土壤易溶盐（共3篇）
土壤易溶盐 篇1
所谓土壤易溶盐, 是指在一定水土比例条件下、一定时间内从土壤中浸提取出来的所含有水溶性盐分的总称。掌握土壤中的易溶盐成分及其准确含量, 对于我国及时了解地区的土壤水文性质及其对工程产生的影响具有重要作用;准确分析土壤中易溶盐分的阴阳离子构成、所属盐分类型及含量, 也成为地质勘查部门工作的重要内容之一。笔者欲结合多年的工作经验, 专门针对土壤中易溶盐的提取及其成份测定问题进行较为深入的探讨。
1 土壤易溶盐浸出液的提取及其注意事项
浸出液是重要的土壤易溶盐提取与成份测定操作对象, 提取过程更需要注意水土比例、浸提时间、环境温度、搅拌与振荡等因素的影响, 以及特别需要注意浸提水可能对土壤浸出液成分产生的影响。总之, 力求最大限度的将易溶盐从土壤中溶解出来而又尽量减少土壤中中溶盐、难溶盐的溶解;以便获得土壤易溶盐成份最佳测定效果。
1.1 水土比例的科学保持
土壤中不同类型的盐的溶解度各不相同, 科学、合理控制与保持一定水土比例, 能达到区分易溶盐、中溶盐和难溶盐的目的;其规律可以概括为水土比例越小, 土壤中的中溶盐、难溶盐的浸出可能性、浸出量就越小。但是较小的水土比例, 也会给易溶盐的提取操作带困难, 尤其是黏重土壤;目前, 国内采用较多的是1:5的水土比例来进行土壤易溶盐提取操作。
1.2 浸提时间的准确把握
同一水土比例条件下, 浸提时间长短不同, 可能导致完全不同的试验结果。实践证明, 2分钟的土水作用时间内, 土壤中的可溶盐就可以全部融于水平, 如氯化物、硫酸盐和碳酸盐等;土水作用时间过长, 可能会融解更多的中溶盐、难溶盐, 但是时间过短也不利于易溶盐的充分溶解。目前, 国内普遍采用3分种振荡溶解加过滤的方法来提取土壤易溶盐。
1.3 保持试验环境温度稳定
不同温度下, 土壤中溶盐类的溶解度是不相同的, 温度过度可能会加速土壤中中溶盐、难溶盐的溶解, 而温度过低则可能会降低土壤中易溶盐的溶解度, 为达到充分溶解的目的, 可能会需要更长的浸提时间;一般情况下, 试验环境最好保持在20℃左右。
1.4 适当对溶液搅拌、振荡
土壤浸出液提出过程中, 为保证易溶盐的充分溶解, 需要进行必要的搅拌和振动;这主要是因为在进行土壤浸出液提取时, 很容易形成饱和溶液, 而影响易溶易的进一步溶解、分解, 而不能获得关于土壤易溶盐成分、含量的准确数值, 需要不断进行搅拌或者振荡, 从而加速土壤易溶盐的溶解与分解速度。一般情况下, 需要在振荡机上振荡或者实验员用手充分、剧烈的振荡3分钟左右, 立即进行过滤。
1.5 及时的过滤土壤浸出液
在土壤易溶盐浸出液提取过程中, 有时会过滤困难, 特别是黏土性质的土壤, 为了获得足够的滤液量, 可以需要很长时间的过滤, 并且需要在搅拌、振荡后及时进行过滤, 而即使是这样关键还不一定能得到清澈的、符合实验要求的滤液;如果遇到这种情况, 可以考虑使用抽气过滤方法。采用抽气过滤方法, 能一定程度上得到较为清澈的滤液;如果还不能达到目的, 有必要改用离心或者超级离心过滤方法。
1.6 保证试验用水足够纯净
如前所述, 试验用水足够纯净与否, 将直接影响到土壤中易溶盐成分及含量的准确测定;天然水、自来水等中含有较多杂质, 是不能直接用于提取土壤易溶盐的, 在进行土壤易溶盐提取操作前, 必须要将水进行纯化, 充分去除其中的杂质后才能使用。土壤易溶盐的提取, 除了要保证水完全无其他矿物质成份外, 对试验用水中的二氧化碳溶量也有特定要求, 如果试验用水中含有二氧化碳则可能会影响到土壤中碳酸钙、碳酸镁等盐的溶解度, 相应影响到浸出液中盐分的溶解量。
2 土壤易溶盐浸出液成份的测定及其注意事项
2.1 土壤易溶盐浸出液中总盐的测定
对于土壤易溶盐浸出液中总盐的测定, 可以采用蒸干法进行, 在使用加双氧水去除其中的有机质时, 做到润湿残渣即可, 这样做的目的是避免由于受到双氧水分解泡沫的影响而溅失过多盐分, 可以通过“少量多次”的反复进行处理, 达到完全将残渣变白的目的。如果发现浸出液蒸干后的残渣中有大量结晶水存在的现象, 这可能预示着所测土壤易溶盐的质量会偏高;这种情况下, 可以使用两个蒸发皿, 在其中一个加入浸出液50ml, 在另一个中加入纯水50ml, 然后再在两个蒸发皿中加入等量的2%碳酸钠溶液, 进行充分搅拌后, 以180℃左右的温度烘干, 将含有钙离子、镁离子的硫酸盐、氯盐转化为碳酸盐, 从而除去大量结晶水, 达到稳定试验结果的目的。最后, 通过称重获得总盐含量。
