等温吸附曲线
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2023年2月23日发(作者：邓嘉欣)土壤对磷的吸附等温曲线测定
一、意义
吸附等温曲线（Sorptionisothorms）是描述吸附剂与吸附物相互作用，在达到
平衡时被吸附剂吸附的量与吸附物间所存在的量之间所表现的一种曲线关系，由
于吸附量受温度变化的影响很大，制作曲线时必须在恒温下进行，所以称等温吸
附曲线。近年来对土壤磷状况的研究工作证明，土壤对磷的吸附等温曲线关系基
本符合Langmuir方程。并可根据此方程推导出一些有关土壤供鳞状况的物理化
学指标。由于磷在土壤中的变化极为复杂，存在的形态尚难进行直接测定。至于
哪种形态的磷对作物是有效的那就更难区分了。因为目前所采用的化学试剂提取
法测定“有效磷”的量是模拟根系分泌物呈酸性，而近年来根际微区土壤的研究
表明，根标微区的pH值一般都高于非根际土壤1个单位以上。化学提取法受土
壤性质影响很大，同一土壤用不同提取剂所测得的土壤“有效磷”或用同一提取
剂浸提不同土壤所测得的土壤“有效磷”差异很大，难以反映土壤中磷的真实的
情况，没有一种化学试剂提取法能普遍适应一切土壤。所测得的“有效磷”只能
是一个经验性的数值，不能反映土壤磷素的供应容量与强度，只具有相对意义；
对作物的有效性磷，首要的并不是土壤中有效磷总贮量，而是受从土壤贮磷中摄
取磷所需要的能量所控制。通常所指的有效P2O5浓度实际上是溶液中各种磷形
态（H3PO4、、）的总和，而作物又主要是吸收利用和较少的。可见化学试
剂提取法所测得的“有效磷”，并不等于生物有效磷。化学试剂法提取的相对量
只有与一定的田间生物试验结果相一致，才具有实用价值。
由于磷酸盐在土壤中的活性，受土壤吸附作用与呼吸作用的过程所支配，测定和
表述土壤与磷酸盐关系的指标时，应该反映出该种土壤的吸附性质，而且吸附等
温曲线测定土壤供磷状况，不仅可反映土壤对磷的上述吸附性质，还可用物理化
学指标表述土壤有效磷。因此比较化学试剂提取法具有一定的优越性。
二、原理
施入土壤中的无机磷被土壤吸附时，存在着下列平衡式
P（固相）P（液）
这一平衡支配着磷的有效度，平衡式中液相磷的浓度为磷的有效度的强度因子
（I）。随时可以进入液相的然而尚留在固相表面的活性磷的量则是其容量因子
（Q）；固相磷转入液相的速度被称为速度因子或缓冲能力。平衡式还表明：
P（液）的浓度增加或减少都将相应地引起P（固）的变化。
在恒温下，称数份同一土壤分别加入不同已知浓度的磷酸溶液，使两相达到平衡
后测定P（液）。用差示法计算出被土壤吸附的磷量。由于加入的磷酸盐浓度不
同，开始时随浓度由低到高递增，土壤吸附的磷量亦由少到多，即吸附量与浓度
成正比增加；以后的吸附量会随浓度继续增加，但增加量逐渐减少，当磷酸盐浓
度相当大时，被吸附的磷量达到极限值而不再和浓度有关，固相表面已近饱和。
以每100g土所吸附的磷量为纵坐标，以平衡溶液中磷的浓度为横坐标，即可绘
出土壤对磷的吸附等温曲线，此曲线可直接用Langmuir方程式表示：
（1）
（1）式亦可写成常用的下述形式
（2）
X：100g土壤所吸附的磷量（mg·P/100g土）
C：平衡溶液中磷的浓度（mg·P/L）
Xmax：最大吸附量（mg·P/100g土）
：吸附常数
K：吸附常数的倒数
根据（2）式与C成直线关系，而是这条直线的斜率，即可算出Xmax值，
如将直线延长至与纵坐标相交，则可算出K值。
三、操作步骤
方法一
1．平衡溶液的制备
称取20目的风干土样5份，每份1g，分别放入5个100mL的三角瓶中，并按
1、2、3、4、5依次编号，然后分别加入10、20、30、40、50mg/L的KH2PO4+0.01
mol/LCaCl2（石灰性土壤改用0.01mol/LKCl）20mL，于室温振荡30分钟，
放入保温25℃的烘箱内静置3小时，使悬液澄清，然后立即用干燥滤纸过滤，
弃去最初的滤液。
2．释放溶液制备
在上面过滤的滤纸中心用玻棒穿一小孔，用20mL饱和的NaCl把土浆全部洗入
原三角瓶中，略加振荡后过滤，再加20mL饱和NaCl重复一次，尽可能滤干，
用同样的方法加入20mL0.01mol/LCaCl2在室温（25℃）振荡30分钟，下面
与平衡溶液的制备相同。
3溶液中磷的测定
按编号依次吸取相应溶液于50mL比色管中，平衡液的1号吸2.5mL，2-5号各
吸5mL，释放液的1号吸5mL，2号，3号各吸2.5mL，4号、5号各吸2mL，
加水至约40mL，加入5mL17.5mol/L钼锑抗溶液，充分摇匀后定容，再摇匀，
15分钟后于700nm处比色（用1cm比色杯）。
4标准曲线
吸取0.01mol/LKH2PO4+0.01mol/LCaCl2混合液8.08mL于500mL容量瓶中，
此为含磷5mg/L的标准溶液，取50mL比色管6只，依次吸取上述标准溶液0.0、
2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL，下面与平衡溶液中磷的测定相同。
5．计算
