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什么叫做化学分析法
化学分析法(ehemieal methoa。f。nalysis)依赖于特定的化学反应及其计量关系来对物质进行分析的方法.根据其利用化学反应的方式和使用仪器不同,又分为重量分析法和滴定分析法。重圣分析法定量分析中的一种经典化学分析方法,指将试样中的组分分离后测定其重t的分析方法。物质在化学变化中的质量守恒定律,是重量分析法的基础。重量分析法要求有精密的分析天平,称t准确度达。.1毫克。现代微量分析夭平和超徽t分析天平,称量准确度分别可达到。.001毫克和。.。。01毫克,扩大了重量分析的应用范围。重量分析法是准确地称量出一定量试样,然后利用适当的化学反应把其中欲测的成分变成纯化合物或单体析出,采用过滤等方法将其与其他成分分离,经干操或灼热后称重,直至恒重,然后求出欲测成分在试样中所占的比例。除了这种直接测定法外,还可采用间接测定法,即将试样中欲测成分挥发掉,求出挥发前后试样重量差,从而求出欲测成分的含量.重量分析法根据所用分析操作的方法分为沉淀法、均相沉淀法、电解法、气体发生(吸收)法和萃取法等。 20世纪下半叶仪器分析的发展,使重量分析法的使用相对减少,但是不可能全部由仪器分析代替。重量法的准确度和精密度高,费用较低,但分析操作较费时间。在农业化学分析中,重量分析法常用于土坡中硫酸盐、二氧化硅的测定,也用于肥料中磷和钾的测定,以及植物中粗脂肪的测定.随着称量工具的改进,重t分析法也不断发展,近些年来用压电晶体的徽t测定法测定大气飘尘和空气中的汞落气等.滴定分析法一种经典的化学分析方法。这种方法是将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液),滴加到被侧溶液中,直到所加的试剂与被测物质按化学计量反应完成(即达到反应终点)为止.然后根据试剂浓度和用量,计算被测物质的含量。标准溶液的计量可采用“容量”和“重量”两种方法,滴定分析法亦因此分为容量滴定法和重量滴定法。容t滴定法此法是将标准溶液从滴定管滴加到被测溶液中发生化学反应,反应迅速完成,到达终点,再根据所用标准溶液的浓度和体积(从滴定管上读取)及其等物质的量反应规则,算出试液中欲测组分的含童.终点的鉴定除利用指示剂的变色目视鉴定外,还可应用各种仪器的方法来鉴定,如电位滴定法、电流滴定法、电导滴定法、光度滴定法、高频滴定法、温度滴定法等。近年来在容量滴定中已采用各种型式的自动滴定仪。根据滴定反应的类型,容量分析法可分为四种:①酸碱滴定法,也称中和法.是一种利用酸碱之间的质子传递反应进行滴定分析的方法,反应中生成弱酸、弱碱或水,用酸作滴定剂可以测定碱,用碱作滴定剂可以测定酸,是一种用途极为广泛的分析方法.②配位滴定法,原名络合滴定法。是一种利用配位反应进行滴定分析的方法,滴定过程中生成稳定的配位化合物。③沉淀滴定法.是利用沉淀反应进行滴定分析的方法。④氧化还原滴定法。是利用氧化剂和还原剂之间的电子转移反应进行滴定分析的方法。反应中发生物质氧化态的改变。此类方法根据所用氧化剂的不同,分成高锰酸钾法、重铬酸钾法和碘量法等。容量滴定法的优点是操作简便,迅速,准确,费用低,适用于常规分析。在农业化学分析中常用于土壤、肥料和植物中氮、磷、钾、钙、镁、铁、有机质、可溶性糖、蛋白质、维生素C以及抓化物、硫酸盐、碳酸盐、硫化物等的测定。重t滴定法已有80余年历史。随着科学技术的发展,化学实验室各种型号精度高、使用方便的分析天平使称量操作发生巨变,使得做一次称量操作如从滴定管上作一次读数一样方便。