2.2 土壤易溶盐浸出液中各离子的测定
目前, 对于土壤易溶盐浸出液中各离子的测定有两种主要方法, 一种方法是传统方法, 即采用容量法、原子吸收法来测定浸出液中钙、镁、硫酸盐及钾、钠的方法;传统方法滴定分析的实施离不开标准溶液, 否则就无法得出分析结果, 而标准溶液配制离不开基准物质, 要求基准物质的组成要与测定对象的化学式完全相符, 如果含有结晶水, 基准物质的结晶水含量也应该与测定对象的化学式相符, 并且试剂的纯度也较高, 需要达到99.9%以上。现代科学技术条件下, 采用传统方法来测定土壤易溶盐成份及含量越来越少, 而是采用专业的分析仪器来进行测定;如使用离子色谱测定土壤易溶盐浸出液中的SO42-和Cl-, 使用原子吸收分光光度计测定土壤易溶盐浸出液中的K+、Na+、Ca2+和Mg2+等, 对于条件较好的实验室还可以使用等离子发射光谱法来代替原子吸收分光光度计法;但是对于CO32-、HCO3-等的测定除外, 需要使用容量滴定法。
摘要：本文在概述土壤易溶盐涵义、作用等内容基础上, 专门从提取与测定过程中各方细节角度, 深入探讨了土壤易溶盐的提取及其成份测定问题;以期对地质勘查部门土壤易溶盐提取及其成份测定工作水平的提高有所帮助。
关键词：土壤易溶盐,提取,成分测定,注意事项
参考文献
[1]古丽扎提.滴定分析法在土的易溶盐测定中的应用[J].山西建筑, 2011 (15) .
[2]冯敏英.土壤中易溶盐样品提取方法的改进[J].科技资讯, 2011 (27) .
易溶盐成盐计算软件的研发 篇2
1.1 软件开发目标
离子成盐计算是新疆公路工程勘察盐渍土评价的重要内容。随着社会经济的发展, 公路工程勘察任务的繁重, 手工计算已很难满足生产需要。离子成盐手工计算极其繁琐, 它的基本步骤包括:依据规范规定的成盐顺序原则, 写出化学反应方程式, 将各种离子的摩尔浓度代入化学反应方程式进行成盐计算, 逐项“吃完”离子含量。在计算过程中, 判断、选择、衔接繁多, 扩展计算路径繁杂, 一个步奏搞错, 将会导致进入错误的计算路径, 造成后面的计算结果全是错误的。因此本软件的开发目标和意图是把离子成盐手工计算过程系统起来, 把众多的判断、选择、衔接和扩展计算由计算机完成, 在程序界面设计方面更友好, 更便于操作, 更简单实用, 便于广大勘察人员学习和使用。
1.2 软件开发原则
离子成盐计算程序软件开发原则如下: (1) 离子成盐计算程序软件是一个基于pc单机的应用软件, 其运行环境为Windows98~XP, 采用窗体用户界面的操作方式。 (2) 为提高软件的开发速度, 软件开发尽可能与成熟的应用软件进行衔接, 如把Windows Excel作为数据录入系统和编辑系统。 (3) 输出结果文件为Windows‘记事本’TXT文本格式文件, 便于与Windows Word和Windows Excel公共软件的连接使用。 (4) 离子成盐计算程序软件提供在机帮助。 (5) 程序源代码采用Visual Basic 6.0编写编译完成。
1.3 软件开发依据
《新疆公路盐渍土勘察规范》附录B规定的“易溶盐成盐计算方法”:
一般可溶性盐类在水中都是呈离子状态存在, 因此测得的易溶盐成分结果都是以离子含量表示。而且以离子的毫摩尔数 (mmol/kg) 表示各离子间的化合关系。路基土则以成盐存在于土中, 为了工程勘察设计需要, 据《新疆公路盐渍土勘察规范》, 测得的离子含量应进行成盐计算。
试验测得的离子有Na+、Mg2+、Ca2+, 阴离子Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、NO3-。各种离子的结合, 一般是按上列顺序, 依次达到满足。可溶盐中以钠盐活性最大, 以钠离子结合原则为例, 一般可分为三种情况:
(1) Na+
(2) Cl-
(3) Na+>Cl-+SO42-, 而又有CO32-存在, Na+首先满足Cl-、SO42结合成Na Cl、Na2SO4, 多余的Na+与CO32-结合成Na2CO3。
