基本介紹
- 中文名：有機質含量試驗
- 外文名：organic matter content test
- 學科：岩土工程
- 方法：灼失量法或重鉻酸鉀法
- 目的：測定有機質含量
- 注意事項：樣品標識必須填清楚
土壤有機質介紹,試驗介紹,灼失量法,重鉻酸鉀法,樣品送樣注意事項,
土壤有機質介紹
土壤有機質是指土壤中含碳的有機化合物。主要包括動植物殘體、微生物殘體、排泄物和分泌物等部分。在植物殘體中，包括各類植物的凋謝物，死亡的植物以及根系，這是自然狀態下土壤有機物的主要來源。在微生物殘體中，主要包括各種微生物的殘體。這部分來源相對較少。但對原始土壤來說，微生物是土壤有機質的最早來源。菜園土和紅色土壤的有機質的來源差不多相同，但是菜園土則是通過人們長期施用大量的可溶有機質，如人類糞尿、有機垃圾、土雜肥等。其較好的解決了養分能量供應的問題，人為的改造使菜園土的有機質含量很高，我們做實驗所用的紅壤是采自砍伐煉山後挖穴種植樹木4年後的土壤，其位於南嶼林場的中坡上，所以其土相對處於自然條件下，沒有受到人為的干預，所以其有機質的含量明顯低於菜園土的。
土壤有機質的轉化過程一般分為化學轉化過程，生物轉化過程等兩個部分。
①化學轉化過程 主要包括生物學以及物理轉化過程。生物學轉化過程又分為腐殖化過程和礦質化過程。腐殖化過程和礦質化過程都發生在土壤之中，它們兩者相輔相成共同推動土壤有機質的含量的富集，提高土壤有機質的含量。菜園土是人為改造的，其中礦質化過程和腐殖化過程明顯高於同層紅壤土層，所以，經過長時間的富集轉化過程，菜園土的有機質含量高於紅壤土。
②生物轉化過程 這個轉化過程主要包括土壤中的一些細小動物和微生物的日常活動對土壤有機物的含量的影響。由於菜園土人為管理因素很大，使得菜園土壤的孔隙大，通氣狀況良好，氧氣含量高，這就使得一些好癢的微生物和動物的活動能力加強,分解能力土壤的能力加強，則土壤的有機質含量會升高，而紅壤土是天然形成的，人為干預很少，比起菜園土，其土壤有機質的含量明顯偏少。
試驗介紹
土中有機質含量的測定一般採用如下兩種方法：
1、灼失量法是指土在950℃燒灼至恆量時，所失去質量與乾試樣質量之 比，以百分數表示。用以估計土中有機質含量。
2、重鉻酸鉀法測定有機質是以碳、氧、氫、氮為主體，還有少量硫、 磷以及金屬元素組成的有機化合物的通稱。試驗結果為有機碳乘以1.724換算成有機質。
3、試驗灼失量法適用於含碳酸鹽和結晶水較少的土；重鉻酸鉀法適用於有機質含量不大於15%的土。
灼失量法
該方法參見《公路土工試驗規程JTG 3430-2020》。
1、試驗應採用下列儀器設備：
（1）天平：稱量200 g，分度值0.001 g；
（2）高溫爐：應能滿足控溫950 ℃的要求。
（3）其他設備：烘箱、乾燥器、坩堝、坩堝鉗。
2、試驗操作應按下列步驟進行：
（1）取試樣約20 g置於乾燥箱中，在100~105℃下烘乾8h，烘乾試樣。烘乾後將試樣放於乾燥器內冷卻並保存好。
（2）稱取烘乾後的試樣1.000～2.000 g於已知質量的瓷坩堝（該空坩堝預先放入已升溫至950℃的高溫爐中灼燒0.5h，取出放入乾燥器中冷卻0.5h）中，再將坩堝放入高溫爐內，在爐溫950 ℃下燒灼0.5h，取出稍冷，蓋上坩堝蓋，放入乾燥器內，冷至室溫，稱量，如此重複燒灼、冷卻、稱量，直至最後相鄰兩次稱量相差不大於0.005 g為恆量。稱量準確至0.001 g。
3、試驗結果應按下式計算：
式中
Q——灼失量(%)，計算至0.1%；
m1——在65～70℃烘乾試樣加坩堝質量(g);
m2——在550℃燒灼試樣加坩堝質量(g);
m3——坩堝質量(g) 。
4、試驗採用平行測定，平行測定允許差值應符合下表的規定，取算術平均值。
灼失量（Q）， % | 平行測定允許差值，% |
>20 | 0.5 |
20～10 | 0.3 |
10～1 | 0.2 |
<1 | 0.05 |
重鉻酸鉀法
1、原理
在外加熱的條件下（油浴的溫度為180，沸騰5分鐘），用一定濃度的重鉻酸鉀——硫酸溶液氧化土壤有機質（碳），剩餘的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵來滴定，從所消耗的重鉻酸鉀量，計算有機碳的含量。本方法測得的結果，與乾燒法對比，只能氧化90%的有機碳，因此將得的有機碳乘以校正係數，以計算有機碳量。在氧化滴定過程中化學反應如下：
2K2Cr2O7+8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O
在1mol·LH2SO4溶液中用Fe滴定Cr2O7時，其滴定曲線的突躍範圍為1.22～0.85V。