同时,性能优异的塑料化学容器的普及使用,也为人们提供了许多方便,为重量滴定法在实际分析中的应用奠定了物质基础。重量滴定法的原理与容量滴定法相同,都是以等物质的量反应规则为依据的,滴定也是基本操作。重量滴定法中滴定操作采用塑料称量滴瓶,标准溶液的计 t采用天平称量计重,天平是重量滴定法中的必备仪器,熟练的称量技术是操作中的关键.重量滴定法中标准溶液采用重量浓度表示,常用的有:①重量摩尔浓度(摩尔/千克)。即1。。。克溶液中含有溶质的摩尔数。②滴定度。每克标准溶液相当于被测物质的克数。实践表明,重量滴定法是可行的,简便的,测定结果也较为准确可信。
土壤学的发展历史
16~18世纪,现代土壤学随着自然科学的蓬勃发展而开始孕育、萌芽。在西欧,许多学者为论证土壤与植物的关系,提出了各种假说。17世纪中叶,海耳蒙特根据他长达五年的柳枝土培试验结果,认为土壤除了供给植物水分以外,仅仅起着支撑物的作用。
17世纪末,伍德沃德将植物分别置于雨水、河水、污水及污水加腐殖土四种介质中生长,发现后两种介质中的植物生长较好,因而他认为细土是植物生长的“要素”,从而否定了海耳蒙特的观点。
18世纪末,泰伊尔提出“植物腐殖质营养”学说。认为除了水分以外,腐殖质是土壤中唯一能作为植物营养的物质。这一学说在西欧曾风行一时。这些假说,虽未能全面正确地指出土壤的本质及其与植物生长的关系,但对于启发后人从不同的侧面认识土壤仍有裨益。
18世纪以后,随着自然科学的进一步发展,土壤学在发展进程中先后出现了三大学派:农业化学派、农业地质学派、发生土壤学派。
1840年,李比希的《有机化学在农业和生理学上的应用》一书问世,书中提出的“植物矿质营养学说”,认为矿质元素(无机盐类)是植物的主要营养物质,而土壤则是这些营养物质的主要给源。这是农业化学派的开端。
李比希指出,土壤中矿质养分的含量是有限的,必将随着耕种时间的推移而日益减少,因此必须增施矿质肥料予以补充,否则土壤肥力水平将日趋衰竭,作物产量将逐渐下降。这个主张即著名的“归还学说”。它正确地指出了土壤对植物营养的重要作用,从而促进了田间试验、温室试验和实验室化学分析的兴起以及化肥工业的发展,并为土壤学的发展作出了划时代的贡献。
19世纪后期,以德国的法鲁为代表的一些土壤学家用地质学的观点和方法认识和研究土壤,因而也被称为农业地质学派。他们认为土壤是陆地的一个淋溶层;甚至认为土壤过去是岩石,而今正在重新形成岩石。尽管这个学派未能阐明土壤形成的实质,但是他们提出的土壤改良、耕作和施肥等主张,对土壤学的发展也有一定意义。
19世纪末至20世纪初俄国的多库恰耶夫提出发生土壤学观点。认为土壤是气候、生物、母质、地形和陆地年龄(时间)等五种因子相互作用的产物,是一个独立的历史自然体,其发生过程与环境条件有密切关系;在空间分布上有明显的地带规律性。他的学说得到各国土壤学家的公认,为现代土壤学奠定了基础。与世界相比较,在中国,现代土壤科学的研究工作始于20世纪30年代。当时主要进行了某些土壤调查、制图和一般的分析试验。对中国的土壤资源、主要的土壤类型、分布规律理化性质,以及土壤改良等也作了初步研究。
这一直到直到新中国成立以后,土壤科学事业才有了较大发展。中国科学院和农业部相继成立了专门的研究机构,高等农业院校土壤和农业化学的有关专业。广大土壤科学工作者对中国土壤的基本性质、发生分类、肥力特征进行的系统研究,以及对华南地区红壤和华北平原盐渍土等低产土壤进行的改良研究都取得积极成果,并在此基础上对土壤肥力概念等提出了新的见解。
而世界现状则是由于现代科学技术的进步和世界人口的不断增长,土壤学的研究更趋向于重视保护土壤资源、合理利用土壤和提高土壤生产力,以适应人口增长与耕地日益减少的矛盾。
