土壤pH的测定

摘要：土壤pH的测定是教材中一个小知识点，但它将溶液pH测定、土壤酸化、改良酸性土壤等知识点有效进行了链接，形成了一个有效的复习课教学情境，更让学生对化学的实际应用价值有了更为深刻的体会。文章介绍了土壤pH的测定方法，并对不同方法进行了比较。

关键词：土壤pH测定；pH计；土壤酸碱度计；pH试纸

文章编号：1008-0546（2014）04-0095-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

沪教版教材（2012年11月第1版）中对“土壤pH的测定”略有涉及。说略有涉及，是因为提到“土壤pH”的地方只是寥寥几笔：第37页表7-2列出了几种作物生长最适宜的pH范围；第65页的“整理和归纳”中第一条要求学生“举例说明对土壤进行pH测定有何实际意义”。但是文中对其测定方法却只字未提，教师在教授相关内容时也颇感疑惑。笔者认为，土壤pH的测定方法的了解在学习溶液酸碱度的过程中有着很重要的实际意义。

一、 土壤pH测定在沪教版化学教材中的地位和作用

所谓“pH”，又名“酸碱度”，即“氢离子浓度指数”，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。因此pH的测定必须在水溶液中进行才比较有意义。在第七章第1节“溶液的酸碱性”中，其标题就已经给了学生这样一个意识，而课本32页与36页的“活动与探究”中设计的实验也充分体现了这一原则，所用待测物均是溶液。在说到溶液酸碱性与生命活动的关系时，给出的表7-1仍然是人体的体液pH范围，但是接下来的表7-2中却给出了几种作物最适宜的pH范围，由此引出土壤pH的概念。土壤的常态并不是溶液，因此，了解土壤pH的测定方法可以开阔学生的眼界。

接着在第七章第3 节“几种常见的盐”中再次由化肥的不合理使用会导致土壤结构遭到破坏引出用熟石灰、草木灰等碱性物质可以改良酸性土壤的知识。因此土壤pH的测定可以帮助学生学会判断周围的土壤是否酸化了。

最后在第九章第3节“环境污染的防治”中通过空气污染物中二氧化硫对空气的影响介绍酸雨的形成和危害，再次解释了土壤酸化的主要成因。如此环环相扣，充分体现了化学与生活、化学与环境的联系，并突出强调了化学学科的实用性。但是，pH的测定有多种方法，生活中需要测定pH的物质也非仅有水溶液一种状态，因此，了解多种测定手段和新兴测定技术、设备对学生将所学知识学以致用有着至关重要的作用。

二、pH测定的一般方法

1. pH指示剂法

在待测溶液中加入pH指示剂，不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色，根据指示剂的研究就可以确定pH值的范围。这就是初中阶段最常使用的pH试纸对照标准比色卡的方法，其过程为：用玻棒蘸一点待测溶液到pH试纸上，然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡得到溶液的pH值。

该方法在测定时要注意以下几个方面：

（1）pH试纸在测定前要保持干燥，以免测定结果产生误差；

（2）玻璃棒每次使用前都要用蒸馏水擦洗并擦干；

（3）待测液滴到pH试纸上后时间不可过长，应在接触后半分钟内开始读数，防止时间过长，引发后续反应，引起指示剂的其它颜色变化，影响测定结果。

（4）不要将pH试纸浸入待测液，因为试纸浸入待测液会有指示剂流失，从而导致所测值不准，而指示剂流失的同时，会污染待测液。

（5）pH试纸不能够显示出油份的pH值，由于pH试纸以氢铁制成和以氢铁来量度待测溶液的pH值，但油中没含有氢铁，因此pH试纸不能够显示出油份的pH值。

pH试纸有广泛试纸和精密试纸两种。广泛PH试纸测了溶液PH值范围是1-14，对比比色卡，只能测出PH整数值。 精密试纸是按测量区间分的，有0.5—5.0，0.1-1.2，0.8-2.4等。超过测量的范围，精密PH试纸就无效了。一般可以先用广范试纸大致测出溶液的酸碱性，再用精密试纸进行精确测量。

2. 电极法

利用玻璃电极及参考电极，测定水样中电位变化，可决定氢离子活性，而以氢离子浓度指数（pH）表示之（于25℃，理想条件下，氢离子活性改变10倍，即改变一个pH单位，电位变化为59.16mV）。通常所说的pH计（图1）测定就是最常见的电极测定法。

pH计是一种测量溶液pH值的仪器，它通过pH选择电极（如玻璃电极）来测量出溶液的pH值。良好的pH计可得精密度为±0.02，准确度为±0.05。其测定过程为：将电极冲洗拭干后置入水样中，以磁石搅拌，待稳定后读取pH值并记录温度。

