鹽堿地改良中，如何加酸可以是pH=10的水能夠灌溉，和改良鹽堿地。
500噸pH10的水調(diào)整酸堿度到底想要多少磷酸?
中午正在午睡接到一個(gè)電話，在睡夢中很多信息都是斷片狀態(tài)，但是醒來后一個(gè)信息和內(nèi)容一直在我腦海中環(huán)繞——“有500噸pH10的水，現(xiàn)在因?yàn)楣喔刃枰{(diào)整酸堿度到中性，他們選擇了檸檬酸和磷酸，根據(jù)計(jì)算只需要3公斤磷酸。”說實(shí)在的我現(xiàn)在也沒有搞清楚他們是怎么算的?為了給自己解惑，也給大家答疑，下面我們一起來分析一下這個(gè)問題。
首先、什么是土壤酸堿度?
土壤中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)出不同的酸性或堿性。土壤酸堿性的強(qiáng)弱，常以酸堿度來衡量。土壤之所以有酸堿性，是因?yàn)樵谕寥乐写嬖谏倭康臍潆x子和氫氧離子。土壤溶液中的氫離子和氫氧根的構(gòu)成狀況形成了土壤酸堿性，當(dāng)氫離子大于氫氧根時(shí)，稱之為酸性;當(dāng)氫氧根大于氫離子，稱之為堿性，用pH值表示。土壤的酸堿性深刻影響著作物的生長和土壤微生物的變化，也影響著土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分的有效性。我國土壤酸堿性分為七級強(qiáng)酸性(<4.5)、酸性(4.5~5.5)、弱酸性(5.5~6.5)、中性(6.5~7.5)、弱堿性(7.5~8.5)、堿性(8.5~9.5)、強(qiáng)堿性(>9.5)。
其次、土壤堿性形成機(jī)理?
形成堿性反應(yīng)的主要機(jī)理是堿性物質(zhì)水解反應(yīng)產(chǎn)生的OH-，土壤堿性物質(zhì)包括鈣、鎂、鈉的碳酸鹽和重碳酸鹽，以及膠體表面吸附的交換性鈉。
第三、pH與酸堿性的概念
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)PH值的測定玻璃電極法》(GB6920-1986)中的定義：
pH是從操作上定義的。
對于溶液x，測出伽伐尼電池參比電極1KC1濃溶液H溶液×|H2|pt的電動(dòng)勢EX。將朱知pH(X)的溶液X換成標(biāo)準(zhǔn)pH溶液S，同樣測出電池的電動(dòng)勢ES，則
pH(X)=pH(S)+(Es—Ex)F/(RTIn10)
因此，所定義的pH是無量綱的量。pH沒有理論上的意義，其定義為一種實(shí)用定義。但是在物質(zhì)的量濃度小于0.1mo1.dm-3的稀薄水溶液有限范圍，既非強(qiáng)酸性又非強(qiáng)堿性(Z
pH=-Log10[C(H+)y/(mo1.dm3)]±0.02
式中C((H+)代表氫離子H+的物質(zhì)的量濃度，y代表溶液中典型1，—1價(jià)電解質(zhì)的活度系數(shù)。
當(dāng)氫離子大于氫氧根時(shí)，稱之為酸性;當(dāng)氫氧根大于氫離子，稱之為堿性，用pH值表示。
第四、pH標(biāo)準(zhǔn)溶液
測量pH時(shí)，按水樣呈酸性，中性和堿性三種可能，常配制以下三種標(biāo)準(zhǔn)溶液
堿性pH標(biāo)準(zhǔn)溶液(pH9.18025℃)
為了使晶體具有一定的組成，應(yīng)稱取與飽和溴化鈉(或氯化鈉加蔗糖溶濃(室溫)共同放置在干燥器中平衡兩晝夜的硼砂(Na2B4O7.10H2O)3.80g，溶于水并在容量瓶中稀釋1L。
第五、pH10的水中有多少氫氧根，需要多少氫離子呢?
pH=10的水中按照強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液計(jì)算，溶液中的氫氧根濃度為0.0001;對應(yīng)的需要的氫離子也是0.0001，需要的酸就是pH=4的酸溶液等量中和。
第六、500噸pH10的水中有多少氫氧根，需要多少磷酸中和呢?
對于這個(gè)關(guān)鍵問題就是500噸氫氧根濃度為0.0001，溶液需要500噸氫離子也是0.0001。簡而言之：我們需要500噸pH=4的磷酸。
pH=4的磷酸的濃度是多少呢?
磷酸又叫正磷酸，化學(xué)式H3PO4，分子量為97.994，是一種常見的無機(jī)酸，是中強(qiáng)酸。磷酸是三元中強(qiáng)酸，分三步電離，不易揮發(fā)，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。pKa1：2.12pKa2：7.21;pKa3：12.67。由于磷酸不是強(qiáng)酸不能完全電離，目前沒有見到相關(guān)數(shù)據(jù)，本人2009年做過磷酸脲的溶解性試驗(yàn)，根據(jù)我們試驗(yàn)結(jié)果40%的磷酸脲溶液的pH≈4.
磷酸脲的飽和溶液pH等于1.89;根據(jù)資料1%的磷酸大概是pH等于1.5，所以按照系數(shù)磷酸不會(huì)電解反應(yīng)計(jì)算0.005%的磷酸pH約等于4.也就是說飽和磷酸1公斤可以稀釋20噸pH=4的磷酸溶液。500噸對應(yīng)的應(yīng)該是25公斤。
上面的計(jì)算僅僅是理論計(jì)算，實(shí)際上水中含有大量的鈣鎂等離子，還有一些有機(jī)物質(zhì);空氣中的二氧化碳一直在平衡中，磷酸還有電離反應(yīng)，實(shí)際上需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)字。具體500噸pH的水需要多少磷酸中和，肯定不是幾公斤，應(yīng)該也不是20公斤，建議做少量的中和試驗(yàn)和中和滴定，在做考慮。
總之，鹽堿地改良一定要分清楚鹽堿再談改良，酸堿平衡一定要講究酸堿的特性!
本書部分內(nèi)容節(jié)選自，梁飛、李智強(qiáng)、張磊共同主編，中國農(nóng)業(yè)出版社2018年11月正式出版的《鹽堿地改良技術(shù)實(shí)用問答及案例分析》一書
