500吨pH10的水调整酸碱度到底想要多少磷酸？

昨天中午正在午睡接到一个电话，在睡梦中很多信息都是断片状态，但是醒来后一个信息和内容一直在我脑海中环绕——“有500吨pH10的水，现在因为灌溉需要调整酸碱度到中性，他们选择了柠檬酸和磷酸，根据计算只需要3公斤磷酸。”说实在的我现在也没有搞清楚他们是怎么算的？为了给自己解惑，也给大家答疑，下面我们一起来分析一下这个问题。

首先、什么是土壤酸碱度？

土壤中存在着各种化学和生物化学反应，表现出不同的酸性或碱性。土壤酸碱性的强弱，常以酸碱度来衡量。土壤之所以有酸碱性，是因为在土壤中存在少量的氢离子和氢氧离子。土壤溶液中的氢离子和氢氧根的构成状况形成了土壤酸碱性，当氢离子大于氢氧根时，称之为酸性；当氢氧根大于氢离子，称之为碱性，用pH值表示。土壤的酸碱性深刻影响着作物的生长和土壤微生物的变化，也影响着土壤物理性质和养分的有效性。我国土壤酸碱性分为七级强酸性（＜4.5）、酸性（4.5 ~ 5.5）、弱酸性（5.5 ~ 6.5）、中性（6.5 ~ 7.5）、弱碱性（7.5~8.5）、碱性（8.5~9.5）、强碱性（＞9.5）。

其次、土壤碱性形成机理？

形成碱性反应的主要机理是碱性物质水解反应产生的OH-，土壤碱性物质包括钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠。

第三、pH与酸碱性的概念

根据国家标准《水质 PH值的测定 玻璃电极法》（GB 6920-1986）中的定义：

pH是从操作上定义的。

对于溶液x，测出伽伐尼电池参比电极1KC1浓溶液H溶液×|H2|pt的电动势EX。将朱知pH（X）的溶液X换成标准pH溶液S，同样测出电池的电动势ES，则

pH（X）＝pH（S） （Es—Ex）F/（RTIn10）

因此，所定义的pH是无量纲的量。pH没有理论上的意义，其定义为一种实用定义。但是在物质的量浓度小于0.1mo1.dm-3的稀薄水溶液有限范围，既非强酸性又非强碱性（Z＜pH＜12）时，则根据定义有

pH＝-Log10［C（H＋）y/（mo1.dm3）］±0.02

式中C（（H ）代表氢离子H＋的物质的量浓度，y代表溶液中典型1，—1价电解质的活度系数。

当氢离子大于氢氧根时，称之为酸性；当氢氧根大于氢离子，称之为碱性，用pH值表示。

第四、pH标准溶液

测量pH时，按水样呈酸性，中性和碱性三种可能，常配制以下三种标准溶液

碱性pH标准溶液（pH9.180 25℃）

为了使晶体具有一定的组成，应称取与饱和溴化钠（或氯化钠加蔗糖溶浓（室温）共同放置在干燥器中平衡两昼夜的硼砂（Na2B4O7.10H2O）3.80g，溶于水并在容量瓶中稀释1L。

第五、pH10的水中有多少氢氧根，需要多少氢离子呢？

pH=10的水中按照强酸强碱溶液计算，溶液中的氢氧根浓度为0.0001；对应的需要的氢离子也是0.0001，需要的酸就是pH=4的酸溶液等量中和。

第六、500吨pH10的水中有多少氢氧根，需要多少磷酸中和呢？

对于这个关键问题就是500吨氢氧根浓度为0.0001，溶液需要500吨氢离子也是0.0001。简而言之：我们需要500吨pH=4的磷酸。

pH=4的磷酸的浓度是多少呢？

磷酸又叫正磷酸，化学式H3PO4，分子量为97.994，是一种常见的无机酸，是中强酸。磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。pKa1：2.12pKa2：7.21；pKa3：12.67。由于磷酸不是强酸不能完全电离，目前没有见到相关数据，本人2009年做过磷酸脲的溶解性试验，根据我们试验结果40%的磷酸脲溶液的pH≈4.

磷酸脲的饱和溶液pH等于1.89；根据资料1%的磷酸大概是pH等于1.5，所以按照系数磷酸不会电解反应计算0.005%的磷酸pH约等于4.也就是说饱和磷酸1公斤可以稀释20吨pH=4的磷酸溶液。500吨对应的应该是25公斤。

上面的计算仅仅是理论计算，实际上水中含有大量的钙镁等离子，还有一些有机物质；空气中的二氧化碳一直在平衡中，磷酸还有电离反应，实际上需要远远大于这个数字。具体500吨pH的水需要多少磷酸中和，肯定不是几公斤，应该也不是20公斤，建议做少量的中和试验和中和滴定，在做考虑。

总之，盐碱地改良一定要分清楚盐碱再谈改良，酸碱平衡一定要讲究酸碱的特性!

本书部分内容节选自，梁飞、李智强、张磊共同主编，中国农业出版社2018年11月正式出版的《盐碱地改良技术实用问答及案例分析》一书

作者信息：新疆农垦科学院梁飞，本文严禁未授权转载在公众号或者其他今日条以外平台，欢迎大家头条转发和分享！