土壤氧化還原電位儀(Eh計)是監測土壤氧化還原狀態(電子得失能力)的專業設備,通過測量土壤中氧化劑與還原劑的相對活性(電位值,單位mV),揭示土壤微生物活動、養分有效性及污染程度的關鍵信息,廣泛應用于農業、環境科學與污染修復領域。
一、核心原理:
氧化還原電位(Eh)反映土壤溶液中電子的轉移趨勢——當土壤中氧化劑(如氧氣、高價鐵Fe³?)占主導時,Eh值較高(通常>400mV,好氧環境);當還原劑(如硫化氫H?S、低價鐵Fe²?)占優時,Eh值較低(通常<200mV,厭氧環境)。儀器基于電化學原理,通過鉑電極(工作電極)與參比電極(如飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極)組成原電池:鉑電極表面發生氧化還原反應(與土壤中的電子供體/受體交換電子),參比電極提供穩定基準,兩者之間的電位差(經溫度補償后)即為Eh值(測量范圍通常-400mV至+1000mV)。
關鍵參數受土壤含水量、通氣性及微生物活動影響——例如,淹水土壤(通氣差)因有機物厭氧分解產生大量還原性物質(如CH?、H?S),Eh值可降至-300mV以下;而干燥疏松的旱地土壤(氧氣充足),Eh值常高于600mV。溫度每升高10℃,Eh值約增加10-30mV(需通過內置溫度傳感器補償修正)。

二、行業應用:
•農業種植:在水稻田中,Eh值需維持在100-200mV(微還原環境)以促進水稻根系對鐵、錳等元素的吸收(缺氧誘導根表鐵膜形成,保護根系免受重金屬毒害);若Eh值過高(>400mV),會導致氮素以硝態氮形式存在(易淋失),需通過排水或增施有機肥降低Eh。在旱作農田中,Eh值>300mV時,土壤中的磷(以難溶性的鐵/鋁磷酸鹽存在)有效性低,可通過深耕或施用石灰調節Eh至200-300mV,釋放有效磷。
•環境監測:在濕地、湖泊周邊土壤中,Eh值是判斷水體富營養化風險的關鍵指標——Eh值過低(<100mV)表明有機物厭氧分解旺盛,可能釋放大量氨氮與硫化氫,惡化水質;在垃圾填埋場周邊,Eh值監測可追蹤滲濾液對土壤的污染范圍(污染區Eh值通常<-200mV,伴隨硫化氫異味)。
•污染修復:在重金屬污染土壤(如鎘、鉛)修復中,通過調節Eh值改變重金屬形態——例如,將酸性礦山排水污染土壤的Eh值從-100mV(還原態,重金屬以離子態存在,易遷移)提升至300mV(氧化態,重金屬形成難溶的氫氧化物或硫化物沉淀),降低其生物有效性;在有機污染場地(如石油烴),Eh值>400mV時好氧微生物活性強,可加速污染物降解(修復效率提升50%以上)。
土壤氧化還原電位儀通過量化土壤的“電子生態”,為農業生產優化、環境風險預警及污染治理提供了科學依據,是土壤健康管理的“電子探針”。