单位换算 (mg/kg→mmol/kg) :利用离子的摩尔质量数进行单位换算, 可在Excel表中完成。
K++Na+:摩尔质量25.0 g/mol, K+:摩尔质量39.1 g/mol, Na+:摩尔质量22.99 g/mol, Mg2+:摩尔质量24.30 g/mol, Ca2+:摩尔质量40.08 g/mol, Cl-:摩尔质量35.45 g/mol, SO42-:摩尔质量96.06 g/mol, CO32-:摩尔质量30.0 g/mol, HCO3-:摩尔质量61.0g/mol, NO3-:摩尔质量62.01 g/mol。
例如:Na+ (mmol/kg) =Na+ (mg/k g) /2 2.9 9;M g 2+ (m m o l/k g) =M g 2+ (m g/kg) /24.30;其它依次类推。
2 系统构成和主要功能
离子成盐计算软件是一个面向广大公路勘测单位的计算机软件。其主要特点是:操作简单, 界面友好, 便于学习使用。
根据离子成盐计算步骤和要求, 整个系统共划分为以下几个功能模块;数据录入编辑、成盐计算、计算成果输出、帮助等功能。
(1) 数据录入编辑模块:该模块的主要功能是把土样化学分析得到的离子的毫摩尔数 (mmol/kg) 录入计算机, 把Windows Excel作为数据录入系统和编辑系统。只需规定数据录入表头、格式、行数、数据的单位、保存格式。保存得到的数据文件作为后续成盐计算模块的数据源。
(2) 成盐计算模块:首先要打开由Windows Excel生成得数据文件, 调入土样化学分析得到的各种离子的毫摩尔数;然后要根据《新疆公路盐渍土勘察规范》附录B规定的“易溶盐成盐计算方法”进行成盐计算;最后要输出计算结果。
(3) 帮助模块:为了方便用户学习和使用该软件系统, 在系统中开发了帮助功能。该帮助文档采用网页编辑器编写, 文档中的关键词解释采用了超文本链接方式进行连接, 最后经编译形成标准Microsoft HTML帮助文档。
在系统功能模块划分中, 各模块是相对独立的, 但在系统的程序实现中, 各功能模块的击活是通过菜单的选择得以实现, 各功能模块之间的数据传递采用同名异后缀的数据文件实现。
3 系统功能实现的基础
3.1 数据录入编辑模块
采用Windows Excel作为数据录入系统和编辑系统。规定数据录入表头、格式、行数、数据的单位、保存格式如图1所示。
必须按此格式在Windows Offi ce Excel表格软件中录入数据, 在第1行依次写入“试样编号、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-”, 作为表头, 每项占一小格, 顺序不能错;在第2行至100行依次写入与表头相对应的离子摩尔浓度实验分析数据, 单位:mmol/kg。可以是大于等于1行, 小于100行的任意行数据。如果化学分析结果中无硝酸根离子 (NO3-) 分析项目, 在数据录入时也要在“NO3-”头下写入“0”, 不能是空白。保存成 (*.CSV) 格式文件。
3.2 成盐计算模块
首先要打开由Windows Excel生成得 (*.CSV) 格式数据文件, 是一个对文件操作的编程, 可利用Visual Basic 6.0提供的Common Dialog控件, 给打开和保存文件提供标准对话框, 并获取程序代码所需的文件名, 再用Open语句打开文件, 把“试样编号、、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-”数据文件表单原封不动的放入内存, 以备后续程序调用计算。
成盐计算:试验测得的离子有Na+、Mg2+、Ca2+, 阴离子Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、NO3-。各种离子的结合, 一般是按上列顺序, 依次达到满足。
输出计算结果:可利用Visual Basic 6.0提供的Common Dialog控件, 给打开和保存文件提供标准对话框, 并获取程序代码所需的文件名, 再用writ语句写文件, 格式为:
本程序使用Windows记事本 (*.TXT) 格式文件作为结果输出文件, 文件格式如图2所示。
3.3 帮助模块
帮助文档采用网页编辑器编写, 文档中的关键词解释采用了超文本链接方式进行连接, 最后经编译形成标准Microsoft HTML帮助 (chengyan.chm) 文档, 该文当可独立在windows下打开阅读。在程序代码中用Shell Execute (hwnd, "open", ss4, "", "", 8) 语句打开阅读。
4 关于离子成盐计算程序软件
该应用程序主要功能是利用土化学分析出的易溶盐离子含量结果, 依据《新疆公路盐渍土勘察规范》规定的成盐顺序原则, 进行成盐计算。
运行环境:主机Pentium III 500MHz以上, 内存128MB, 硬盘8GB。Windows98~XP操作系统。
软件安装系统由压缩包和安装运行软件 (Cheng Yan.CAB, Setup.exe) 组成, 4.03MB。
版权所有2007保留所有权利
警告:本计算机应用程序受著作权法、知识产权法和国际公约的保护。未经受权擅自复制传播者, 将受到起诉和法律制裁。
5 软件安装
安装包由Cheng Yan.CAB, Setup.exe, Setup.LST, 安装说明文件组成。
安装时, 双击setup.exe2--确定2--选择安装目录 (如:d:chengyan, 如果该目录不存在, 将自动创建该目录) 2--开始安装2--安装完成.。
安装完成后, 在“开始”→“所有程序”列表中可以找到Cheng Yan程序。单击“Cheng Yan”就可启动“离子成盐计算程序软件”
土壤易溶盐 篇3
关键词：ICP-AES,土易溶盐,CaO,MgO,SO42-
在土易溶盐分析中,测定CaO、MgO、SO42-的含量是常做的检测项目。在传统方法上,测定CaO、MgO的含量以EDTA容量法或原子吸收法为主。由于土质的差别,其含量范围有较大的差异,容量法适合含量稍高的样品分析,原子吸收法则适合较低含量的样品分析,方法不能兼顾。测定SO42-含量则采用比浊法、离子色谱法、EDTA-Ba滴定法及重量法等,但这些方法对SO42-在较宽范围内的准确快速测定,均存在一定的困难。而电感耦合等离子体发射光谱法具有线形范围宽、多元素同时测定、基体干扰相对较小的优点。本文采用ICP-AES测定土易溶盐中CaO、MgO、SO42-含量,方法最低检测浓度能够满足测定要求,提高了分析速度,获得较满意的结果。
1 实验部分
1.1 仪器及工作参数
IRIS Advantage全谱直读等离子光谱仪(美国Thermo公司),中阶梯光栅分光系统CID检测器。仪器主要工作参数为:检测泵速2.03 mL/min,辅助气流量0.7 L/min,雾化器压力0.14 MPa,高频发射器功率1.45 kW,积分时间10s,Ca的分析线波长为393.3 nm,Mg的分析线波长为297.5 mu,S的分析线波长为182.0 nm。
1.2 主要试剂
CaO标准溶液[p (Ca0)=1.0 mg/mL]:准确称取105～110℃干燥至恒重的碳酸钙1.785 g,溶于10 mL 10%盐酸和少量水中,移入1000 mL容量瓶,定容,摇匀。
MgO标准溶液[p (Mg0)=1.0 mg/mL]:准确称取800℃灼烧至恒重的氧化镁1.000 g,溶于2.5 mL盐酸和少量水中,移入1 000 mL容量瓶,定容,摇匀。
SO42-标准溶液[p (S(V-)=1.0 mg/mL]:准确称取1.814 g高纯K2SO4,将其置于1 000 mL容量瓶中,加入1 mL HCI,冷却后定容,摇匀。
盐酸(GR);实验用水均为超纯水机生产的一级水。
1.3 标准系列的配制
分别移取CaO、MgO、SO42-标准溶液,按表1配制混标,定容,摇匀,于波长393.3 nm、297.5 nm、182.0 nm处同时测定Ca、Mg、S的发射强度。
1.4 样品分析步骤
取浸出水样50 mL,加入0.5 mL盐酸酸化,摇匀。干过滤后取清液于波长393.3 nm、297.5 nm、182.0 nm处同时测定Ca、Mg、S的发射强度。随同做空白实验。
2 结果与讨论
2.1 仪器条件选择
