58 陽離子交換量試驗
58.1 一 般 規(guī) 定
58.1.1 本試驗采用氯化鋇緩沖液法、1mol ·L-1乙酸銨交換法、
乙酸鈉-火焰光度法測定土中陽離子交換總量。
58.1.2 氯化鋇緩沖液法適用于非鹽漬化的各種土類，1mol ·L-1乙 酸銨交換法適用于酸性土，乙酸鈉-火焰光度法適用于石灰性土和鹽堿土。
58.2 氯化鋇緩沖液法
58.2.1 本試驗使用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 離心機(轉(zhuǎn)速為3000r/min～4000r/min) 及離心管(容量為100mL);
2 分析天平：稱量100g, 分度值0.0001g; 天平，分度值0.1g;
3 其他：移液管、滴定管、容量瓶、三角瓶等。
58.2.2 本試驗使用的試劑應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 1mol ·L-1氯化鋇(BaCl?) 溶液：稱取244g 氯化鋇(BaCl?· 2H?0),溶于純水中，移入1000mL容量瓶中，用純水稀釋至刻度，搖勻；
2 氯化鋇緩沖試劑：將等體積的三乙醇胺溶液與濃度為 1mol·L-1的氯化鋇溶液混合，調(diào)節(jié) pH值至8.1;
3 pH=10 的氨緩沖溶液：稱取67.5g 氯化氨于純水中，加入 570mL濃氨水(p=0.9g/cm3,含氨25%),加純水稀釋至1000mL;
4 0.025mol ·L-1硫酸鎂(MgSO4) 溶液：稱取6.2g 硫酸鎂(MgSO4·7H?O),用純水稀釋至1000mL;
5 0.01mol ·L-1 EDTA 標準溶液：稱取3.720g EDTA,用純水稀釋至1000mL, 其標定見本標準第53 .6 .3條第2款第7條 的規(guī)定；
6 三乙醇胺溶液：量取90mL 三乙醇胺，用純水稀釋至 1000mL, 加入140mL,濃度為2mol·L-1的鹽酸，移入2000mL容量瓶中，用純水稀釋至刻度，搖勻，貯存期間防止吸收二氧化碳；
7 1.0g·L-1鉻黑T: 稱取0.1g 鉻黑T, 與 5g 鹽酸羥胺共溶于100mL酒精中。
58.2.3 氯化鋇緩沖液法試驗應(yīng)按下列步驟進行：
1 稱 取 2g 左右通過0. 15mm 篩孔的風(fēng)干土樣，放入離心管 中準確稱量；
2 若土樣系石灰性土，加入40mL 氯化鋇緩沖液試劑，間歇 搖晃1h,用離心機轉(zhuǎn)3min～5min, 棄去清液；若土樣系非石灰性 土，則此步驟可以省略；
3 加入80mL 氯化鋇緩沖液，搖晃后放置過夜，離心棄去上 部清液；
4 加入80mL 純水，搖晃至土塊碎裂，再離心，棄去上部清 液，將離心管及內(nèi)容物一起稱量；
5 用移液管向離心管中注入40mL的0.025mol·L-1硫酸鎂溶液，間歇搖晃2h,離心后，將上部清液仔細移入有蓋三角瓶中；
6 從三角瓶中吸出5mL溶液，加8滴 pH=10的氨緩沖溶液和4滴鉻黑 T 指示劑，使呈紫色，用 EDTA標準溶液滴定至顏 色從紅變藍為止(滴定量為VE4);
7 另 吸 5mL, 的0.025mol ·L-1硫酸鎂溶液用EDTA 標準 溶液滴定至終點(滴定量為VE5),根據(jù)2份滴定結(jié)果之差計算交換量。
58.2.4 計算應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 考慮到離心過的土樣用純水洗后殘留體積的影響，對土樣 的滴定量(VE4) 應(yīng)按下式的規(guī)定進行校正：
VE3=VE4(40+mg2 - mg1)/40 (58.2.4-1)
式中：VE3——EDTA 標準滴定溶液的體積的數(shù)值(mL);
mg1—— 試樣加離心管質(zhì)量(g);