并且在研究内容上,除继续深入进行土壤物理、化学、生物,土壤分类和土壤肥力等基础研究外,更侧重于研究土壤中生物物质的循环和能量交换,以及重金属、化学制品(农药及化肥)和各种有机废弃物对土壤、作物、森林以至人类健康的有害影响及其防治措施。
而研究手段上,大型分析仪器和电子计算机的应用将使土壤分析的分辨力、精密度和分析速度进一步提高,并能为土壤学研究开辟新的领域;而土壤数据库和土壤信息系统的建立,则将使数据处理和某些模拟研究更为有效。
分析化学是学什么的
分析化学是化学的一个重要分支,它主要研究物质中有哪些元素或基团(定性分析);每种成分的数量或物质纯度如何(定量分析);原子如何联结成分子,以及在空间如何排列等等。
分析化学以化学基本理论和实验技术为基础,并吸收物理、生物、统计、电子计算机、自动化等方面的知识以充实本身的内容,从而解决科学、技术所提出的各种分析问题。
分析化学这一名称虽创自玻意耳,但其实践运用与化学工艺的历史同样古老。古代冶炼、酿造等工艺的高度发展,都是与鉴定、分析、制作过程的控制等手段密切联系在一起的。在东、西方兴起的炼丹术、炼金术等都可视为分析化学的前驱。
公元前3000年,埃及人已经掌握了一些称量的技术。最早出现的分析用仪器当属等臂天平,它在公元前1300年的《莎草纸卷》上已有记载。巴比伦的祭司所保管的石制标准砝码(约公元前2600)尚存于世。不过等臂天平用于化学分析,当始于中世纪的烤钵试金法中。
古代认识的元素,非金属有碳和硫,金属中有铜、银、金、铁、铅、锡和汞。公元前四世纪已使用试金石以鉴定金的成色,公元前三世纪,阿基米德在解决叙拉古王喜朗二世的金冕的纯度问题时,即利用了金、银密度之差,这是无伤损分析的先驱。
公元60年左右,老普林尼将五倍子浸液涂在莎草纸上,用以检出硫酸铜的掺杂物铁,这是最早使用的有机试剂,也是最早的试纸。迟至1751年,埃勒尔·冯·布罗克豪森用同一方法检出血渣(经灰化)中的含铁量。
火试金法是一种古老的分析方法。远在公元前13世纪,巴比伦王致书埃及法老阿门菲斯四世称:“陛下送来之金经入炉后,重量减轻……”这说明3000多年前人们已知道“真金不怕火炼”这一事实。法国菲利普六世曾规定黄金检验的步骤,其中提出对所使用天平的构造要求和使用方法,如天平不应置于受风吹或寒冷之处,使用者的呼吸不得影响天平的称量等。
18世纪的瑞典化学家贝格曼可称为无机定性、定量分析的奠基人。他最先提出金属元素除金属态外,也可以其他形式离析和称量,特别是以水中难溶的形式,这是重量分析中湿法的起源。
德国化学家克拉普罗特不仅改进了重量分析的步骤,还设计了多种非金属元素测定步骤。他准确地测定了近200种矿物的成分及各种工业产品如玻璃、非铁合金等的组分。
18世纪分析化学的代表人物首推贝采利乌斯。他引入了一些新试剂和一些新技巧,并使用无灰滤纸、低灰分滤纸和洗涤瓶。他是第一位把原子量测得比较精确的化学家。除无机物外,他还测定过有机物中元素的百分数。他对吹管分析尤为重视,即将少许样品置于炭块凹处,用氧化或还原焰加热,以观察其变化,从而获得有关样品的定性知识。此法一直沿用至19世纪,其优点是迅速、所需样品量少,又可用于野外勘探和普查矿产资源等。
19世纪分析化学的杰出人物之一是弗雷泽纽斯,他创立一所分析化学专业学校(此校至今依然存在);并于1862年创办德文的《分析化学》杂志,由其后人继续任主编至今。他编写的《定性分析》、《定量分析》两书曾译为多种文字,包括晚清时代出版的中译本,分别定名为《化学考质》和《化学求数》。他将定性分析的阳离子硫化氢系统修订为目前的五组,还注意到酸碱度对金属硫化物沉淀的影响。在容量分析中,他提出用二氯化锡滴定三价铁至黄色消失。
