衡水湖周边土壤中水溶性钙、镁离子的含量测定

高焕君

（衡水学院化工学院，河北衡水053000）

土壤中镁和钙以离子的形态被农作物吸收，对农作物的生长发育起着重要的作用。蔬菜根系对钙的吸收量远远高于一般大田作物，如番茄各器官中钙含量比水稻高10倍以上。镁是叶绿素的组成部分，镁还是多种酶的活化剂，可以促进作物生长发育[1]。所以为了更加高效地利用有限的土地资源，也为了生产出更加营养健康的绿色食品，对土壤中水溶性钙、镁离子的含量测定是土壤检测中不可或缺的。

现阶段对钙、镁离子的测定方法有离子光谱法[2]、分光光度法[3]、EDTA滴定法[4]、原子吸收法[5]、电感耦合等离子体法[6]等。由文献可看出，分光光度法操作简便，但测定条件不易控制，重现性差；仪器方法简便快捷，但成本较高，测定样品还需要进行预处理，而且有些元素的测定并没有明显优势。由于土壤中钙、镁含量较高，EDTA滴定法操作简便，准确度高。综上所述，本文采用EDTA滴定法，通过调节pH来实现掩蔽干扰离子，进而测定土壤中钙、镁离子的含量。

1 实验部分

1.1 实验所需溶液

（1）钙标液：称取0.517 0 g在105℃下烘干6 h恒重的碳酸钙溶于25 mL 10.5 mol/L的盐酸中，转移至500 mL容量瓶中定容。

（2）镁标液：称取取0.050 0 g金属镁（除去表层氧化膜），稀盐酸溶解，50 mL容量瓶定容。

（3）EDTA标液：称取18.6 g乙二胺四乙酸二钠盐溶于水，微热溶解，冷却至室温，稀释至5 L，用上述钙标液进行标定，得C=0.009 621 mol/L。

（4）实验用水为新制备的无二氧化碳的去离子水。

1.2 实验原理

EDTA可以络合多种金属离子，均形成1∶1络合物。调节土壤浸出液pH为12，沉淀镁离子，用EDTA标液滴定，可得钙离子量。另取一份土壤浸出液，调节溶液pH为10，用EDTA滴定钙、镁离子，EDTA的消耗量即为水溶性钙、镁离子的总量。差减法便可求出镁离子的含量。

1.3 实验步骤

在衡水湖周边选取种植不同农作物的5个位置取样，在表层下10 cm处取样，样品除杂、风干、磨碎、过2 mm筛。称约50 g土壤加入250 mL无二氧化碳水，搅拌溶解，离心，过滤后得浸出液，定容于250 mL容量瓶。取浸出液20.00 mL于三角瓶中，先加入1∶5三乙醇胺1 mL，再加入适量盐酸微热，冷却，将pH调为12，生成氢氧化镁沉淀，K-B混合指示剂，用EDTA标液滴定至蓝色终点，记录EDTA用量V1，由此可以计算出土壤中钙离子的含量。

移取相同体积的土壤浸出液，加入三乙醇胺，再加入适量盐酸微热，冷却后用氨缓冲溶液将pH调为10，铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色，记录EDTA用量V2，得钙、镁离子的总量，通过作差法便可求出镁离子的含量。

1.4 计算公式

2 实验结果与处理

2.1 土壤中钙离子含量的测定结果（表1～表5）

表1 土壤样品1中钙离子含量的测定

表2 土壤样品2中钙离子含量的测定

表3 土壤样品3中钙离子含量的测定

表4 土壤样品4中钙离子含量的测定

表5 土壤样品5中钙离子含量的测定

2.2 土壤中镁离子含量的测定（表6～表10）

表6 土壤样品1中镁离子含量的测定

表7 土壤样品2中镁离子含量的测定

表8 土壤样品3中镁离子含量的测定

表9 土壤样品4中镁离子含量的测定

表10 土壤样品5中镁离子含量的测定

2.3 回收率实验（表11、表12）

用样品1，m=50.150 0 g的浸出液做测定钙离子的回收率实验，加标量：上述钙离子标液10.00 mL。

表11 钙离子的回收率

用样品1，m=50.150 0 g的浸出液做测定镁离子的回收率实验，加标量：上述镁离子标液1.00 mL。

表12 镁离子的回收率

由实验数据可知，测定结果的RSD%值均比较小，钙离子回收率在98.8%～100.7%，镁离子回收率在99.1%～100.8%，方法准确度较高。五个样品的钙离子含量范围为1.135～1.143（mg/g），镁离子含量范围为0.224 6～0.226 6（mg/g）。土壤中水溶性钙离子的含量大约是镁离子的5倍左右。由于人类活动的影响使其钙、镁离子的含量均远大于土壤背景值。我们可以通过对土壤中元素的测定结果来选择如何施肥，根据土壤情况选择合适的农作物，使我们的土壤发挥出最大的作用。