mg2——離心后土液混合物加離心管質(zhì)量(g)。
2 陽離子交換量應(yīng)按下式計算：
(58.2.4-2)
式中：CEC—— 陽離子交換量(cmol·kg-1);
VE5——滴定硫酸鎂溶液所消耗Na2-EDTA的體積(mL);
VE3——滴定經(jīng)硫酸鎂處理的土樣溶液所消耗的EDTA 標準滴定溶液的體積(mL);
——分取倍數(shù)；
C(EDTA)——EDTA標準滴定溶液的濃度(mol·L-1);
100——mol與cmol的換算系數(shù)。
58.2.5 本試驗的記錄格式應(yīng)符合本標準附錄 D 表 D.101的規(guī)定。
58.3 1mol ·L-1乙酸銨交換法
58.3.1 本試驗使用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 離心機(轉(zhuǎn)速為3000r/min～4000r/min)及離心管(容量為100mL);
2 分析天平：稱量100g,分度值0.0001g;天平，稱量200g, 分度值0.01g;
3 其他：移液管、滴定管、容量瓶、三角瓶、開氏瓶(150mL)、 蒸餾裝置。
58.3.2 本試驗使用的試劑應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 固體氧化鎂：將氧化鎂(化學(xué)純)放在鎳蒸發(fā)皿或坩堝內(nèi)，在500℃~600℃高溫電爐中灼燒半小時，冷后貯藏在密閉的玻璃器皿內(nèi)。
2 1mol ·L-1乙酸銨溶液(pH=7.0): 稱取乙酸銨(CH?COONH4, 化學(xué)純)77.09g 用水溶解，用純水稀釋至近1000mL 。如 pH≠ 7.0,使用1:1氨水溶液或稀乙酸溶液調(diào)節(jié) pH=7.0, 然后用純水稀釋至1000mL。
3 95 %乙醇溶液。
4 液體石蠟(化學(xué)純)。
5 20g ·L-1硼酸指示劑溶液：稱取硼酸(H?BO?,化學(xué)純)20g, 溶于1000mL水中；每升硼酸溶液中加入甲基紅-溴甲酚綠混 合指示劑20mL, 并用稀酸或稀堿調(diào)節(jié)至紫紅色(葡萄酒色),此時 該溶液的 pH=4.5。
6 pH=10 的氨緩沖溶液：稱取氯化銨(化學(xué)純)67.5g 溶于無 二氧化碳的水中，加入新開瓶的濃氨水(分析純，p=0.9g ·mL-1, 含 氨25%)570mL,用水稀釋至1000mL, 貯于塑料瓶中，并注意防止吸 收空氣中的二氧化碳。
7 0.05mol ·L-1鹽酸標準溶液應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)0.05mol ·L-1鹽酸標準溶液的配制：吸取鹽酸(HCl, p≈1. 19g/cm3, 分析純)4.5mL, 放入1000mL 容量瓶中，用純水稀釋至刻度，搖勻；
2)0.05mol ·L-1鹽酸標準溶液的標定：
標定劑硼砂(Na2B4O7· 10H2O,分析純)必須保存于相對濕度為 60%～70%的空氣中，以確保硼砂含10個結(jié)合水，通常 可在干燥器的底部放置氯化鈉和蔗糖的飽和溶液(并有二者的固體存在),密閉容器中空氣的相對濕度即為
60%～70%。稱取硼砂2.3825g 溶于水中，用純水稀釋 至250mL, 得0.05mol·L-1(
Na2B4O7）標準溶液。
吸取上述溶液25mL置于250mL 錐形瓶中，加2滴溴甲酚綠-甲基紅指示劑(或2.0g ·kg-1甲基紅指示劑), 用配好的0.05mol·L-1鹽酸溶液滴定至溶液變酒紅色 為終點(甲基紅的終點為由黃突變?yōu)槲⒓t色)。同時做 空白試驗。鹽酸標準溶液的濃度應(yīng)按下式計算，取3次 標定結(jié)果的平均值：
(58.3.2)
式中：Cm-— 鹽酸標準滴定溶液的濃度(mol ·L);
