分光光度法测定土壤中有机物含量的研究与应用

'第２８卷第５期平顶山学院学报Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．５２０１３年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｃｔ．２０１３分光光度法测定土壤中有机物含量的研究与应用曹运珠，韩啸（中铁十三局集团有限公司中心试验室，吉林长春１３００３３）摘要：研究了一种土壤有机物快速测定法—分光光度法，并与国家现行标准ＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９中的重铬酸钾容量法（丘林法）进行了相关性实验和对比实验．两种方法的相关性曲线方程为ｙ＝２．２６４２ｘ＋２２．０２４７，且相关指数Ｒ＝０．９５３３，表明分光光度法与重铬酸钾容量法（丘林法）具有很好的相关性．分析对比实验结果，可以看出分光光度法不仅有效地解决了重铬酸钾容量法（丘林法）在检测有机物含量较高及还原性物质较多的土壤时所遇到的问题，还在试验过程中表现出操作简单快捷、污染小等特点．在上述实验的基础上利用分光光度法对河岸附近不同深度的土壤共计２０个土样进行了有机物含量的测定，测定结果表明土壤有机物含量自上而下依次递减，且具有明显的递变规律．关键词：分光光度法；有机质；有机物含量；丘林法中图分类号：Ｏ６５７．３２　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１６７３－１６７０（２０１３）０５－００７１－０４［５］有机土在我国分布广泛，特别是东北三省、三方便，但也存在以下问题：丘林法不适用于测定江平原、黄河、长江源区和川西北高原等地更为集土壤有机物含量大于１５％（１５０ｇ／ｋｇ）的土壤；丘中，图１为有机土主要成分．虽然有机土中的有机林法不宜用于测定含氯化物较高的土壤；丘林法不物可以提高土壤的吸收性能和缓冲性能，对植物生宜用于测定含还原物质较高的水稻土及一些长期长极其有利，但其强亲水性，导致有机土压缩性大、渍水的土壤．笔者为了解决上述问题，提出了利用强度低，会严重影响工程施工的质量，为此施工过有机质与有机物之间的相关性，通过分光光度法测程应严格控制土壤中的有机物含量．目前，我国检定有机质的特征吸收进而确定土壤中有机物含量．测土壤有机物含量的常用方法为国家现行标准试验结果表明该方法除了可以很好地解决丘林法ＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９中的重铬酸钾容量法（丘林在测定中遇到的问题外，还避免了重铬酸钾的使［１］法），除此之外还有质量法（烧失量法）、双氧水用，减少了铬盐对环境的污染．［２－４］氧化法等．虽然丘林法比其他方法更为精确、图１　有机土主要成分收稿日期：２０１３－０４－０２作者简介：曹运珠（１９８５—），男，辽宁省鞍山市人，硕士，中铁十三局集团有限公司中心试验室助理工程师，主要研究方向：材料的化学检测． ·７２·平顶山学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１３年该腐殖酸浓度系列相当于用该方法称取１ｇ土样１　材料与方法并采用１．２．１步骤浸提测定的土壤有机质物含量１．１　供试土壤分别为：２５、２０、１５、１０、５、０ｇ／ｋｇ，图２显示了有机在长春市伊通河沿岸取４个点，采集不同深度质与吸光度的关系．根据图２，可以通过吸光度计土体（从地表向地下每１０ｃｍ取一次土样），共２０算土壤有机质含量，公式如下：土壤有机质Ｏｍ（ｇ／个土样，土样经风干并过０．２５ｍｍ孔径筛，用于测ｋｇ）＝３１．３５４Ａ＋０．０８９１．式中，３１．３５４为土壤有定土壤的有机质和常规有机物的含量，进而研究它机质与吸光度直线回归关系斜率，Ａ为样品比色溶们的相关性；模拟土样以距地表５０ｃｍ的土体分别液吸光度，０．０８９１为直线的截距．掺入适量的腐植酸、氯化钠、硫酸亚铁等制备．１．２　测定方法［６］１．２．１　土壤中有机质测定方法称取１．００００ｇ过０．２５ｍｍ筛的风干土样，放入样品杯中，然后准确向烧杯中加入２５ｍＬ碱性溶液（０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ）和２５ｍＬ脂溶性溶剂（丙酮－Ｎ，Ｎ二甲基甲酰胺），放在磁力搅拌器上搅拌１０ｍｉｎ后静置２０ｍｉｎ，再用移液管准确移取２ｍＬ上清液，加１０ｍＬ水，用１ｃｍ光径的比色皿，在波长４２０ｎｍ处测其吸光度（Ａ）．图２　有机质含量与吸光度关系１．２．２　有机质标准溶液的配制及标准曲线的绘［６］制２．２　土壤的有机质与常规有机物含量的相关性将腐殖酸在恒温１０５℃的条件下烘干４ｈ，称笔者研究的土体均取自吉林长春，土样类别属取０．２５００ｇ的干燥腐植酸，放入５００ｍＬ容量瓶于黑土，共测试了２０个土壤有机质含量，并用丘林中，加入浸提剂（０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ）２５０ｍＬ，再用脂法测定了常规有机物的含量，其相关性见图３．