2、試驗應採用下列儀器設備：
（1）天平：稱量200 g，分度值0.0001 g。
（2）硬質試管：內徑20 mm，長200 mm。
（3）油浴鍋：內裝植物油，並帶有鐵絲籠。
（4）其他設備：溫度計0～200℃、電爐、小漏斗、試管架、滴定台、夾、滴定管、錐形瓶、2L燒杯、2L容量瓶。
3、試劑配製應符合下列規定：
（1）0.075mol/L，c(K2Cr2O7)溶液：稱取預先研細後在105～110℃烘乾，冷卻的K2Cr2O7 44.1282 g放入2L燒杯中，加水約80 ml，使其溶解（如不溶解可加熱）再緩慢地加入濃H2SO4，1000 ml，放置冷卻至室溫，移入2L容量瓶中，用少量水洗滌燒杯數次，洗液一併移入容量瓶中，然後繼續用水稀釋至刻度。
（2）0.2000 mol/L，c(FeSO4)標準溶液：稱取(FeSO4·7H2O)56 g（或(NH)2Fe(SO4)2·6H2O 80g）於燒杯中，用適量水溶解，再加3mol/L c (H2SO4)溶液30 ml，然後用水稀釋至1L。按如下標定：
用移液管量取0.075 mol/L c (K2Cr2O7)溶液10.0 ml，取三份於錐形瓶中，分別加水約50 ml，加鄰菲羅啉指示劑3～5滴，然後用c (FeSO4)標準溶液滴定至溶液由黃色經綠色又突變成橙紅色為終點，記下用量，按下式計算c(FeSO4)的濃度：
c (FeSO4)=10.0×0.075×6/V
式中：
c (FeSO4) ——亞鐵標準溶液濃度(mol/L),計算至0.0001 mol/L；
V——亞鐵標準溶液用量(ml)；
0.075——c(K2Cr2O7)溶液的濃度(mol/L)；
10.0——量取c (K2Cr2O7)溶液的體積(ml)；
6——換算因數n(FeSO4)/n(K2Cr2O7)=6/1。
標定平行允許差值應小於或等於0.05 ml。
（3）鄰菲羅啉指示劑：稱取鄰菲羅啉1.485 g和（FeSO4·7H2O）0.695 g共溶於100ml水中，貯於棕色瓶中。
4、試驗操作應按下列步驟進行：
（1）稱取製備的風乾試樣，約0.1～0.5 g（視有機質含量而定），準確至0.0001 g，放入預先乾燥的硬質試管底部，用滴定管緩慢滴入0.075mol/L c (K2Cr2O7)溶液10.0 ml，使與試樣混合均勻，於試管口插一小漏斗。
（2）將試管插入鐵絲籠中，放入預先加熱至180℃左右的油浴鍋內，試管內的液面應低於油麵，控制在170～180℃的溫度內，從試管內溶液沸騰時開始計時，煮沸5 min取出稍冷，擦去試管外壁油漬，放於試管架上。
（3）將試管內溶液倒入錐形瓶中，並用水洗滌試管內部，使試液控制在60 ml左右。
（4）於錐形瓶中加入鄰菲羅啉指示劑3～15滴，用c (FeSO4)標準溶液滴定至溶液由黃色經綠色突變為橙紅色為終點,記下c (FeSO4)標準溶液用量。估讀至0.05 ml。
（5）用純砂代替試樣，在試驗同時，按本條第1～4款操作，進行空白試驗。
5、試驗結果應按下式計算：
Wu= c (FeSO4)(V0-V)(1+0.01w0)0.003×1.724×1.1×100/m0
式中
Wu——有機質含量(%)，計算至0.01%；
c(FeSO4)——硫酸亞鐵標準溶液濃度（mol/L）；
Vo——空白滴定硫酸亞鐵用量(ml)；
V——試樣滴定硫酸亞鐵用量(ml)；
0.003——M（1/4C）摩爾質量(kg/mol)；
1.724——有機碳換算成有機質的因數；
1.1——氧化校正係數；
mo——風乾試樣質量(g)；
wo——風乾試樣含水率(%)。
6、試驗採用平行測定，平行測定允許差值應符合下表的規定，取算術平均值。
Wu % | 平行測定允許差值 % | 平行測定允許差值 % | 平行測定允許差值 % |
<0.1 | 0.01 | 5~10 | 0.3 |
0.1～1 | 0.05 | >10 | 0.4 |
1～5 | 0.2 |
樣品送樣注意事項
施工前，應根據工程地質勘察報告，對路基土進行天然含水量、液限、塑限、標準擊實、CBR試驗，必要時應做顆粒分析、有機質含量、易溶鹽含量、凍膨脹和膨脹量等試驗。
取原狀土樣時，必須保持土樣的原狀結構及天然含水量，並使土樣不受擾動。採取擾動土時，應先清除表層土，然後用四分法取樣。取有代表性的1kg乾土，可視土樣含水量的情況，適當的增加樣品重量。
樣品標識必須填清楚工程名稱、委託單位、使用部位、設計要求、檢驗項目等信息。 同一施工段、回填用土種類不變的情況時，取有代表性的樣品作為一個取樣頻率，當回填土的種類發生改變時，必須重新取樣。