C?—— 硼砂(1/2Na?B;O,) 標準溶液的濃度(mol ·L-1);
Vmsio——鹽酸標準滴定溶液的體積的數(shù)值(mL);
Vmi—— 空白試驗用去鹽酸標準溶液的體積的數(shù)值(mL);
Vm?—— 吸取硼砂標準溶液的體積的數(shù)值(mL)。
8 納氏試劑：稱取氫氧化鉀(KOH, 分析純)134g 溶于460mL水中。另稱取碘化鉀(K1,分析純)20g 溶于50mL水中，加入碘化汞(HgI2, 分析純)大約3g, 使溶解至飽和狀態(tài)。然后將兩溶液混合即成。
9 甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑：稱取溴甲酚綠0.099g 和甲 基紅0.066g 置于瑪瑙研缽中，加少量95%乙醇，研磨至指示劑完全溶解為止，最后加95%乙醇至100mL。
58.3.3 1mol ·L-1乙酸銨交換法試驗應(yīng)按下列步驟進行：
1 稱取通過2mm 篩孔的風(fēng)干土樣2.0g, 質(zhì)地較輕的土壤稱 取5.0g,放入100mL 離心管中，沿離心管壁加入少量1mol ·L-1酸銨溶液，用橡皮頭玻璃棒攪拌土樣，使其成為攪拌均勻的泥漿狀態(tài)。再加1mol ·L-1乙酸銨溶液至總體積約60mL, 并充分攪拌 均勻，然后用1 mol ·L-1乙酸銨溶液洗凈橡皮頭玻璃棒，溶液收入離心管內(nèi)。
2 將離心管成對放在粗天平的兩盤上，用乙酸銨溶液使之質(zhì) 量平衡。平衡好的離心管對稱地放入離心機中，離心3min~ 5min, 轉(zhuǎn)速為3000r/min～4000r/min,如不測定交換性鹽基，離心后的清液即棄去，如需測定交換性鹽基時，每次離心后的清液收集在250mL容量瓶中，如此用1mol·L-1乙酸銨溶液處理3次～5 次，直到最后浸出液中無鈣離子反應(yīng)為止。最后用1mol·L-1 乙 酸銨溶液定容，留著測定交換性鹽基。
3 往載土的離心管中加少量95%乙醇，用橡皮頭玻璃棒攪 拌土樣，使之其成為泥漿狀態(tài)，再加95%乙醇約60mL, 用橡皮頭 玻璃棒充分攪勻，以便洗去土粒表面多余的乙酸銨，切不可有小土 團存在。然后將離心管成對放在粗天平的兩盤上，用95%乙醇溶 液使之質(zhì)量平衡，并對稱放入離心機中，離心3min～5min,轉(zhuǎn)速為 3000r/min～4000r/min, 棄去酒精溶液。如此反復(fù)用酒精洗 3次～4次，直到最后1次乙醇溶液中無銨離子為止，用納氏試劑 檢查銨離子。
4 用水沖洗離心管的外壁，往離心管內(nèi)加少量水，并攪拌成 糊狀，用水把泥漿洗入150mL 開氏瓶中，并用橡皮頭玻璃棒擦洗 離心管的內(nèi)壁，使全部土樣轉(zhuǎn)人開氏瓶內(nèi)，洗入水的體積應(yīng)控制在 50mL～80mL。蒸餾前往開氏瓶內(nèi)加入液狀石蠟2mL 和氧化鎂 1g,立即把開氏瓶裝在蒸餾裝置上。
5 將盛有20g ·L-1 硼酸指示劑吸收液25mL 的錐形瓶 (250mL), 放置在用緩沖管連接的冷凝管的下端。打開螺絲夾(蒸 汽發(fā)生器內(nèi)的水要先加熱至沸),通入蒸汽，隨后搖動開氏瓶內(nèi)的 溶液使其混合均勻。打開開氏瓶下的電爐電源，接通冷凝系統(tǒng)的 流水。用螺絲夾調(diào)節(jié)蒸汽流速度，使其一致，蒸餾約20min,餾出 液約達80mL, 以后，應(yīng)檢查蒸餾是否完全。檢查方法：取下緩沖 管，在冷凝管下端取幾滴餾出液于白瓷比色板的凹孔中，立即往餾 出液內(nèi)加1滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，呈紫紅色，則表示氨 已蒸完，呈藍色則需繼續(xù)蒸餾(如加滴納氏試劑，無黃色反應(yīng)，即表 示蒸餾完全)。