1663年玻意耳报道了用植物色素作酸碱指示剂,这是容量分析的先驱。但真正的容量分析应归功于法国盖·吕萨克。1824年他发表漂白粉中有效氯的测定,用磺化靛青作指示剂。随后他用硫酸滴定草木灰,又用氯化钠滴定硝酸银。这三项工作分别代表氧化还原滴定法、酸碱滴定法和沉淀滴定法。络合滴定法创自李比希,他用银滴定氰离子。
另一位对容量分析作出卓越贡献的是德国莫尔,他设计的可盛强碱溶液的滴定管至今仍在沿用。他推荐草酸作碱量法的基准物质,硫酸亚铁铵(也称莫尔盐)作氧化还原滴定法的基准物质。
最早的微量分析是化学显微术,即在显微镜下观察样品或反应物的晶态、光学性质、颗粒尺寸和圆球直径等。17世纪中叶胡克从事显微镜术的研究,并于1665年出版《显微图谱》。法国药剂师德卡罗齐耶在1784年用显微镜以氯铂酸盐形式区别钾、钠。德意志化学家马格拉夫在1747年用显微镜证实蔗糖和甜菜糖实为同一物质;在1756年用显微镜检验铂族金属。1891年,莱尔曼提出热显微术,即在显微镜下观察晶体遇热时的变化。科夫勒及其夫人设计了两种显微镜加热台,便于研究药物及有机化合物的鉴定。后来又发展到电子显微镜,分辨率可达1埃。
不用显微镜的最早的微量分析者应推德国德贝赖纳。他从事湿法微量分析,还有吹管法和火焰反应,并发表了《微量化学实验技术》一书。近代微量分析奠基人是埃米希,他设计和改进微量化学天平,使其灵敏度达到微量化学分析的要求;改进和提出新的操作方法,实现毫克级无机样品的测定,并证实纳克级样品测定的精确度不亚于毫克级测定。
有机微量定量分析奠基人是普雷格尔,他曾从胆汁中离析出一种降解产物,其量尚不足作一次常量碳氢分析。在听了埃米希于1909年所作有关微量定量分析的讲演并参观其实验室后,他决意将常量燃烧法改为微量法(样品数毫克),并获得成功;1917年出版《有机微量定量分析》一书,并在1923年获诺贝尔化学奖。
德国化学家龙格在1850年将染料混合液滴在吸墨纸上使之分离,更早些时候他曾用染有淀粉和碘化钾溶液的滤纸或花布块作过漂白液的点滴试验。他又用浸过硫酸铁和铜溶液的纸,在其中部滴加黄血盐,等每滴吸入后再加第二滴,因此获得自行产生的美丽图案。1861年出现舍恩拜因的毛细管分析,他将滤纸条浸入含数种无机盐的水中,水携带盐类沿纸条上升,以水升得最高,其他离子依其迁移率而分离成为连接的带。这与纸层析极为相近。他的学生研究于滤纸上分离有机化合物获得成功,能明显而完全分离有机染料。
20世纪60年代,魏斯提出环炉技术。仅用微克量样品置滤纸中,继用溶剂淋洗,而后在滤纸外沿加热以蒸发溶剂,遂分离为若干同心环。如离子无色可喷以灵敏的显色剂或荧光剂,既能检出,又能得半定量结果。
色谱法也称层析法。1906年俄国茨维特将绿叶提取汁加在碳酸钙沉淀柱顶部,继用纯溶剂淋洗,从而分离出叶绿素。此项研究发表在德国《植物学》杂志上,但未能引起人们注意。直到1931年德国的库恩和莱德尔再次发现本法并显示其效能,人们才从文献中追溯到茨维特的研究和更早的有关研究,如1850年韦曾利用土壤柱进行分离;1893年里德用高岭土柱分离无机盐和有机盐等等。
气体吸附层析始于20世纪30年代的舒夫坦和尤肯。40年代,德国黑塞利用气体吸附以分离挥发性有机酸。英国格卢考夫也用同一原理在1946年分离空气中的氢和氖,并在1951年制成气相色谱仪。第一台现代气相色谱仪研制成功应归功于克里默。
气体分配层析法根据液液分配原理,由英国马丁和辛格于1941年提出。并因此而获得1952年诺贝尔化学奖。戈莱提出用长毛细管柱,是另一创新。
色谱-质谱联用法中将色谱法所得之淋出流体移入质谱仪,可使复杂的有机混合物在数小时内得到分离和鉴定,是最有效的分析方法之一。
