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【干貨】土壤樣品pH的測定影響因素!
發(fā)布時(shí)間:2020-12-30編輯:
許多實(shí)驗(yàn)室小伙伴在進(jìn)行土壤pH值檢測的時(shí)候,都會(huì)遇到各種各樣的問題。今天,本文特別為大家總結(jié)了幾點(diǎn)會(huì)影響測定結(jié)果的因素,只要檢測時(shí)多加注意,一定會(huì)得到滿意的檢測結(jié)果。


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土壤pH值是土壤酸堿度的強(qiáng)度指標(biāo),是土壤的基本化學(xué)性質(zhì),常用作土壤分類、利用、管理和改良的重要參考,同時(shí)在一系列的理化分析中,土壤pH與很多項(xiàng)目的分析方法和分析結(jié)果有密切的聯(lián)系,也是審查其他項(xiàng)目結(jié)果的一個(gè)依據(jù)。


一、基本原理


以電位法測定土壤懸液pH,通用pH玻璃電極為指示電極,甘汞電極為參比電極。此二電極插入待測液時(shí)構(gòu)成一電池反應(yīng),其間產(chǎn)生一電位差,因參比電極的電位是固定的,故此電位差之大小取決于待測液的H+離子活度或其負(fù)對數(shù)pH。因此可用電位計(jì)測定電動(dòng)勢。再換算成pH,一般用酸度計(jì)可直接測讀pH。


二、影響因素


1、影響土壤體系本身的氫離子活度的因素


(1)土水比的影響。對于中性和酸性土壤,一般土壤懸液越稀即所加的水分越多,測得的pH值越高,大部分土壤從脫粘點(diǎn)稀釋到土水比1∶10時(shí),pH值約增高0.3 - 0.7單位,而其中尤以酸性土壤的稀釋效應(yīng)較大。水分量增大時(shí)pH值升高的原因,可能是由于粘粒的濃度降低,致使吸附性氫離子與電極表面接觸的機(jī)會(huì)減少;還可能有電解質(zhì)的稀釋效應(yīng),使陽離子更多的溶解在溶液中,而使溶液的pH值升高所以,為了能夠相互比較,在測定pH值時(shí)候,土水比應(yīng)該加以固定。這在各國的規(guī)定是不同的,國際土壤學(xué)習(xí)會(huì)規(guī)定的土水比為1∶2.5,我國的例行pH測定中,以1∶5和1∶1占多數(shù)。


(2)電解質(zhì)濃度的影響。增加電解質(zhì)濃度時(shí),土壤的pH值降低。土壤溶液中有少量電解質(zhì)存在時(shí),土壤的pH值降低0.5單位或更多,因此在1mol/L氯化鉀溶液中測得的土壤懸液的pH值常常比在水懸液中低1-1.5單位,關(guān)于電解質(zhì)影響土壤pH值的原因,有人認(rèn)為是電解質(zhì)中的陽離子把交換性氫離子從粘粒上代換下來,因而降低了土壤的pH值,也有人認(rèn)為,電解質(zhì)可以減小擴(kuò)散層的厚度,因而是溶液的pH值降低。


(3)二氧化碳的影響。這里所指的二氧化碳影響是指自然土壤原來所含有的二氧化碳影響,而不是空氣中的或者介質(zhì)水中的二氧化碳。當(dāng)取土測定土壤pH時(shí),土壤經(jīng)過干燥,其中所含的二氧化碳大部分揮發(fā)損失,所以這樣測得的結(jié)果就和原來土壤實(shí)際情況不同。這對石灰性土壤尤其顯著,如當(dāng)二氧化碳分壓從0.77大氣壓降至0.0003大氣壓,土壤的pH值即從6.4升至為9.2.這是因?yàn)槭倚酝寥赖膒H值與土壤空氣中的二氧化碳壓力對數(shù)成比例關(guān)系。


(4)樣品的磨細(xì)程度的影響。當(dāng)一個(gè)pH為4.7的土壤從通過2mm試驗(yàn)篩磨細(xì)到0.1mm時(shí),pH值約增改1.0-1.3單位,可見,測定土壤樣品pH值時(shí)候,樣品應(yīng)該避免磨的太細(xì)。


(5平衡時(shí)間的影響。如果在制備懸液時(shí)候土壤與水的平衡時(shí)間不夠,則將影響擴(kuò)散層與自由溶液之間的氫離子分布狀況,因而引起誤差,查資料,對于大多數(shù)歐洲土壤,土壤與水接觸1分鐘左右就可以達(dá)到平衡,對于澳洲土壤,則往往需要加水后震蕩1小時(shí)。對于我國大多數(shù)土壤,1小時(shí)的平衡時(shí)間一般已夠,過久放置因?yàn)榭赡芤鹞⑸锏幕顒?dòng),所以也不適宜。