6 將緩沖管連同錐形瓶內(nèi)一起取下，用水沖洗緩沖管的內(nèi)外 壁(洗入錐形瓶內(nèi)),然后用鹽酸標準溶液滴定。同時做空白試驗。
58.3.4 陽離子交換量應(yīng)按下式計算：
(58.3.4)
式中：CEC—— 陽離子交換量(cmol ·kg-1 );
Cb1——鹽酸標準溶液的濃度(mol ·L-1 )。
58.3.5 本試驗的記錄格式應(yīng)符合本標準附錄 D表 D.102的規(guī)定。
58.4 乙酸鈉-火焰光度法
58.4.1 本試驗，適用于石灰性土和鹽堿土，所用的儀器設(shè)備應(yīng)符 合下列規(guī)定：
1 離心機(轉(zhuǎn)速為3000r/min～4000r/min) 及離心管(容量 為100mL);
2 分析天平：稱量100g,分度值0.0001g;天平，分度值0.1g;
3 火焰光度計；
4 其他：移液管、容量瓶。
58.4.2 試劑應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 1mol·L-1乙 酸 鈉 溶 液 (pH=8.2):稱 取 乙 酸 鈉(CH?COONa · 3H?O, 分析純)136g 用 蒸 餾 水 溶 解 并 稀 釋 至1000mL 。此溶液 pH=8.2;
2 異丙醇(99%)或乙醇(95%);
3 1mol ·L-1 NH4OAc 溶液(pH=7.0): 取冰乙酸(99.5%)57mL, 加蒸餾水至500mL, 加69mL 濃氨水(NH? ·H?O), 再加蒸餾水至約980mL, 用氨水溶液或乙酸溶液調(diào)節(jié)溶液 pH=7.0, 然后用純水稀釋到1000mL;
4 鈉 (Na) 標準溶液：稱取氯化鈉(分析純，105℃烘4h)2.5423g, 以 pH=7.0的0 .1mol·L-1NH?OAc 溶液為溶劑，定容于1000mL, 即為1000μg·mL-1鈉標準溶液，然后逐級用醋酸銨 溶液稀釋成3μg·mL-1、5μg·mL-1、10μg·mL-1、20μg·mL-1、30μg ·mL-1、50μg ·mL-1 鈉標準溶液，貯于塑料瓶中保存。
58.4.3 乙酸鈉-火焰光度法試驗應(yīng)按下列步驟進行：
1 稱取過1mm 篩孔的風(fēng)干土樣4.00g～6.00g (黏土4g, 砂 土6g), 置于50mL 離心管中。
2 當(dāng)含鹽量較大時，于離心管中加入50℃左右的50%乙醇 溶液30mL, 攪拌，離心，棄去清液，反復(fù)數(shù)次至用BaCl?溶液檢查 清液僅有微量 BaSO?反應(yīng)為止。
3 加 pH=8.2的1mol ·L-1 NaOAc溶液33mL, 使各管質(zhì)量一致，塞住管口，振蕩5min 后離心，棄去清液。重復(fù)用 NaOAc 提取4次。然后以同樣方法，用異丙醇或乙醇溶液洗滌試樣3次， 最后1次盡量除盡洗滌液。
4 將 上 述 土 樣 加 1mol ·L-1NH4OAc 溶 液 3 3mL, 振蕩5min (必要時用玻棒攪動),離心，將清液小心地傾入100mL 容量 瓶中；按同樣方法用1mol ·L-1NH4OAc 溶液交換洗滌兩次，收集的清液最后用1mol·L-1 NH4OAc溶液稀釋至刻度。
5 用火焰光度計測定溶液中 Na+ 濃度，計算土壤交換量。
58.4.4 陽離子交換量應(yīng)按下式計算：
(58.4.4)
式中：
—— 標準曲線上查得的待測液中鈉離子的質(zhì)量濃度 (μg·mL-1);
Vhd——測定時定容的體積的數(shù)值(mL);
N—— 吸取濾液的稀釋倍數(shù)；
23——鈉的摩爾質(zhì)量(g·mol-1)。
58.4.5 本試驗的記錄格式應(yīng)符合本標準附錄 D 表 D.103 的規(guī)定。