考虑到CaO、MgO的灵敏度较高,SO42-的灵敏度相对较弱,仪器的测定条件选取了S的最佳测定条件。检测结果表明,当检测泵速2.03 mL/min,辅助气流量0.7 L/min,雾化器压力0.14 MPa,高频发射器功率1.45 kW,积分时间10 s时,S的发射强度最大。
2.2 酸度的影响
在0.06、0.12、0.6、1.2、2.4 mol/L的HCl介质中,对p(CaO)/(mg·L-1)=10,p (Mg2+)/(mg·L-1)=2.5,p (SO42-)/(mg·L-1)=10的混合标准溶液在最佳仪器条件下测定,结果表明,酸度对CaO、MgO、SO42-的测定影响不大。本方法选用介质的酸度为0.12 mol/L HCI。考虑到HCL (GR)中常含有CaO及SO42-,建议测定前先检查酸的质量,选取较好的酸进行酸化。
2.3 干扰实验
在实验过程中,发现不同品种的酸质量差别很大。经过对HCL (AR、GR),HNO3 (AR、GR),HCLO4 (GR),H2SO4(GR),HF(GR)进行测定。试验结果表明,各种酸中MgO、SO42-的含量较低而且差别不大。而HCL (AR)中含CaO相对较低,多瓶酸进行对比,质量相对稳定。故本方法中使用HCL(AR)为酸化试剂。考虑到所使用的盐酸不同批次的质量差别,建议进行样品分析前先进行盐酸中CaO的测定,进而选用含较低CaO杂质的盐酸,以便更好地控制空白值,提高精密度。
2.4 线性范围
对5、10、40、100、250 mg/L SO42-标准溶液,5、10、20、40、100 mg/L CaO标准溶液,1、2.5、5、10、20 mg/L MgO标准溶液进行回收试验,结果表明,Ca 393.3 nm的测定范围为1～40 mg/L;Mg 279.5 nm波长处的测定范围为1～10mg/L;S 182.0 nm波长处的测定范围为1～100 mg/L。
由于土浸出液中,CaO、MgO、SO42-的浓度大多在ICP-AES的检测范围内,故不考虑另选低灵敏度检测线。若浓度超出仪器检测范围,则另选灵敏度较低的检测线或稀释后进行测定。
2.5 方法检出限
在选定的仪器条件下,对空白溶液在波长Ca 393.3 nm,Mg 279.5 nm处连续测定12次,CaO的结果(mg/L)为0.009 2、-0.007 2、-0.001 0、0.006 5、0.005 3、-0.006 3、-0.002 9、0.013 9、-0.006 7、-0.006 9、0.010 4、-0.005 0,MgO的结果(mg/L)为0.00020、-0.0013、0.0002、0.0015、0.0015、-0.0009、0.000 7、0.002 6、-0.001 1、0.001 3、0.001 3、-0.000 8,SO42-的结果(mg/L)为-0.007 3、-0.024 8、-0.0205、-0.0204、-0.013 1、-0.027 7、-0.018 9、-0.026 2、-0.029 3、-0.013 1、0.001 6、-0.005 8,以3倍标准偏差计算方法检出限为CaO0.022 4 mg/L,MgO 0.003 8 mg/L,SO42-0.027 9 mg/L。
2.6 精密度和准确度
对样品T08土0037应用本法进行精密度试验,CaO的测定结果(mg/L)为3.01、3.06、2.98、3.01、3.03、3.00、3.02、2.99、3.05、3.06、3.02、2.96,平均值为3.02 mg/L,精密度(RSD)为0.99%。MgO的测定结果(mg/L)为0.96、0.93、0.95、0.95、0.97、0.93、0.94、0.95、0.93、0.96、0.98、0.97,平均值为0.95 mg/L,精密度(RSD)为1.71%。SO42-的测定结果(mg/L)为1.73、1.66、1.68、1.71、1.70、1.67、1.71、1.75、1.69、1.65、1.69、1.72,平均值为1.70 mg/L,精密度(RSD)为1.66%。
为了考核验证方法的准确性,以T08土0037为样品,应用本法进行加标回收实验。由表2结果可见,方法回收率(R)为96.0%～103.2%。
3 结语