土壤pH测试方法及应用分析

2020-01-15陈健

化工设计通讯 2020年4期

陈健

（贵州省地质矿产中心实验室（国土资源部贵阳矿产资源监督检测中心），贵州贵阳 550018）

土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一，对土壤中养分存在的形态和有效性、土壤的理化性质、微生物活动以及植物生长发育都有很大的影响。由于很多营养元素的有效性与土壤pH 有关，因此可根据土壤的pH 评估土壤中养分的有效状况。而且，近十年来，随着化肥尤其是氮肥的大量施用，土壤酸化现象尤为严重，因此更应加强对土壤pH 的监测。本文详细分析了具体的土壤pH 测试方法和相关应用情况。

1 土壤pH的样品测试

在进行土壤中pH 的测定时，需要按照相关的文件规定进行操作，包括pH 测定中的离子选择电极法、分析实验室用水规格和实验方法等。对于大批量的样品测试，为了高质量高效率地完成检测任务，应合理安排布置妥当各个处理环节。首先，温度对pH 的测定影响较大，冬天的室内温度应控制在20～25℃；第二，水的使用量较大，采用煮沸冷却的方式不方便，制备较大体积不含二氧化碳的水，可采用通氮气的方法进行制备，每次准备水之前应先测量水的pH（5.00～7.50）和电导率（≤0.50μS/cm）。第三，因为数据较多，单个手写记录繁琐易错，可选择带数据储存功能的仪器，测试好之后将数据导入电脑。第四，碎样间分装好的样品应尽早测试，摆放时间过长容易吸收空气中的气体发生改变，储存pH 土壤样品的房间湿度不宜过高，不能有盐酸、氨水等挥发性气体，同样应保证测试环境不被酸碱等气体污染[1]。第五，每天应严格按照质量控制要求随机抽取一定量的样品进行复查，并同时抽取极值进行复查，发现问题及时处理。第六，每测试完成一组样品（100件左右）之后应对电极进行一次校正，校正之后的斜率宜在

95%～105%。

2 土壤pH的测试方法

2.1 土壤pH测试概述

在土壤pH 的测试中，主要采用的仪器包括pH 计：测量范围为0～14、读数精度不小于0.01；pH 三复合电极；天平；磁力搅拌器；搅拌子；高型烧杯50mL；一般实验室常用仪器和设备等。

土壤pH 测试的原理是试样用无二氧化碳的水浸提，土与水之比为1 ∶2.5，充分搅匀，平衡30min，然后将pH 三复合电极插入浸提液中，用pH 计直接测定出pH。对于试剂和材料，除另有说明外，仅使用认可的分析纯试剂和符合GB/T 6682规定的二级及以上水或与其纯度相当的水。主要包括的试剂和材料有邻苯二甲酸氢钾、混合磷酸盐、硼砂、氯化钾、无二氧化碳蒸馏水等。对于无二氧化碳蒸馏水的制取，首先需要将蒸馏水注入烧瓶中，煮沸10min，放置冷却，用装有碱石灰干燥管的橡皮塞塞紧，摆放一夜平衡。制备较大体积不含二氧化碳的水[2]，可插入一玻璃管到容器底部，通氮气（适当流量，一分钟60个气泡为宜）到水中1～2h，以除去被水吸收的二氧化碳，用装有碱石灰干燥管的橡皮塞塞紧，摆放一夜平衡。pH 标准缓冲溶液按照购买的成套缓冲剂使用说明进行配制，对于氯化钾溶液的制取（ckcl=3mol/L），称取氯化钾223.8g 溶于500mL 水中，然后稀释到1 000mL。

2.2 土壤pH测试步骤

在土壤pH 测试中，首先进行试样溶液的制备，称取通过2mm 孔径筛孔的风干土壤样品10.0g±0.1g 于50mL 的高型烧杯中，加25mL 去除CO2的蒸馏水，用搅拌器搅拌1min，使土粒充分分散，放置30min 后进行测定。之后进行pH 计的校正，依照仪器说明书，依次分别用pH 为6.88、4.00、9.23（水温为20℃时）的pH 标准缓冲溶液校正仪器。

最后进行土壤pH 的测定，将电极插入试样悬液中，轻轻转动烧杯以除去电极的水膜，促使快速平衡，静置片刻，按下读数开关，待读数稳定时记下 pH。取出电极，以水洗净，用滤纸条吸干水分后即可进行第二个样品的测定，每测 5～6 个样品后需用标准溶液检查定位。用酸度计测定 pH 时，可直接读取 pH，不需计算。

3 土壤pH测试方法的应用

3.1 土壤pH测试基本原则

在土壤pH 测试中，首先，被测溶液中如含有易污染敏感泡而使电极钝化，会出现斜率降低，显示读数不准现象。如此，则应根据污染物的性质，以适当溶液清洗，使之复新。其次，温度对pH 值的测定影响很大，注意保持室温在20～25℃。再次，样品不要磨得过细，以通过2mm（10目）孔径筛为宜。如样品不能立即测定时，应密封保存，以免受大气中氨或酸性气体的影响，同时避免日晒、高温、潮湿的影响。最后电极长期使用后[3]，如发现斜率略有降低，则可把电极下端浸泡在4%HF（氢氟酸）中3～5s，立即用蒸馏水洗净。然后在0.1mol/L 盐酸溶液中浸泡数小时，再用蒸馏水洗干净，使之复新。

3.2 测试结果分析

对土壤pH 进行测试之后进行测试的精密度和准确度分析，在进行测试的过程中，应注意加水搅拌后的平衡时间对测得的样品pH 是有影响的，且随样品类型而异。平衡快者，1min即达平衡；慢者可长至1h。一般说来，平衡30min是合适的。pH 复合电极插入样品悬液后应轻微摇动，以除去玻璃表面的水膜，加速平衡，这对于缓冲性弱和pH 较高的样品尤为重要。

3.3 土壤pH测试关键点

在进行土壤pH 测试时，应把握好相应的关键点，保证测试的准确度。一是干放的电极使用前在0.1mol/L盐酸溶液中或水中浸泡12h以上，使之活化。二是使用时应轻轻震动电极，使其内溶液流入球泡部分，防止气泡的存在。三是电极球泡部分极易破损，使用时必须仔细、谨慎，最好加用套管保护。四是玻璃电极表面不能沾有油污，忌用浓硫酸或铬酸溶液清洗玻璃电极表面；不能在强碱及含氟化物的介质中或黏土等胶体体系中停放过久，以免损坏电极或引起电极反应迟钝。五是电极在测量前必须用已知的pH标准缓冲溶液进行校准。要保证标准缓冲溶液的可靠性，如果标准缓冲溶液配制时间过久，溶液里面产生杂质或悬浮物，将导致测量结果的不准确。六是测量时，电极的引入线须保持静止，否则将会引起测量不稳定。七是测量时，要拉下电极上端的小橡皮套使之露出上端小孔；测量必须进入pH测量状态方可。八是在塑料保护栅内的敏感玻璃泡不能与硬物接触，测试结束后用试纸擦拭时动作要轻，任何破损和擦毛都会使电极失效。九是电极避免长期浸在蒸馏水或蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中，并防止和有机硅油脂接触。电极不用时将电极放在补充液为3mol/L氯化钾溶液中，以保持电极球泡的润湿。当复合电极内的液位降低时，将3mol/L氯化钾溶液补充液从电极上端小孔加入。（电极不使用时，可以塞上橡皮套，防止补充液干涸）。十是电极的引出端，必须保持清洁和干燥，绝对防止输出端短路，否则将导致测量结果失准或失效。