土壤阳离子交换作用

FHZDZTR0029 土壤 阳离子交换量的测定 乙酸铵交换法F-HZ-DZ-TR-0029土壤—阳离子交换量的测定—乙酸铵交换法1 范围本方法适用于酸性和中性土壤阳离子交换量的测定。

2 原理土壤的阳离子交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相阳离子之间所进行的交换作用，它是由土壤胶体表面性质所决定。

土壤胶体是土壤中粘土矿物和腐殖酸以及相互结合形成的复杂有机矿质复合体，其吸收的阳离子包括钾、钠、钙、镁、铵、氢、铝等。

土壤交换性能对植物营养和施肥有较大作用，它能调节土壤溶液的浓度，保持土壤溶液成分的多样性和平衡性，还可保持养分免于被雨水淋失。

土壤阳离子交换性能分析包括阳离子交换量、交换性阳离子和盐基饱和度等。

阳离子交换量是指土壤胶体所吸附的各种阳离子的总量，常作为评价土壤保肥能力的指标，是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据，它反映土壤的负电荷总量和表征土壤的化学性质。

用中性乙酸铵溶液反复处理土壤，使土壤成为铵饱和的土，再用95%乙醇洗去多余的乙酸铵后，用水将土样洗入凯氏瓶中，加固体氧化镁蒸馏，蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸标准溶液滴定，根据铵的量计算土壤阳离子交换量。

3 试剂3.1 乙酸铵溶液：1mol/L ，称取77.09g 乙酸铵，用水溶解，加水稀释至近1000mL ，用氢氧化铵（1+1）或稀乙酸调节至pH7.0，然后加水稀释至1000mL 。

3.2 乙醇（950mL/L ）。

3.3 液体石蜡。

3.4 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂：称取0.099g 溴甲酚绿和0.066g 甲基红置于玛瑙研钵中，加少量乙醇（950mL/L ），研磨至指示剂完全溶解为止，最后加乙醇（950mL/L ）至100mL 。

3.5 硼酸指示剂溶液：称取20g 硼酸，溶于1000mL 水中。

每1000mL 硼酸溶液中加入20mL 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，并用稀酸或稀碱溶液调节至紫红色（葡萄酒色），此时溶液的pH 为4.5。

第八章土壤阳离子交换性能的分析P152第一节概述土壤中阳离子交换作用，早在19世纪50年代已为土壤科学家所认识。

当土壤用一种盐溶液（例如醋酸铵）淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子（例如铵离子）的能力，同时释放出等量的其它阳离子如Ca 2+、Mg2+、K+、Na+等交换性阳离子。

在交换中还可能有少量的金属微量元素和铝。

Fe3+ (Fe2+)一般不作为交换性阳离子，因为它们的盐类容易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物。

土壤吸附阳离子的能力用吸附的阳离子总量表示，称为阳离子交换量[cation exchange capacity，简作（Q）]，其数值以厘摩尔每千克（cmol·kg-1）表示。

土壤交换性能的分析包括土壤阳离子交换量的测定、交换性阳离子组成分析和盐基饱和度、石灰、石膏需要量的计算。

土壤交换性能是土壤胶体的属性。

土壤胶体有无机胶体和有机胶体。

土壤有机胶体腐殖质阳离子交换量200～400cmol·kg -1。

无机胶体包括各种类型的粘土矿物，其中2:1型的粘土矿物如蒙脱石的交换量为60～100cmol·kg-1，1:1型的粘土矿物如高岭石的交换量为10～15cmol·kg-1。

因此，不同土壤由于粘土矿物和腐殖质的性质和数量不同，阳离子交换量差异很大。

例如东北的黑钙土的交换量为30～50cmol·kg-1，而华南的土壤阳离子交换量均小于10cmol·kg-1：这是因为黑钙土的腐殖质含量高，粘土矿物以2:1型为主；而红壤的腐殖质含量低，粘土矿物又以1:1型为主。

