高锰酸钾氧化比色法速测土壤有机质流程

操作简易、省时实用的现场快速检测方案

本流程整合优化四篇文献，特别聚焦高锰酸钾氧化比色法，突出操作简易性、省时性和实用性

一、试剂准备（简化版）

0.267 mol/L高锰酸钾溶液（KMnO₄）

  • 称取42.2 g KMnO₄溶于蒸馏水
  • 煮沸1小时，冷却后过滤
  • 棕色瓶避光储存（现配现用更佳）

1:1硫酸溶液（H₂SO₄）

  • 将浓硫酸（ρ=1.84 g/mL）与等体积蒸馏水混合
  • 冷却备用

葡萄糖标准溶液（10.0 mg/mL）

  • 称取1.000 g葡萄糖（C₆H₁₂O₆）
  • 蒸馏水定容至100 mL

土壤浸提液（可选）

若测水溶性有机碳（WSOC）：

  • 称5 g土样 + 50 mL蒸馏水
  • 振荡30 min
  • 离心取上清液过0.45 μm滤膜

二、速测步骤（全程约2.5小时）

步骤 操作说明 用量/条件
1. 试样处理 风干土壤过0.25 mm（60目）筛，称取0.2000 g土样于25 mL容量瓶 土样量：0.2 g
2. 加酸氧化 加入8.5 mL 1:1 H₂SO₄溶液，摇匀 H₂SO₄：8.5 mL
3. 加氧化剂 加入5.0 mL KMnO₄溶液（0.267 mol/L），蒸馏水定容至刻度，摇匀 KMnO₄：5.0 mL
4. 室温反应 避光静置反应2小时（无需加热，简化操作） 时间：2 h（25℃）
5. 测定吸光度 取上清液，以蒸馏水为参比，用分光光度计在525 nm处测吸光度（A₁） 波长：525 nm
6. 空白对照 同法处理不含土样的空白溶液，测得吸光度（A₂） 计算ΔA = A₂ - A₁

注意：若土壤氯离子（Cl⁻）> 2×10⁴ mg/kg（盐渍土），需按国标HJ 615加硫酸汞除干扰

三、标准曲线绘制（关键步骤）

配制梯度葡萄糖溶液

用10.0 mg/mL葡萄糖母液稀释，得到以下系列标准液：

0.40 mg/L
4.00 mg/L
8.00 mg/L
16.00 mg/L
28.00 mg/L

模拟试样反应

各取1.00 mL标准液 + 8.5 mL H₂SO₄（1:1） + 5.0 mL KMnO₄ → 定容至25 mL，静置2 h

测定ΔA

同前法测各浓度对应的ΔA（空白吸光度 - 标准液吸光度）

拟合曲线

以ΔA为纵坐标，葡萄糖浓度（mg/L）为横坐标，得线性方程：

ΔA = 0.0466 × ρ（葡萄糖） + 0.058

（相关系数r ≥ 0.998，否则重做）

四、结果计算

土壤有机质浓度（mg/g）

有机质 = $$\frac{(\Delta A - 0.058)}{0.0466}$$ × $$\frac{25}{1000 × 0.2}$$ × 1.72

说明：

  • ΔA：试样吸光度差值
  • 25：定容体积（mL）
  • 0.2：土样质量（g）
  • 1.72：有机碳→有机质换算系数（默认值）

水溶性有机碳（WSOC）修正

若测WSOC，最终结果需 × 1.28 校正（对比TOC法，文献3）

五、注意事项（确保准确性）

速测优势

  • 省去加热/离心（静置替代），全程室温操作
  • 2小时内完成

关键控制

  • KMnO₄溶液现配现用，避光保存
  • 硫酸加入顺序：先酸后氧化剂（避免局部碳损失）
  • 显色时间严格2小时（文献3验证足量氧化）

适用性

  • 线性范围：0.40~28.00 mg/L（相当于土壤有机质0.1%~7%）
  • 检出限：0.17 mg/L（约0.04%有机质）

附：常见问题解决

此流程整合了文献1的高灵敏反应体系与文献3的室温简化方案，在保证精度（RSD＜3%）的前提下，最大程度提升效率，适用于农田、野外现场快速筛查。