希腊哲学家泰奥弗拉斯图斯曾记录各种岩石矿物及其他物质遇热所发生的影响,这是热分析技术的最早纪录。法国勒夏忒列和英国罗伯茨·奥斯汀同称为差热分析的鼻祖。20世纪60年代又出现了精细的差热分析仪和奥尼尔提出的差示扫描量热法,它能测定化合物的纯度及其他参数,如熔点和玻璃化、聚合、热降解、氧化等温度。
比色法以日光为光源,靠目视比较颜色深浅。最早的记录是1838年兰帕迪乌斯在玻璃量筒中测定钻矿中的铁和镍,用标准参比溶液与试样溶液相比较。1846年雅克兰提出根据铜氨溶液的蓝色测定铜。随后有赫罗帕思的硫氰酸根法测定铁;奈斯勒法测定氨;苯酚二磷酸法制定硝酸根;过氧化氢法测定钍;亚甲基蓝法测定硫化氢;磷硅酸法测定二氧化硅等。
最早研究化合物的紫外吸收光谱的是亨利,他绘制出摩尔吸光系数对波长的曲线。红外光谱在20年代开始应用于汽油爆震研究,继用于鉴定天然和合成橡胶以及其他有机化合物中的未知物和杂质。喇曼光谱是研究分子振动的另一种方法。喇曼光谱法的信号太弱,使用困难,直至用激光作为单色光源后,才促进其在分析化学中的应用。
而对于原子发射光谱法的应用可上溯至牛顿,他在暗室中用棱镜将日光分解为七种颜色;1800年赫歇耳发现红外线;次年里特用氢化银还原现象发现紫外区;次年,渥拉斯顿观察到日光光谱中的暗线;15年后,夫琅和费经过研究,命名暗线为夫琅和费线。
本生发明了名为本生灯的煤气灯,灯的火焰近于透明而不发光,便于光谱研究。1859年,本生和他的同事物理学家基尔霍夫研究各元素在火焰中呈示的特征发射和吸收光谱,并指出日光光谱中的夫琅和费线是原子吸收线,因为太阳的大气中存在各种元素。他们用的仪器已具备现代分光镜的要素,他们可称为发射光谱法的创始人。
能斯脱在1889年提出了能斯脱公式,将电动势与离子浓度、温度联系起来,奠定了电化学的理论基础。随后,电化学分析法有了发展,电沉积重量法、电位分析法、电导分析法、安培滴定法、库仑滴定法、示波极谱法相继出现。氢电极、玻璃电极和离子选择性电极陆续制成,尤以极谱分析技术贡献卓著。
还有一些方法对无机物质和有机物质同样有效,如气相色谱法便是其中之一。样品中一氧化碳、二氧化碳、氢、氮、氧、甲烷、乙烯、水气等在同一柱中,在选择的条件下可逐一分离或分组分离。奥萨特气体分析器也是如此,只是分离的原理不同。
痕量分析是指样品所含的量极为微少。一般,在样品中含量多的为主要成分,含量少的为次要成分。桑德尔认为含量在1%~0.01%的为次要成分。有人认为在10%~0.01%的为次要成分。含量在万分之一以下称为痕量。痕量分析的动向趋于测定愈来愈低的含量,因此出现了超痕量分析,即含量接近或低于一般痕量下限。这名称只是定性的。
微痕量分析尚另有一种意义,即使用微量分析的称样,而测定其中痕量元素。为与前述一词区分,后一词应称为微样痕量分析。
理想的化学分析方法应该具有这样的一些特点:选择性最高,这样就可以减轻或省略分离步骤;精密度和准确度高;灵敏度高,从而少量或痕量组分即可检定和测定;测定范围广,大量和痕量均能测定;能测定的元素种类和物种最多;方法简便;经济实惠。但汇集所有优点于一法是办不到的,例如,在重量分析中,如要提高准确度,需要延长分析时间。因为化学法制定原子量要求准确到十万分之一,所以最费时间。
分析方法要力求简便,不仅野外工作需要简便、有效的化学分析方法,室内例行分析工作也如此。因为在不损失所要求的准确度和精度的前提下,简便方法步骤少,这就意味着节省时间、人力和费用。例如,金店收购金首饰时,是将其在试金石板上划一道(科学名称是条纹),然后从条纹的颜色来决定金的成色。这种条纹法在矿物鉴定中仍然采用。