阳离子交换量的测定受多种因素影响。

例如交换剂的性质、盐溶液的浓度和pH等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。

作为指示阳离子常用的有NH4+、Na+、Ba 2+，亦有选用H+作为指示阳离子。

各种离子的置换能力为：Al 3+ > Ba2+> Ca 2+> Mg 2+> NH4+> K+> Na+。

土壤阳离子交换作用名词解释
土壤中带负电荷的胶体所吸附的阳离子，在静电引力、离子本身的热运动或浓度梯度的作用下，可以和土壤溶液或其它胶体表面的阳离子进行交换。

离子交换膜是一种高聚物电解质材料，在膜体结构上的活性基团带有可解离的离子，所以具有负载电流并有离子选择透过性的独特性能。

阳离子交换膜带有阳离子交换基团，如带有磺酸基团的届于强酸性阳离子交换膜，带有羧酸、磷(膦)酸等基团的属于弱酸性阳离子交换膜。

阳离子交换膜主要对溶液中的阳离子具有选择透过的特性，主要用于电渗析、反参透等膜分离技术、水处理、分离提纯以及隔摸电解技术等方面。

阳离子交换膜是对阳离子有选择作用的膜，通常是磺酸型的，带有固定基团和可解离的离子，如钠型磺酸型固定基团是磺酸根，解离离子是钠离子。

阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质，由于阳膜带负电荷，虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中，但在膜外通电通过电场作用，带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜，而阴离子因为同性排斥而不能通过，所以具有选择透过性。

实验四土壤阳离子交换量的测定土壤是环境中污染物迁移、转化的重要场所，土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性，而使土壤具有吸附性。

在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换。

土壤的吸附性和离子交换性能又使它成为重金属类污染物的主要归宿。

土壤阳离子交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相的阳离子之间所进行的交换作用。

它是由土壤胶体表面性质所决定。

土壤胶体指土壤中粘土矿物与腐殖酸以及相互结合形成的复杂的有机矿物质复合体，其所吸收的阳离子包括K+、Na+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等。

土壤交换性能对于研究污染物的环境行为有重大意义，它能调节土壤溶液的浓度，保证土壤溶液成分的多样性，因而保持了土壤溶液的“生理平衡”，同时还可以保持各种养分免于被雨水淋失。

土壤交换性能的分析包括阳离子交换量的测定、交换性阳离子分析及盐基饱和度的计算。

阳离子交换量（Cation Exchange Capacty，简称CEC），是指土壤胶体所能吸附的各种阳离子的总量，以每千克土壤的厘摩尔数表示（cmol/kg）。

阳离子交换量的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。

阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据。

因此，对于反映土壤负电荷总量及表征土壤性质重要指标的阳离子交换量的测定是十分重要的。

土壤阳离子交换量的测定受多种因素的影响，如交换剂的性质、盐溶液浓度和pH、淋洗方法等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。

联合国粮农组织规定用于土壤分类的土壤分析中使用经典的中性乙酸铵法或乙酸钠法。

中性乙酸铵法也是我国土壤和农化实验室所采用的常规分析方法，适于酸性和中性土壤。

最近的土壤化学研究表明，对于热带和亚热带的酸性、微酸性土壤，常规方法由于浸提液pH值和离子强度太高，与实际情况相差较大，所得结果较实际情况偏高很多。

新方法是将土壤用BaCl2饱和，然后用相当于土壤溶液中离子强度那样浓度的BaCl2溶液平衡土壤，继而用MgSO4交换Ba测定酸性土壤阳离子交换量。

土壤胶体的离子交换作用离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。

一、土壤阳离子交换吸附作用的概念1.土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。

2.当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即供肥过程。

二、土壤阳离子交换吸附作用的特点1. 可逆反应：在自然状况下，很难把土壤胶体上某一阳离子完全彻底地代换到溶液中去。

同时，土壤胶体上吸附的阳离子也必然是多种多样的，不可能为单一种离子所组成。

在湿润地区的一般酸性土壤中，吸附的阳离子有Al3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+等；在干旱地区的中性或碱性土壤中，主要的吸附性阳离子是Ca2+，其次有Mg2+、K+、Na+等。