该方法在测定时要注意以下几个方面：

（1）每更换水样均应先将电极淋洗干净并拭干；

（2）每隔一段时间应用标准缓冲液对pH计进行校正（或依照制造商提供之仪器操作手册之说明来校正），校正后的pH计有效使用期限一般为四个星期；

（3）温度影响电极电位和水的电离平衡，温度补偿器、标准缓冲液、待测液温度要一致。

（4）每批样品量测前必须先校正；连续量测十个样品后，须再量测校正液确保稳定性。

在测定土壤的pH时，由于土壤常态下是固体，无法直接用以上两种方法进行测量，需要进行处理后再测定，因此，测定土壤pH时一般先制成土壤浸出液再行测定。在制作土壤浸出液时要注意如下问题：

（1）土水比的影响：一般土壤悬液愈稀，测得的pH愈接近于7，尤以碱性土的稀释效应较大。为了便于比较，测定pH的土水比应当固定。经试验，采用1∶1的土水比，碱性土和酸性土均能得到较好的结果，酸性土采用1∶5和1∶1的土水比所测得的结果基本相似，故建议碱性土采用1∶1或1∶2.5土水比进行测定。

（2）蒸馏水中CO2会使测得的土壤pH偏低，故应尽量除去，以避免其干扰。

（3）待测土样不宜磨得过细，宜用通过1mm筛孔的土样测定。

注意到这些问题后，一般土壤浸出液的制作方法为：称取通过2mm孔径筛的风干试样20g（精确至0.1g）于50ml高型烧杯中，加去除CO2的水20mL，以搅拌器搅拌1min，使土粒充分分散，放置30 min后进行过滤，其滤液即可用于测定（若土壤浸出液的pH

制成土壤浸出液后，即可按需要采用以上介绍的电极法和pH指示剂法进行测定。

3. 其他常用测定方法

（1）测细泥糊状物pH值

将足够量的蒸馏水加到土壤样品中搅成很细的糊状物，放置5分钟插入pH计，经过15-20秒后读取仪器示值。注意在两次测量之间要充分洗涤电极。

（2）水分饱和的土壤糊状物pH值

在土壤样品中加入少量蒸馏水，用刮勺搅动混成水分饱和的土壤糊状物，使其均匀，然后在专用的器皿中轻轻敲打糊状物，直至这种糊状物能够反射光线以及稍能流动。当将器皿翻转过来时糊状物应能自由滑出，如有粘附可用刮刀将其刮净。将糊状物放置1小时以上，再检查一次样品的水分饱和程度（按照上述方法）。

在放置过程中样品表面不应有游离水分出现，糊状物也不应显著变硬或失去光泽，如果样品变硬或失去光泽，应添加水重新混合，如果糊状物太潮湿则应添加一些干燥的土壤。

样品制备后，将电极插入糊状物内不断升高或降低电极的位置直至获得重现的pH读数为止。

以上方法都可以进行测定，但对于同一样品不同方法所得数据稍有较大差异，因此在给出土壤pH值时应指明所采用的测定方法。

4. 土壤酸碱度计测定法

现在有了专门检测土壤pH的仪器——土壤酸碱度计（SOIL PH AND MOISTURE TESTER）（图2）。其测定范围是pH=3-8之间，测定时只要将其插入土壤中并观察读数即可。

使用过程中要注意：

（1）如果测定点的土壤太干燥或肥份过多，无法测土壤的酸碱度时，须先泼水在测定点位置上，待半小时后再行测定。

（2）使用测定器前须先用研磨布，在金属吸收板的部位，完全地擦拭清洁，以防影响测定值。若是未使用新品，金属板表层有保护油，须先插入土壤数次，磨净保护油层后再使用。

（3）酸碱值测定时，直接插入测试点土内，金属板面必须全部入土，约10分钟所得的才是正确值。土壤的密度、湿度和肥份过多都可能影响测定值，故必须在不同的位置测定数次，以求平均值。

（4）测定器在10分钟后酸碱值很稳定，此时按下侧边白色按钮，湿度立即显现。

三、实际测定效果比较

了解了这几种常用方法在实际测量中的使用情况，笔者用同一片区域的土壤分别用不同方法进行了测定。

1. 利用土壤浸出液进行测定

（1）土壤浸出液的制作

在制作土壤浸出液时，过滤速度较慢。为了加快过滤速度，可先将上层较清的液体少量倒入滤纸内，多分几次进行过滤。

（2）不同测定方法的测量结果

用广范pH试纸去进行测定时，无法得到精确结果，只能粗略读为pH=7。用pH计对该土壤浸出液进行测量，其结果显示为pH=6.7

2. 用土壤酸碱度计直接测量

将土壤酸碱度计直接插入土中，测得结果并不精确，大至在6.7～7之间。

3. 三种方法比较

在测定过程中，土壤酸碱度计测定最简单易操作，但土壤的湿度不易把握，需要积累一定的经验，且测量结果受所用仪器精度限制，精度好的仪器价格相对较高。

广范pH试纸测定的精确度较差，无法测定。

pH计测定的方法精确度好，但土壤浸出液的制作较为烦琐。

参考文献

[1] 刘芬. 株洲地区土壤pH测定方法研究 [J]. 农业环境保护，1998，（1）：84-85，88

[2] 许彦，罗丰，许如意，任红. 三亚地区农业土壤pH测定方法初探[J]. 长江蔬菜（学术版），2011，（24）：50