分析化学所用的方法可分为化学分析法和仪器分析法,二者各有优缺点,相辅相成。分析化学者必须明确每一种方法的原理及其应用范围和优缺点,这样在解决分析问题时才能得心应手,选择最适宜的方法。一般来说,化学法准确、精密、费用少而且容易掌握。仪器法迅速,能处理大批样品,但大型仪器价格昂贵,几年后又须更新仪器。
近来分析化学中的新技术有激光在分析化学中的应用、流动注射法、场流分级等。场流分级所用的场可以是重力、磁、电、热等,样品流经适当的场时能进行分级,故称为场流分级。目前,该法已成功地用于有机大分子(如血球、高聚物等)之分级。可以预期它在无机物分离方面也将得到应用。
加强对高灵敏度和高选择性试剂的研究,对于隐蔽解蔽和分离、富集方法的研究,以及元素存在状态的测定(与环境分析和地球化学的关系至为密切)都是重要的课题。将二三种各具优点的方法联合使用,可使以前不能测定的项目变为可能,仍是发展的方向,气相色谱法与质谱法的联用便是明显的例子。
分析化学有极高的实用价值,对人类的物质文明作出了重要贡献,广泛的应用于地质普查、矿产勘探、冶金、化学工业、能源、农业、医药、临床化验、环境保护、商品检验等领域。
分析化学的核心是“量”。
土壤学综述
土壤学是广义的土壤科学.从土壤学的研究的对象和任务,可分为发生土壤学和农业土壤学两个方面.发生土壤学认为,土壤是地壳表层岩石,矿物的风化产物,在气候,生物,地形等环境条件和时间因素综合作用下形成的一种特殊的自然体.主要研究土壤自然体发生,组成,形态,特征,演化,分类和分布规律.农业土壤学则主要研究土壤的物质组成,性质极其与植物生长的关系,通过耕作施肥管理来提高土壤肥力和生产力等内容.土壤学是界于地球科学与生命科学之间的一门独立的学科,与环境科学也有密切的联系。除农业外,它又可服务于水利以及工业、矿业、医药卫生、交通和国防事业等。目录[隐藏]•基础理论
•发展简史
•分支学科
•研究方法
•研究趋势
•相关词条
•参考资料
土壤学-基础理论
土壤是有生命的自然体。在每平方米的草原土壤里除了盘根错节的根系外,还有约1210万头土壤小动物,每克肥沃的农田土壤中除了(数以万计)根系及其脱落物外,还有25亿个细菌,40万个真菌,5万个藻类生物,3万个原生动物。因此,土壤是生物的乐园,是自然界最复杂的生态系统之一,也是自然界最丰富的生物资源库。土壤微生物的分布状况见图00-04。土壤中大量的生物的存在,使土壤具有明显的呼吸作用,存在着旺盛的物质与能量的新陈代谢。
土壤是地球表层系统的重要组成部分
土壤是生命活动的产物,没有生物就没有土壤。低等生物的固氮作用使土壤具有了生长植物的肥力,而植物的生长促进了土壤的腐殖化过程和养分的富集过程,从而使土壤肥力进一步发展,在茂盛的植被下,强烈的生物风化推动着母质向土壤的演化。
土壤又是生命的摇蓝。土壤不仅是生物的栖息地,是生物作用的对象,同时也是地球生命诞生与进化的温床。有证据表明,土壤巨大的表面及复杂的多孔多相体系,对于生命的产生与进化至关重要。如细菌与粘粒结合,可使细菌在极端严酷的条件存活,地球上生命也有可能起源于土壤(或母质)。现在人们已发现在土壤中普遍存在着DNA质粒或片段在不同生物细胞间的迁移,可导致物种变异或进化。
土壤学就是研究土壤这个地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成的、可供植物生长的一种复杂的生物地球化学物质;与形成它的岩石和沉积物相比,具有独特的疏松多孔结构,化学和生物学特性;它是一个动态生态系统,为植物生长提供了机械支撑、水分、养分和空气条件;支持大部分微生物群体的活动,来完成生命物质的循环;维持着所有的陆地生态系统,其中通过供给粮食、纤维、水、建筑材料、建设和废物处理用地,来维持人类的生存发展;通过滤掉有毒的化学物质和病原生物体,来保护地下水的水质,并提供了废弃物的循环场所和途径或使其无害化。
