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所謂“pH”,又名“酸堿度”,即“氫離子濃度指數(shù)”,是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度,也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此pH的測(cè)定必須在水溶液中進(jìn)行才比較有意義。但土壤的常態(tài)并不是溶液,因此,了解土壤pH的測(cè)定方法是非常有必要的。下文基于unisnese pH微電極檢測(cè)土壤PH,具體步驟如下:
電極法
利用玻璃電極及參考電極,測(cè)定水樣中電位變化,可決定氫離子活性,而以氫離子濃度指數(shù)(pH)表示之(于25℃,理想條件下,氫離子活性改變10倍,即改變一個(gè)pH單位,電位變化為59.16mV)。通常所說的pH計(jì)(圖1)測(cè)定就是最常見的電極測(cè)定法。
pH計(jì)是一種測(cè)量溶液pH值的儀器,它通過pH選擇電極(如玻璃電極)來測(cè)量出溶液的pH值。良好的pH計(jì)可得精密度為±0.02,準(zhǔn)確度為±0.05。其測(cè)定過程為:將電極沖洗拭干后置入水樣中,以磁石攪拌,待穩(wěn)定后讀取pH值并記錄溫度。
該方法在測(cè)定時(shí)要注意以下幾個(gè)方面:
(1)每更換水樣均應(yīng)先將電極淋洗干凈并拭干;
(2)每隔一段時(shí)間應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液對(duì)pH計(jì)進(jìn)行校正(或依照制造商提供之儀器操作手冊(cè)之說明來校正),校正后的pH計(jì)有效使用期限一般為四個(gè)星期;
(3)溫度影響電極電位和水的電離平衡,溫度補(bǔ)償器、標(biāo)準(zhǔn)緩沖液、待測(cè)液溫度要一致。
(4)每批樣品量測(cè)前必須先校正;連續(xù)量測(cè)十個(gè)樣品后,須再量測(cè)校正液確保穩(wěn)定性。
在測(cè)定土壤的pH時(shí),由于土壤常態(tài)下是固體,無法直接用以上兩種方法進(jìn)行測(cè)量,需要進(jìn)行處理后再測(cè)定,因此,測(cè)定土壤pH時(shí)一般先制成土壤浸出液再行測(cè)定。在制作土壤浸出液時(shí)要注意如下問題:
(1)土水比的影響:一般土壤懸液愈稀,測(cè)得的pH愈接近于7,尤以堿性土的稀釋效應(yīng)較大。為了便于比較,測(cè)定pH的土水比應(yīng)當(dāng)固定。經(jīng)試驗(yàn),采用1∶1的土水比,堿性土和酸性土均能得到較好的結(jié)果,酸性土采用1∶5和1∶1的土水比所測(cè)得的結(jié)果基本相似,故建議堿性土采用1∶1或1∶2.5土水比進(jìn)行測(cè)定。
(2)蒸餾水中CO2會(huì)使測(cè)得的土壤pH偏低,故應(yīng)盡量除去,以避免其干擾。endprint
(3)待測(cè)土樣不宜磨得過細(xì),宜用通過1mm篩孔的土樣測(cè)定。
注意到這些問題后,一般土壤浸出液的制作方法為:稱取通過2mm孔徑篩的風(fēng)干試樣20g(精確至0.1g)于50ml高型燒杯中,加去除CO2的水20mL,以攪拌器攪拌1min,使土粒充分分散,放置30 min后進(jìn)行過濾,其濾液即可用于測(cè)定(若土壤浸出液的pH<7時(shí),應(yīng)改用1mol/L的氯化鉀溶液代替去除CO2的水進(jìn)行制作)。
制成土壤浸出液后,即可按需要采用以上介紹的電極法和pH指示劑法進(jìn)行測(cè)定。
其他方法:
(1)測(cè)細(xì)泥糊狀物pH值
將足夠量的蒸餾水加到土壤樣品中攪成很細(xì)的糊狀物,放置5分鐘插入pH計(jì),經(jīng)過15-20秒后讀取儀器示值。注意在兩次測(cè)量之間要充分洗滌電極。
(2)水分飽和的土壤糊狀物pH值
在土壤樣品中加入少量蒸餾水,用刮勺攪動(dòng)混成水分飽和的土壤糊狀物,使其均勻,然后在專用的器皿中輕輕敲打糊狀物,直至這種糊狀物能夠反射光線以及稍能流動(dòng)。當(dāng)將器皿翻轉(zhuǎn)過來時(shí)糊狀物應(yīng)能自由滑出,如有粘附可用刮刀將其刮凈。將糊狀物放置1小時(shí)以上,再檢查一次樣品的水分飽和程度(按照上述方法)。
在放置過程中樣品表面不應(yīng)有游離水分出現(xiàn),糊狀物也不應(yīng)顯著變硬或失去光澤,如果樣品變硬或失去光澤,應(yīng)添加水重新混合,如果糊狀物太潮濕則應(yīng)添加一些干燥的土壤。
樣品制備后,將電極插入糊狀物內(nèi)不斷升高或降低電極的位置直至獲得重現(xiàn)的pH讀數(shù)為止。
以上方法都可以進(jìn)行測(cè)定,但對(duì)于同一樣品不同方法所得數(shù)據(jù)稍有較大差異,因此在給出土壤pH值時(shí)應(yīng)指明所采用的測(cè)定方法。
pH計(jì)測(cè)定的方法精確度好,但土壤浸出液的制作較為煩瑣。那么有沒有更為便捷的方法?
下面推薦使用Unisense pH微電極,其具有很高的精度,能無損測(cè)量多種生物和環(huán)境類樣品。應(yīng)用了unisense的pH微電極,所使用的pH微電極尖端直徑都為10微米,將微電極與剖面顯微鏡聯(lián)用使用,應(yīng)用微電極測(cè)試了土壤體內(nèi)的不同深度位置區(qū)域的pH的濃度分布情況,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于土壤內(nèi)部pH的原位測(cè)試。