（一）计算平衡液中磷的浓度
根据平衡溶液的吸光度查对标准曲线，找出相应的mg/L，用下面公式计算平衡
溶液和释放溶液中磷的浓度。
（1）平衡溶液磷浓度的计算
C=20×mg/L/A
（2）释放液磷浓度的计算
S=20×mg/L/A
S、C都是100mL三角瓶中磷的浓度，单位mg/L
（二）计算土壤的吸附量
X=2（B-C）
B：平衡前100mL三角瓶中磷的浓度，单位：mg/L
X：100g土的吸附量
（三）计算释放率
方法二
1．平衡溶液的制备
称取通过20目的风干土样12份，每份5g，分别放入250mL三角瓶中，并按1，
2，3„„12依次编号，然后在各瓶中依次加入0.0、0.5、1.0、2.5、5.0、7.5、
10.0、12.5、15.0、30.0、40.0、50.0mL的0.01mol/LKH2PO4和0.01mol/L
CaCl2混合溶液，然后用0.01mol/LCaCl2补足至100mL。上述各瓶中的磷酸
盐加入量为0-100μmol/g（土）或0-3.097mg/g（土）。在各瓶中加入2滴（CH2Cl2）
以抑制微生物活动，加塞后置于20±1℃下，强烈振荡18小时。将悬浊液用
Whatman40#滤纸过滤。
2．平衡溶液中磷的测定
按编号依次吸取平衡溶液注入相应编号的100mL的容量瓶中，1-3号各吸取10
mL，4号吸取5mL，5号吸取2.5mL，6号1.8mL，7-9号吸取1mL，10-12号
先各稀释10倍，即吸取10mL平衡溶液注入100mL容量瓶中，加蒸馏水定容，
然后吸取10号稀释液5mL，11号稀释液2.5mL，12号稀释液1.5mL。在上述
各容量瓶中加蒸馏水至70mL，摇匀，再各加入钼锑抗溶液10mL，充分摇匀，
定容后再摇匀，15分钟后在700nm波长上比色。
3．磷的标准曲线的绘制
吸取0.01mol/LKH2PO4和0.01mol/LCaCl2混合液8.08mL，注入到500mL
容量瓶中，此溶液含P0.005mg/mL，即含P5mg/L的标准溶液。取100mL容
量瓶8个，编号，依次吸取上述标准溶液0.0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0、16.0、
20.0mL，然后加蒸馏水70mL左右，摇匀。再各加入钼锑抗溶液10mL，充分
摇匀，定容，摇匀（各瓶的磷量依次为0.00、0.05、0.10、0.20、0.40、0.50、
0.80、1.00mg/L），15分钟后比色，以吸光度为纵坐标，磷量为横坐标，绘制
成标准曲线。
4计算
（一）计算平衡液中磷的浓度
根据平衡溶液测得的吸光度查对标准曲线，找出相应的mg/L，按下述公式计算
平衡溶液的磷量。
（1）平衡液直接吸取测定的计算
Pmg/L=100×mg/L/A1
A1：为不稀释时吸取的mL数
（2）平衡液稀释后吸取测定的计算
Pmg/L=1000×mg/L/A2
A2：为稀释后吸取的mL数
（二）计算土壤的吸附量
根据平衡液中磷的含量（mg/L），计算土壤吸附磷量（Pmg/100g±）。其公
式如下：
Pmg/100g土=2（B-C）
B：为平衡前100mL容量瓶中磷的量（Pmg/L）
C：为平衡100mL容量瓶中磷的量（Pmg/L）
（三）根据磷吸附等温曲线计算Xmax与K值
（1）绘制土壤吸附磷量（X）对平衡溶液磷量（C）的吸附等温曲线（X为纵坐
标；C为横坐标）。
（2）根据Langmuir方程绘制C/X对C的吸附等温线。
（3）按斜率可求出Xmax值：将直线延至纵坐标相交，可计算出K值。
四、试剂配制
1．0.01mol/LCaCl2和0.02mol/LCaCl2
2．0.01mol/LKH2PO4和0.01mol/LCaCl2混合溶液：称取除去K2HPO4并重
结晶的KH2PO41.3609g放入250mL烧杯中用100-200mL蒸馏水溶解，并移入
1000mL容量瓶中，再准确加入500mL0.02mol/LCaCl2溶液，并加蒸馏水至
刻度。
3．5mg/LP标准液：0.4390gKH2PO4(二级，105℃烘过2小时)溶于200mL
中，加入5mL浓H2SO4，转入1L容量瓶中，用蒸馏水定容，此为100mg/LP
标准溶液可长期保存。取此溶液准确稀释20倍，即为5mg/LP溶液，此溶液不
宜久存。
4．钼锑贮存液：浓H2SO4（二级）153mL缓慢地倒入约400mL蒸馏水中，搅拌，
冷却。称取10g钼酸铵（二级）溶于约60℃时300mL蒸馏水中，冷却。然后
将H2SO4溶液缓慢倒入钼酸铵溶液中，再加入100mL0.5%酒石酸锑钾
（KSBOC4H4O6?1/2H2O，二级）溶液，最后用水稀释至1L，避光贮存。此贮存
液含1%钼酸铵2.62mol/LH2SO4。
5．钼锑抗显色剂：1.5g抗坏血酸（C6H8O6，左旋，旋光度+21-+22，二级）溶
于100mL钼锑贮存液中，此液须随配随用，有效期一天。
五、作业
1．简述用吸附等温曲线测定土壤供磷状况的意义与原理；
2．计算出平衡溶液中的磷量与土壤吸附的磷量；
3．根据所测定的数值，绘制吸附等温曲线，计算K值和Xmax值。