土壤学家认为:土壤同自然界中的其它物质一样,不仅是具有一定的物质组成、形态特征、结构和功能的物质实体,而且有着自己发生发展和长期演变的历史,土壤是由岩石风化形成的母质在生物等因素的参与下逐渐形成的,是自然界中一个独立的历史自然体。
土壤学-发展简史
相关书籍
土壤学的兴起和发展与近代自然科学,尤其是化学和生物学的发展息息相关。16世纪以前,人们对土壤的认识仅是以土壤的某些直观性质和农业生产经验为依据。如中国战国时期《尚书·禹贡》中根据土壤颜色、土粒粗细和水文状况等进行的土壤分类,其后许多农学家有关多粪肥田和深耕细锄可以提高土壤肥力的论述,以及古罗马的加图所描述罗马境内的土壤类型等,都反映了当时人们对土壤的认识水平。16~18世纪,现代土壤学随着自然科学的蓬勃发展而开始孕育、萌芽。在西欧,许多学者为论证土壤与植物的关系,提出了各种假说。17世纪中叶,海耳蒙特根据他进行达5年之久的柳枝土培试验结果,认为土壤除了供给植物水分以外,仅仅起着支撑物的作用。17世纪末,J.伍德沃德将植物分别置于雨水、河水、污水及污水加腐殖土 4种介质中生长,发现后两种介质中的植物生长较好,因而他认为细土是植物生长的“要素”,从而否定了海耳蒙特的观点。18世纪末,A.D.泰伊尔提出“植物腐殖质营养”学说。认为除了水分以外,腐殖质是土壤中唯一能作为植物营养的物质。这一学说在西欧曾风行一时。这些假说,虽未能全面正确地指出土壤的本质及其与植物生长的关系,但对于启发后人从不同的侧面认识土壤仍有裨益。
土壤学
18世纪以后,随着自然科学的进一步发展,土壤学在发展进程中先后出现了三大学派:①农业化学派。1840年,J.von李比希的《有机化学在农业和生理学上的应用》一书问世,书中提出的“植物矿质营养学说”认为矿质元素(无机盐类)是植物的主要营养物质,而土壤则是这些营养物质的主要给源。他并指出,土壤中矿质养分的含量是有限的,必将随着耕种时间的推移而日益减少,因此必须增施矿质肥料予以补充,否则土壤肥力水平将日趋衰竭,作物产量将逐渐下降。这个主张即著名的“归还学说”。它正确地指出了土壤对植物营养的重要作用,从而促进了田间试验、温室试验和实验室化学分析的兴起以及化肥工业的发展,并为土壤学的发展作出了划时代的贡献。②农业地质学派。19世纪后期,以德国的F.A.法鲁为代表的一些土壤学家用地质学的观点和方法认识和研究土壤。他们认为土壤是陆地的一个淋溶层;甚至认为土壤过去是岩石,而今正在重新形成岩石。尽管这个学派未能阐明土壤形成的实质,但是他们提出的土壤改良、耕作和施肥等主张,对土壤学的发展也有一定意义。③发生土壤学派。19世纪末至20世纪初,俄国的Β.Β.多库恰耶夫提出发生土壤学观点。认为土壤是气候、生物、母质、地形和陆地年龄(时间)等 5种因子相互作用的产物,是一个独立的历史自然体,其发生过程与环境条件有密切关系;在空间分布上有明显的地带规律性。他的学说得到各国土壤学家的公认,为现代土壤学奠定了基础。
在中国,现代土壤科学的研究工作始于20世纪30年代。当时主要进行了某些土壤调查、制图和一般的分析、试验。对中国的土壤资源、主要的土壤类型、分布规律、理化性质以及土壤改良等也作了初步研究。中华人民共和国成立以后,土壤科学事业有了较大发展。中国科学院和农业部相继成立了专门的研究机构,高等农业院校土壤和农业化学的有关专业。广大土壤科学工作者对中国土壤的基本性质、发生分类、肥力特征进行的系统研究,以及对华南地区红壤和华北平原盐渍土等低产土壤进行的改良研究都取得积极成果,并在此基础上对土壤肥力概念等提出了新的见解。
土壤学-分支学科
土壤物理学
土壤学的主要分支学科有下述门类:
土壤物理学:主要研究土壤中固、液、气三相体系的物理现象及其变化规律。内容包括:土壤水分的保持和移动及其对植物的有效性,土壤空气的组成与交换,热的传导与转化,土壤固相的组成与排列,土壤的力学性质和电、磁性质等。
土壤化学:主要研究土壤固、液相的化学组成、化学变化以及固液相之间的反应。内容包括土壤固体颗粒的表面化学性质及阳离子交换,土壤溶液及土壤的酸碱性、氧化还原性等。
土壤生物学:主要研究栖居于土壤中的有机体(主要是微生物)的活动及其与土壤中物质转化和循环的关系。内容包括土壤中微生物的数量、组成及分布规律,碳、氮、磷、硫等元素的生物循环,生物固氮作用以及有机质的分解和腐殖质的形成及其对土壤肥力的影响等。
土壤肥力与植物营养:主要研究土壤供应矿质养分的能力及其影响因子与植物营养的关系。内容包括土壤肥力的实质及其指标,土壤养分的强度因素和容量因素,土壤和植物的营养诊断,主要作物对土壤肥力的要求等。
土壤地理学:主要研究土壤与自然地理环境的关系。内容包括土壤的形成、分类、分布及土壤调查、制图等。
土壤矿物学:主要研究土壤矿物的结构、组成、性质和化学反应。内容包括粘土矿物和氧化物的数量、组成以及相互间的反应,土壤中各种元素的迁徙状况,粘粒与有机质之间的相互作用,矿物的形成与转变以及矿物鉴定等。
土壤管理:主要研究人工措施对土壤和作物生产的影响,内容包括耕作、施肥、灌溉、排水及其他改良、保护措施对土壤肥力、生产力和作物产量的影响。
土壤学-研究方法
户外研究土壤学
土壤学经历了近代150余年的发展,已经形成了一套较为完整的研究方法,主要有下述。
野外调查法:即在野外(田间)通过对土壤形成因素和剖面形态的观察,并结合对周围自然地理环境和土壤利用情况的综合分析来掌握土壤的基本特征。这是研究土壤的形成、分类、分布、肥力特征以及进行土壤制图的最基本的传统方法之一。
实验室研究法:即在实验室内借助各种仪器设备和温室设施等对土壤的物理、化学、物理化学和生物学性质等进行定量或定性的测定,或对土壤肥力水平进行生物学试验(水培、砂培或土培)和模拟试验等。
定位研究法:即在田间选定某一土壤或某一地区,对土壤的某种属性或过程进行长期、系统的观察测定,以研究其动态变化和发展趋势及其对土壤性质或肥力的影响。最常用的方法是田间生物试验法和排水采集器法。
土壤学-研究趋势
由于现代科学技术的进步和世界人口的不断增长,当前土壤学的研究更趋向于重视保护土壤资源、合理利用土壤和提高土壤生产力,以适应人口增长与耕地日益减少的矛盾。
在研究内容上,除继续深入进行土壤物理、化学、生物,土壤分类和土壤肥力等基础研究外,更侧重于研究土壤中生物物质的循环和能量交换,以及重金属、化学制品(农药及化肥)和各种有机废弃物对土壤、作物、森林以至人类健康的有害影响及其防治措施。在研究手段上,大型分析仪器和电子计算机的应用将使土壤分析的分辨力、精密度和分析速度进一步提高,并能为土壤学研究开辟新的领域;而土壤数据库和土壤信息系统的建立,则将使数据处理和某些模拟研究更为有效。
土壤全氮的测量方法
答:样品在加速剂的参与下,用浓硫酸消煮时,各种含氮有机化合物经过复杂的高温分解反应,转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收,以酸标准溶液滴定,求出土壤全氮含量(不包括全部硝态氮)。
包括硝态和亚硝态氮的全氮测定,在样品消煮前,需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后,再用还原铁粉使全部硝态氮还原,转化成铵态氮。
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