2、測定條件的影響


對于易沉降的土壤,玻璃電極插入位置會(huì)使測得的pH值不同,一般在pH5.5-6.3之間時(shí),如果玻璃電極由上部的平衡清液移動(dòng)向下部的泥糊,則使pH值讀數(shù)降低0.1-0.3pH單位,這種差別隨膠體所帶電荷的增多而更為劇烈,這可能是由于懸液中對玻璃電極起反應(yīng)的H+離子較平衡清液為多所致,也可能是由于玻璃電極在清液中的電位沒有達(dá)到平衡所致。


測定土壤的pH值時(shí),攪動(dòng)懸液可對讀數(shù)發(fā)生影響,這是因?yàn)閿噭?dòng)對液接電位發(fā)生了顯著的影響,并且其數(shù)值還與鹽橋頂端的孔狀物質(zhì)的種類及孔隙度有關(guān)。據(jù)試驗(yàn),攪動(dòng)時(shí)測得的紅壤懸液的pH值較不攪動(dòng)時(shí)測得值約低0.07-0.30pH值單位。


3、雜質(zhì)的影響


對于質(zhì)地輕的砂質(zhì)土和緩沖性弱的土壤,如紅壤土,在制備懸液時(shí),不宜使用劣質(zhì)的玻璃容器和蒸餾水,以免其中的雜質(zhì)增高土壤的pH值。對于堿性土和中性土,所用的蒸餾水應(yīng)不含二氧化碳,并且在放置過程中防止吸收大氣中的二氧化碳。


4、液接電位的影響


用電位法測得土壤懸液的pH值實(shí)際上包含H+活度和液接電位,對于負(fù)電膠體,液接電位的符號是使土壤的pH較其實(shí)有值為低,其影響程度隨土壤濃度的增加而增加。液接電位的影響不但與固相的電荷符號和數(shù)量以及電解質(zhì)的濃度有關(guān),而且與膠體上吸附的離子種類有關(guān)。如在膠體上吸附二價(jià)和三價(jià)離子時(shí),液接電位的數(shù)值就比吸附一價(jià)離子時(shí)小。一般在土壤懸液中,液接電位造成的誤差一般不超過±0.20pH單位。


在一系列的土壤樣品的測定過程中,若重復(fù)測定早先測過的樣品,往往重復(fù)性很差,得不到原來的讀數(shù),有時(shí)甚至于原來的讀數(shù)相差零點(diǎn)幾個(gè)pH單位。如果差的過大,這主要是甘汞電極鹽橋的問題。由于某些甘汞電極鹽橋管內(nèi)流出的氯化鉀溶液的速度過慢,在測過幾個(gè)樣品后,鹽橋頂端的氯化鉀溶液,可能來不及補(bǔ)充而被稀釋,使重新測定原先的標(biāo)本時(shí)液接電位已有所不同,因而重復(fù)之間的差異很大。


三、解決方法


在土壤pH值測定中,有關(guān)的影響因素很多,要時(shí)刻記住下面這些要點(diǎn):


  • 在按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí),應(yīng)該嚴(yán)格控制土水比或電解質(zhì)濃度;

  • 測定pH值要求試樣過2mm土壤篩,就應(yīng)該嚴(yán)格控制樣品的磨細(xì)程度,嚴(yán)禁研磨的太細(xì);

  • 土(水)中二氧化碳:用新制備的蒸餾水浸泡試樣;

  • 平衡時(shí)間:待儀器讀數(shù)穩(wěn)定再進(jìn)行下一個(gè)試樣測試;

  • 測定條:盡可能將玻璃電極插入上層清液;

  • 減少雜質(zhì)干擾。


根據(jù)現(xiàn)有的儀器所產(chǎn)生的誤差一般能減低到很小限度,由電極系統(tǒng)所造成的誤差對于純?nèi)芤簛碚f一般也不嚴(yán)重,所測得的土壤的pH值的變異,主要源自土壤體系本身或者由于土壤特點(diǎn)對于電極系統(tǒng)所造成的影響(如液接電位),對于液接電位在測試pH值測定過程中的影響,就需要對電極性能不斷提高和改進(jìn)。在土壤pH值測定過程中,注意了以上影響因素,就能得到滿意的測試結(jié)果。

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