2. 等量交换：以等量电荷关系进行，如一个Ca2+可交换两个Na+；一个二价的钙离子可以交换两个一价的氢离子。

3. 速度受交换点位置和温度的影响：①位置：如果溶液中的离子能直接与胶粒表面代换性离子接触，交换速度就快；如离子要扩散到胶粒内层才进行交换，则交换时间就较长，有的需要几昼夜才能达成平衡。

高岭石类矿物交换作用主要发生在胶粒表面边缘上，所以速率很快；蒙脱石类矿物的离子交换大部分发生在胶粒晶层之间，其速率取决于层间间距或膨胀程度；水云母类的交换作用发生在狭窄的晶层间，所以交换速率较慢。

（高岭石〉蒙脱石〉水云母）②温度：高温可加快离子交换反应的速率，因为温度升高，离子的热运动变得更为剧烈，致使单位时间内碰撞固相表面的次数增多。

三、影响阳离子交换作用的因素1.阳离子的交换能力：（指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。

）主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。

a.离子电荷价：M3+> M2+> M+（M表示阳离子）b.离子的半径及水化程度：同价离子，离子半径大水化半径小，交换能力越强。

土壤阳离子交换量（CEC）是指土壤中所含有的可交换性阳离子总量，是评价土壤肥力和环境质量的重要指标之一。

CEC曲线是用来描述不同土壤类型中CEC的变化趋势的图表。

CEC曲线通常以pH值为横坐标，以CEC值为纵坐标绘制而成。

从图中可以看出，不同类型的土壤具有不同的CEC值和变化趋势。

例如，红壤和黄壤的CEC值较高，而砂土和粘土的CEC值较低。

此外，随着土壤pH值的变化，CEC值也会发生变化。

一般来说，在酸性土壤中，CEC值较高；而在碱性土壤中，CEC值较低。

CEC曲线还可以用于评估土壤对污染物的吸附能力。

当污染物进入土壤后，它们会与土壤中的阳离子发生竞争作用，从而影响土壤的CEC值。

因此，通过比较不同处理组之间的CEC值差异，可以评估土壤对污染物的吸附能力。

例如，一项研究发现，添加铁盐可以显著提高土壤对铜离子的吸附能力，并且这种效应可以通过CEC曲线来可视化地展示出来。

除了用于评估土壤肥力和环境质量外，CEC曲线还可以用于指导农业生产和管理。

例如，在施肥过程中，可以根据土壤的CEC值来确定合适的肥料种类和用量。

此外，在土地利用规划中，也可以根据不同地区的CEC值来选择合适的作物种植方式和耕作措施。

总之，CEC曲线是一种重要的工具，可以帮助我们更好地了解土壤的性质和功能。

通过对CEC曲线的研究和应用，我们可以更好地保护和管理我们的土壤资源，促进农业可持续发展和环境保护。

FHZDZTR0029 土壤 阳离子交换量的测定 乙酸铵交换法F-HZ-DZ-TR-0029土壤—阳离子交换量的测定—乙酸铵交换法1 范围本方法适用于酸性和中性土壤阳离子交换量的测定。

2 原理土壤的阳离子交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相阳离子之间所进行的交换作用，它是由土壤胶体表面性质所决定。

土壤胶体是土壤中粘土矿物和腐殖酸以及相互结合形成的复杂有机矿质复合体，其吸收的阳离子包括钾、钠、钙、镁、铵、氢、铝等。

土壤交换性能对植物营养和施肥有较大作用，它能调节土壤溶液的浓度，保持土壤溶液成分的多样性和平衡性，还可保持养分免于被雨水淋失。

土壤阳离子交换性能分析包括阳离子交换量、交换性阳离子和盐基饱和度等。

阳离子交换量是指土壤胶体所吸附的各种阳离子的总量，常作为评价土壤保肥能力的指标，是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据，它反映土壤的负电荷总量和表征土壤的化学性质。

用中性乙酸铵溶液反复处理土壤，使土壤成为铵饱和的土，再用95%乙醇洗去多余的乙酸铵后，用水将土样洗入凯氏瓶中，加固体氧化镁蒸馏，蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸标准溶液滴定，根据铵的量计算土壤阳离子交换量。