图３溶性溶剂定容至５００ｍＬ，该溶液腐殖酸浓度为５００是所有供试样本分光光度法测定值和丘林法测定２ｍｇ／Ｌ．然后用移液管分别吸取该溶液１０、８、６、４、２值的相关性曲线，其相关指数Ｒ＝０．９５３３，表明二和０ｍＬ于不同的样品杯中，再分别吸取脂溶性溶者存在较为显著的线性关系．相关线性回归方程剂各０、２、４、６、８和１０ｍＬ于上述样品杯中，该系列为：ｙ＝２．２６４２ｘ＋２．０２４７．ｙ为土壤常规有机物浓度为：５００、４００、３００、２００、１００、０ｍｇ／Ｌ．然后，用移含量（％），ｘ为土壤有机质含量（％）．由于土壤中液管移取上述标准系列２ｍＬ，加１０ｍＬ水，用１ｃｍ有机质的测定值不仅由土壤中的腐殖质的含量决光径的比色皿，在４２０ｎｍ波长处分别测其吸光度定，还与腐殖质中胡敏酸和富啡酸的比例密切有（Ａ），再用过原点线性方程拟合有机质含量与吸光关，因此采用分光光度法测定不同土壤类型时，有度的关系，绘制标准曲线．机质与有机物含量的相关线性方程会有所差异，所１．２．３　土壤有机质测定方法以应用分光光度法时应注意考虑土壤分类．笔者所高温外热重铬酸钾氧化－容量法（丘林提供的数据仅对东北三省的黑土具有一定的参考［１］法）．价值．２．３　增加有机物含量对丘林法测定结果的影响２　结果与讨论图４显示了腐植酸的加入量与丘林法测定结２．１　有机质标准曲线研究果的关系，从图中不难看出测定结果随腐植酸的加准确称取烘干腐殖酸试剂０．２５００ｇ，按１．２．２入量增大而增大，但是测定结果与真值之差也随之中方法配制形成腐殖酸浓度系列为：５００、４００、３００、增大，表现为准确率下降．产生上述结果的原因是２００、１００、０ｍｇ／Ｌ，分别取该标准系列浓度的溶液２丘林法加入的氧化剂用量一定，随着反应的进行氧ｍＬ，加１０ｍＬ水，在４２０ｎｍ波长处测定其吸光度，化剂的浓度不断降低，而相关研究结果表明氧化剂 第５期曹运珠，韩啸：分光光度法测定土壤中有机物含量的研究与应用·７３·的氧化能力随其浓度的减小而削弱，且氧化剂对有下：当氯化钠加入量较少时，氧化剂将有机物和氯机物的氧化只能在大于某浓度的条件下可以达到化钠全部氧化，导致测定结果偏高；当氯化钠加入完全氧化，因此随着有机物用量的增加，反应液中量较多时，由于氯化钠比有机物更容易氧化，所以的氧化剂消耗量随之增大，导致氧化剂浓度不断减氧化剂先和氯化钠反应而被大量消耗，致使其氧化小，最后无法将有机物全部氧化，致使低浓度的氧能力随其浓度的降低而减弱，不能将有机物完全氧化剂与有机物共存于反应液中，最终导致测试结果化，导致测定结果减小，但是仍然比标准值大．图６误差随有机物含量增大而增大．为二价铁离子对上述两种方法测量结果的影响，其图像与图５基本相同，说明硫酸亚铁对丘林法的影响与氯化钠一样．图５和图６中的数据充分说明还原剂的存在会使丘林法的测定结果偏大，严重影响测量结果的准确性，而分光光度法的测定结果则不受其干扰．图３　分光光度法测定有机物含量与丘林法测定值的相关性曲线图５　氯化钠对有机含量测定的影响图４　腐植酸含量对丘林法测定准确率的影响２．４　还原物质对分光光度法及丘林法测定结果的影响土壤中还原物质的存在一直是影响丘林法检测结果的主要因素，目前暂无有效办法将其消除．笔者通过分光光度法很好地避免了还原物质对有图６　硫酸亚铁对有机含量测定的影响机物含量测定的影响，图５为氯离子对分光光度法２．５　分光光度法的应用与丘林法测定有机物含量的影响，试验数据表明氯笔者采用分光光度法对河岸附近不同深度的离子的加入对丘林法的测试结果有明显的影响，而土壤进行有机物含量测定，所得数据列于表１．从对分光光度法的测定结果不产生影响．分析图５中表１中可以看出河岸附近的土壤表层有机物含量的数据，可以看出氯离子对丘林法的影响比较复较高，且有机质含量自上而下依次递减，递变规律杂，当氯化钠的加入量比较少时，测定结果随加入明显．如采集该地段土质用于工程施工，可根据表量增大而增大，但增至一定数值后反而随氯化钠的中数据选择取土深度，确保土质有机物含量符合国加入量的增加而减少．产生上述现象的原因可能如家标准． ·７４·平顶山学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１３年表１　不同深度土壤有机物含量测定结果表明土壤有机物含量自上而下依次递减，采样样品有机质／％具有明显的递变规律．深度／ｃｍ数量／个土壤变幅平均值０～１０４１１．２３～１４．５６１２．３２１０～２０４８．５７～１１．８６１０．１３参考文献：２０～３０４５．０３～６．７５５．８１３０～４０４３．１４～５．１１４．０５［１］ＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９土工试验方法标准［Ｓ］．北京：中国标准出版社，１９９９．４０～５０４０．８７～３．２３１．