蔡祖聪的另一项重要工作是用实验方法证明土壤中三价态钴的存在，为深入研究和阐明钴的土壤化学行为做出了重要的贡献。不同氧化态钴的化学行为有很大的差异。虽然在实验室业已证明，把二价钴溶液加入到一些锰氧化物矿物中，二价钴被吸附的同时被氧化成三价钴。晶体场理论计算也表明这一反应在晶体场稳定化能方面是有利的。但由于游离的正三价钴离子是一个很强的氧化剂，它是否可以稳定存在于土壤中仍然未有过实验证明。事实上，在蔡祖聪证明三价钴存在于土壤之前，土壤学家把土壤中的钴都是当作二价钴进行研究的。

    游离的三价钴很不稳定，当土壤的矿物结构遭到破坏时，即使以三价态存在的钴也将被还原成二价钴。但是三价钴与一些络合剂生成络合物后可以稳定地存在于溶液中。EDTA既可以与二价钴络合形成稳定的Co（Ⅱ）EDTA络合物，也可与三价钴络合生成Co（Ⅲ）EDTA络合物。这二种络合物的稳定常数相差很大，logK分别为16.3和36。经过计算和多次的预试验证明，如果土壤中同时存在二价钴和三价钴，它们可以分别与EDTA络合且各自稳定地存在于溶液中。

    EDTA提取的钴通常在破坏EDTA后用原子吸收光谱法或等离子光谱方法测定，或者不破坏DETA直接进样测定。显然这样测出的钴包括了溶液中的二价钴和三价钴，因而无法确定土壤中是否存在三价钴。为了确定土壤中是否存在三价钴，必须分别测定溶液中Co（Ⅱ）EDTA和Co（Ⅲ）EDTA的量。为此，蔡祖聪选用比色法测定溶液中的Co（Ⅱ），用原子吸收光谱法测定溶液中钴的总量，最后计算出Co（Ⅲ）的量。

    5-Cl-PADAB（即4-[（5-氯-2-吡啶）偶氮]-1，3-二氨基苯，简称钴试剂）是比色测定钴的灵敏的显色剂。这一试剂同时与Co（Ⅱ）和Co（Ⅲ）反应，但不能与EDTA络合的钴反应。为了测定与EDTA络合的钴，首先要把钴置换下来。Zn（Ⅱ）EDTA络合物的稳定常数logK=16.5，略大于Co（Ⅱ） EDTA络合物的稳定常数，但远小于Co（Ⅲ）EDTA的稳定常数。溶液中加入大大过量于EDTA的Zn可以把Co（Ⅱ）完全置换下来，但不能置换被EDTA络合的Co（Ⅲ）。这样，在过量Zn存在的情况下，用5-Cl-PADAB作为显色剂可以用比色法测定ED-TA溶液中的Co（Ⅱ）而不受Co（Ⅲ）的干扰。经过多次的试验后，蔡祖聪掌握了用Zn（Ⅱ）完全置换被EDTA络合的二价钴的条件。然后用这一方法分析了我国一些典型土壤类型的EDAT提取液，结果发现所有被分析的土壤几乎均有Co（Ⅲ）存在。由此证明三价钴普遍地存在于土壤中。

    土壤中二价钴和三价钴的存在形态和化学行为有很大的差别。从表1可以看出，二价钴和三价钴作为土壤全钴的一部分，被EDTA提取的二价钴和三价钴均与土壤全钴呈极显著的正相关关系，但二价钴与无定形铁锰氧化物的关系则不同。三价钴与无定形锰氧化物呈极显著的正相关，而与无定形铁氧化物呈极显著的负相关；二价钴与无定形铁氧化物及锰氧化物的关系恰好与三价钴相反，即与无定形铁呈显著正相关而与无定形锰有一定的负相关。据现有资料，只有吸附于一些锰氧化物表面的二价钴能够被氧化成三价钴并置换被还原的锰而存在于锰氧化物的晶格中。土壤中三价钴与无定形锰氧化物呈极显著正相关与这一结果相吻合。由于铁氧化物对二价钴也具有强烈的吸附作用，土壤中铁氧化物增加必然减少二价钴与锰氧化物结合而被氧化的机会。因此，三价钴与铁氧化物呈显著负相关。

    土壤中三价钴及其存在形态的研究大大加深了人们对于土壤钴化学行为的认识。土壤中铁氧化物的含量远高于锰氧化物，但是锰氧化物对土壤有效钴含量的影响远大于铁氧化物。显然，这是由钴与锰氧化物的这一特殊作用方式导致的结果。三价钴存在于锰氧化物的晶格中，在好气的土壤条件下，它们稳定地存在于土壤中而不易被植物吸收利用。当土壤由于淹水而处于还原状态时，随着锰氧化物的还原，被锰氧化物牢固结合的三价钴随之被释放。三价钴在溶液中不稳定，迅速被还原成二价钴而成为可被植物吸收利用的钴。所以淹水条件下，土壤中钴的有效性较高不仅是由于被吸附的二价钴的释放，而且还有三价钴的还原。三价钴可以看作是一种在还原条件下对植物有效的钴。但土壤如果长期处于淹水条件下，由于增加了钴的移动性，最终导致土壤贫钴。这一过程使沼泽土普遍贫钴。

    在证明土壤存在三价钴之前，EDTA提取钴均被当作有效钴看待。虽然Mclaren等已经注意到EDTA提取的钴作为土壤有效钴的指标是估计过高的，但他们不知道其中的原因。现在已经清楚，EDTA提取的钴包括了二价和三价钴，而三价钴只在还原条件下有效。从理论上说，EDTA提取的三价钴则可以作为淹水条件下土壤有效钴的指标。

    不仅如此，三价钴及其存在形态的研究还为钴污染土壤的治理和60Co废弃物的处理提供了思路。