3 试剂3.1 乙酸铵溶液：1mol/L ，称取77.09g 乙酸铵，用水溶解，加水稀释至近1000mL ，用氢氧化铵（1+1）或稀乙酸调节至pH7.0，然后加水稀释至1000mL 。

3.2 乙醇（950mL/L ）。

3.3 液体石蜡。

3.4 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂：称取0.099g 溴甲酚绿和0.066g 甲基红置于玛瑙研钵中，加少量乙醇（950mL/L ），研磨至指示剂完全溶解为止，最后加乙醇（950mL/L ）至100mL 。

3.5 硼酸指示剂溶液：称取20g 硼酸，溶于1000mL 水中。

每1000mL 硼酸溶液中加入20mL 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，并用稀酸或稀碱溶液调节至紫红色（葡萄酒色），此时溶液的pH 为4.5。

土壤阳离子交换作用指的是土壤中的离子与土壤中的阳离子交换的过程。

土壤中的阳离子包括钠、钾、镁和铝等。

这些阳离子主要与土壤中的阴离子，如氯离子、硫酸根离子和氢离子等进行交换。

土壤阳离子交换作用对土壤和植物生长有重要影响，因为它影响着土壤中的离子平衡和土壤的酸碱度。

高阳离子交换能力的土壤可以有效地吸附和结合有害的阴离子，这有助于提高土壤的质量和保护植物免受有害阴离子的影响。

土壤阳离子交换作用还可以通过添加碳酸钠或其他阳离子来调节土壤酸碱度，提高土壤适宜植物生长的条件。

同时，土壤阳离子交换作用还可以用来减少土壤中的盐分，这有助于提高土壤的适宜性并促进植物的生长。

土壤阳离子交换量测定1. 介绍土壤阳离子交换量是土壤中阴离子与阳离子之间的交换能力的一种指标。

阳离子交换量的测定对于土壤肥力评价、土壤改良和农田管理具有重要意义。

本文将介绍土壤阳离子交换量的测定方法、测定原理以及相关应用。

2. 测定方法2.1 摩尔比法摩尔比法是一种常用的土壤阳离子交换量测定方法。

具体步骤如下：1.取一定质量的土壤样品，将其与一定量的摩尔比溶液混合。

2.在溶液中加入一定浓度的酸，使土壤样品中的阴离子与溶液中的阳离子发生交换反应。

3.将溶液过滤，收集过滤液。

4.通过测定过滤液中阳离子的浓度，计算土壤阳离子交换量。

2.2 碱解法碱解法是另一种常用的土壤阳离子交换量测定方法。

具体步骤如下：1.取一定质量的土壤样品，加入一定浓度的碱溶液。

2.在一定温度下，进行土壤样品与碱溶液的反应，使土壤中的阳离子与溶液中的阴离子发生交换反应。

3.将反应液过滤，收集过滤液。

4.通过测定过滤液中阴离子的浓度，计算土壤阳离子交换量。

3. 测定原理土壤阳离子交换量的测定原理基于土壤中的阴离子与阳离子之间的交换作用。

土壤中的阴离子通常以离子态存在，而阳离子则以交换态存在。

土壤中的阳离子交换能力取决于土壤中吸附、解吸和交换离子的性质。

在摩尔比法中，通过与溶液中的阳离子交换，将土壤中的阴离子转化为溶液中的阳离子。

而在碱解法中，通过与土壤中的阳离子交换，将溶液中的阴离子转化为土壤中的阳离子。

通过测定交换液中的阴离子或阳离子的浓度，可以计算出土壤阳离子交换量。

4. 应用土壤阳离子交换量的测定可以用于以下方面：4.1 土壤肥力评价土壤阳离子交换量是评价土壤肥力的重要指标之一。

土壤阳离子交换量的高低可以反映土壤中可供植物吸收的养分含量。

通过测定土壤阳离子交换量，可以评估土壤的肥力状况，为农田的施肥和土壤改良提供科学依据。

4.2 土壤改良土壤阳离子交换量的测定可以指导土壤改良工作。