８５［２］卢双，张胜业，孙书武．重铬酸钾容量法测定素土中３　结论有机质含量［Ｊ］．河南建材，２００８（４）：７－８．［３］牛永绮，陈兰生．土壤有机质测定方法的进展［Ｊ］．干旱１）试验结果表明分光光度法与丘林法具有很环境监测，１９９８，１２（２）：９７－１００．好的相关性，且在测试过程中能完全避免氯离子、［４］鲁如坤．土壤农业化学分析方法［Ｍ］．北京：中国农业二价铁离子等还原性物质的干扰，同时对有机物含科技出版社，２０００：１０６－１１０．量较高的有机土同样适用，很好地解决了丘林法在［５］孔凡伟，许敬山．测定土壤有机质需要注意的几个问题测试过程中遇到的困难，并且分光光度法避免了重［Ｊ］．中国园艺文摘，２０１１，１１：１８３－１８４．铬酸钾的使用，降低了铬盐对环境的污染．［６］杨俐苹，金继运，白由路，等．土壤碱溶有机质的测定研２）笔者采用分光光度法对河岸附近不同深度究与应用［Ｊ］．土壤学报，２００１（７）：７７３－７８０．的土壤共计２０个土样进行了有机物含量的测定，ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒＣｏｎｔｅｎｔｉｎＳｏｉｌｂｙＳｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙＣＡＯＹｕｎｚｈｕ，ＨＡＮＸｉａｏ（ＣｅｎｔｒａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１３ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｓｔｕｄｉｅｓａｑｕｉｃｋｗａｙｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｓｏｉｌ—ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙａｎｄｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｃｏｒｒｅｌａｔｅｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ（ＱｉｕｌｉｎＡｃｔ）ｉｎＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｆｏｒｍｕｌａｒｏｆｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｉｓｙ＝２．２６４２ｘ＋２．０２４７ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ２ｉｎｄｅｘｉｓＲ＝０．９５３３，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｇｒｅａｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ（ＱｉｕｌｉｎＡｃｔ）．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｐｒｏｂｌｅｍｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｗｉｔｈｈｉｇｈｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｍｏｒｅｒｅｄｕｃｉｎｇｍａｔｔｅｒｓｔｈｒｏｕｇｈｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｃｈｒｏｍａｔｅｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ（ＱｉｕｌｉｎＡｃｔ），ｂｕｔａｌｓｏａｑｕｉｃｋａｎｄｅａｓｙｗａｙｔｏｏｐｅｒａｔｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｂｏｖｅ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｏｆ２０ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｒｉｖｅｒｂａｎｋｗｉｔｈｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｄｅｐｔｈｄｉｓｐｌａｙｓａｎａｐｐａｒｅｎｔｇｒａｄａｔｉｏｎｒｕｌｅ—ｔｈｅｄｅｅｐｅｒ，ｔｈｅｌｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ；ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ；ｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔ；ＱｉｕｌｉｎＡｃｔ'