行试验。试验样品见表1。

表1　试验样品

二、方法

（一）离心法交换—乙醇溶液洗剩余盐酸

1.主要仪器设备。

电动离心机：转速3000 r/min～5000 r/min；

离心管：100 ml；

往复式振荡器：满足220 rmp±20 rmpd的振荡频率和15～25 mm的振幅，滴定装置。

2.试剂。

pH 8.2乙酸钙溶液，cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1：称取88.00g乙酸钙（分析纯）溶于水中，稀释至1000 ml。吸取该溶液50 ml，加酚酞指示剂2滴，用氢氧化钠标准溶液[c（NaOH）=0.02 mol·L^-1]滴至微红色，由消耗的氢氧化钠体积，计算出每升乙酸钙应加入氢氧化钠溶液[c（NaOH）=2 mol·L^-1]的量，配成pH8.2的乙酸钙溶液。

盐酸溶液，c（HCl）=0.25 mol·L^-1：吸取21.0 ml浓盐酸（分析纯，密度1.19），加水稀释至1000 ml。

盐酸溶液，c（HCl）=0.05 mol·L^-1：量取200 ml盐酸溶液[c（HCl）=0.25 mol·L^-1],加水稀释至1000 ml。

氢氧化钠溶液，c（NaOH）=2 mol·L^-1：称取40.00 g氢氧化钠，加水溶解，稀释至500 ml。

氢氧化钠标准溶液，c（NaOH）=0.02 mol·L^-1：吸取10 ml氢氧化钠溶液[c（NaOH）=2 mol·L^-1]，用水稀释至1000 ml，并用标准的邻苯二甲酸氢钾溶液进行标定。

乙醇溶液，（C₂H₅OH）=40％：量取421 ml乙醇溶液[（C₂H₅OH）=95％]，用水稀释至1000 ml。

酚酞指示剂，ρ=50g·L^-1：称取酚酞0.5g，溶于50 ml乙醇溶液[（C₂H₅OH）= 95％]，用水稀释至100 ml。

3.分析步骤。

称取通过0.25 mm筛孔的风干土样5 g，放入100 ml离心管中，以5～10 ml盐酸溶液[c(HCl)=0.05 mol·L^-1]湿润试样，然后边搅拌边滴加盐酸溶液[c（HCl）=0.25 mol·L^-1]，以分解土壤中的碳酸盐和石膏（防止因局部过酸对土壤胶体的破坏），直至不再强烈发生CO₂气泡为止。再加入足量（指分解碳酸盐和石膏而言）盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]，浸泡过夜。

将离心管成对地放在粗天平两盘上，加盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]使其达到平衡，对称地放入离心机，以3000 r/min转速离心5 min，弃去清液。向离心管内加入少量0.05 mol·L^-1盐酸溶液，用玻棒将土块搅散，再加盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]至总体积60 ml左右，继续搅拌5 min，使成匀浆状，以少量盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]洗净玻棒。将离心管成对地放在粗天平上平衡后，离心弃去清液，如此反复处理3～4次，直至溶液中无Ca²⁺为止（将滤液1ml承接于小试管中，加紫尿酸胺为紫色时，表示洗净）。

将乙醇溶液[（C₂H₅OH）=40％]加入离心管中，离心清洗试样3～4次，直至洗净剩余的盐酸为止。（检验时可取离心清液1ml，放入小试管中，滴加硝酸银溶液数滴，如无白色沉淀，表示Cl^-1已洗净）。此时，再将离心管中的清液弃去。

向离心管中加入少量乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5 mol·L^-1]，用玻璃棒搅散土块，再加入乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1]50 ml，继续搅拌5 min，经粗天平平衡后放入离心机5 min，将离心液小心倒入250 ml容量瓶中。如此反复操作4次，最后以乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1]定容至刻度，摇匀待测。

吸取待测液50 ml于200 ml三角瓶内，加酚酞指示剂3～4滴，以氢氧化钠标准溶液[c(NaOH)=0.02 mol·L^-1]滴定溶液至微红色，同时做空白试验。

（二）淋洗法交换—水洗剩余盐酸

1.主要仪器设备。

锥形瓶：250 ml；

容量瓶：250 ml；

往复式振荡器：满足220 rmp±20 rmpd的振荡频率和15～25 mm的振幅，滴定装置。

2.试剂。

同离心法交换—乙醇溶液洗剩余盐酸的试剂。

分析步骤。

称取通过0.25 mm筛孔的风干土样5 g，放入250 ml三角瓶中，以5～10 ml盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]湿润试样，然后边搅拌边滴加盐酸溶液[c（HCl）= 0.25 mol·L^-1]，以分解土壤中的碳酸盐和石膏，直至不再强烈发生CO₂气泡为止。再加入足量盐酸溶液[c（HCl）=0.05 mol·L^-1]，浸泡过夜。

将清液转入漏斗中的滤纸上（定性中度紧密滤纸），再将土壤从三角瓶移至滤纸上，用盐酸[c(HCl)=0.05 mol·L^-1]继续淋洗，洗至交换性钙完全交换出为止（将滤液1ml承接于小试管中，加紫尿酸胺为紫色时，表示洗净）。

滤液中最后一次加入的酸液，应满至离滤纸上沿5 mm处，并使酸液完全从滤纸中流出，直到漏斗之末端不再有任何一滴液体流出为止。

用蒸馏水洗涤土壤及滤纸至中性为止（可用硝酸银检验有无Cl^-1）。

小心地自漏斗中取出滤纸及土壤，立刻置于干净的250 ml三角瓶中，加入100 ml微碱性的乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1]，用玻璃棒将滤纸搅碎，振荡30分钟，过滤入250 ml的容量瓶中，再用乙酸钙溶液[cCa（OAc）₂=0.5mol·L^-1]淋洗土壤及滤纸，直至定容刻度为止，摇匀待测。

待测液的测定同离心法交换。

三、结果

以离心法交换—乙醇溶液洗剩余盐酸和淋洗法交换—水洗剩余盐酸测定石灰性土壤阳离子交换量结果见表2。

表2　不同处理方法测定石灰性土壤阳离子交换量结果对照