通过测定土壤阳离子交换量，可以了解土壤中各种阳离子的含量和交换能力，从而选择合适的改良措施，提高土壤的肥力和适用性。

影响阳离子交换作用的因素阳离子交换作用是指在土壤或其他离子交换体系中，阳离子与土壤颗粒表面的负电荷之间发生的吸附和解吸过程。

以下是影响阳离子交换作用的几个重要因素：
1. pH值：pH值是指土壤或溶液的酸碱性程度。

土壤的pH值对阳离子交换作用有重要影响。

通常，在较低的pH值下（酸性条件），土壤颗粒表面的负电荷较多，可以吸附更多的阳离子。

而在较高的pH 值下（碱性条件），土壤颗粒表面的负电荷减少，阳离子交换作用相对较弱。

2. 离子浓度：离子浓度是指土壤或溶液中阳离子的浓度。

较高的阳离子浓度会增加阳离子与土壤颗粒表面负电荷之间的竞争，减少阳离子的吸附量。

相反，较低的阳离子浓度有利于阳离子的吸附。

3. 阳离子的离子半径和电荷：阳离子的离子半径和电荷大小也会影响其与土壤颗粒表面的吸附能力。

通常，离子半径较小、电荷较大的阳离子更容易与土壤颗粒表面的负电荷发生吸附。

4. 土壤类型和性质：不同类型和性质的土壤对阳离子交换作用的影响也不同。

例如，粘性土壤和有机质含量高的土壤具有更多的负电荷，因此对阳离子的吸附能力较强。

5. 温度：温度对阳离子交换作用的影响较小，但在极端温度条件下可能会有一定的影响。

较高的温度可以增加土壤颗粒表面的电荷密度，从而影响阳离子的吸附和解吸过程。

这些因素相互作用，共同影响着阳离子交换作用的强度和效果。

了解和掌握这些因素对于理解土壤肥力、植物营养和土壤污染等方面具有重要意义。

二、判断题1、同一土壤疏松时比坚实时的导热率低。

对2、植物根系只能吸收利用各种离子态养分。

错3、沼泽土是完全受地下水浸润的土壤。

错4、同价离子水化半径越大，则交换能力越弱。

对5、作物缺铁首先在新叶上表现失绿发黄。

对6、同一土壤疏松时比坚实时的容重小。

对7、随土壤深度的加深,CO2含量浓度加大。

对8、土壤有效养分含量说明了土壤中能被作物吸收的有效养分的真实数量。

错9、盐基饱和度愈大的土壤对碱的缓冲能力愈强。

错10、从土壤组成性质看，水田较旱地腐殖化系数低。

错11、土壤热容量愈大，土温升高或降低愈慢。

对12、同一土壤，腐殖质越多阳离子交换量就越小。

错13、作物缺锌是从下部叶子开始出现失绿症状。

错（or对）14、一般地说含有机质多的土壤孔度也高。

对15、土壤酶主要来自植物根系和微生物。

对16、作物缺钙开始出现症状是在根尖、顶芽等部位。

对17、.Eh值越大，表明土壤的氧化状态愈强。

对18、其它条件相同时，有机质含量越高，土壤含水量越低。

错19、水田土壤的有机质矿化率一般比旱地高。

错20、土壤有机态氮是决定作物是否施用氮肥的指标。

错21、一般来说，土壤湿度越小，土壤水所受吸力就越大。

对22、在玉米-绿肥轮作中，磷肥应重施在后作中。

对23、一般说来，土壤容重越小越好。

对24、某元素在作物体内的含量必须在千分之一以上才能称其为必需元素。

错25、一般来说，北方土壤盐基饱和度比南方土壤的高。

对26、相同质地的土壤，容重越大,导热率也越低。

错27、相同母质的土壤质地越细微量元素含量越低。

错28、土壤含水量越高时，土壤温度越不稳定。

错29、旱作轮作中磷肥强调重施冬季。

对30、土壤空气中水汽的含量一般比大气中的高。

对31、土壤中某离子的饱和度越大，有效性越低。

错32、土壤pH值愈大，表明土壤酸性愈强。

错33、研究发现，作物花而不实与微量元素硼的缺乏有关。

对34、草木灰颜色越白，说明水溶性钾越少，肥效越差。

对35、人粪尿是有机肥料，适用于任何作物。