土壤全氮量测定的方法改进研究

第２９卷第３期　２０１０年　６月　四　川　环　境　Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．３　ＳＩＣＨＵＡＮ　ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴ　Ｊｕｎｅ　２０１０　・试验研究・　土壤全氮量测定的方法改进研究　陈　蕾，张益民，袁静，彭　涛　２２５００７）　（扬州市环境监测中心站，江苏扬州摘要：对经典的土壤全氮量测定方法进行改进，采用修正的凯氏法消煮一凯氏定氮仪蒸馏一纳氏试剂分光光度法比色　测定土壤全氮量，测定含氮量为０．２～Ｏ．８ｇ／ｋｇ土壤样品时，ＲＳＤ为３．７２％～８．６７％，加标回收率为８５．７％～９８．７％，　方法检出限为０．０１２５ｇ／ｋｇ，具有较好的准确度和精密度。　关键词：土壤；全氮；方法改进；修正的凯氏法；凯氏定氮仪；纳氏试剂分光光度法　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－３６４４【２０１０）０３－００４３－０３　中图分类号：Ｘ８３３　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｏｔａｌ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　Ｓｏｉｌｓ　ＣＨＥＮ　Ｌｅｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｉ—ａｉｒｎ，ＹＵＡＮ　Ｊｉｎｇ，ＰＥＮＧ　Ｔａｏ　（Ｙａｎｇｚｈｏｕ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２２５００７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　ｓｏｉｌｓ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｂｙ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　Ｋｊｅｌｄａｈｌ，　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｋｊｅｌｄａｈｌ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｎｅｓｓｌｅｒ　Ｓ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｅｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｆｒｏｍ　０．２　ｔｏ　０．８　ｋｇ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＲＳＤ，ｓｐｉｋｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔ　ｗｅｒｅ　３．７２％一８．６７％，　８５．７％～９８．７％ａｎｄ　０．０１２５　ｋｇ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｉｌｓ；ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；ｍｏｄｉｉｆｅｄ　Ｋｊｅｌｄａｈｌ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｋｊｅｌｄａｈｌ　ａｐｐａｒａｔｕｓ；Ｎｅｓｓｌｅｒ　ｓ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｅｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ　全氮的含量是衡量土壤肥力的主要指标，因此　用分光光度法测定。　在土壤的分析中，全氮的分析是重要指标之一。目　前对土壤中全氮量的测定大都采用经典的开氏消煮　一２　主要仪器和试剂　２．１　主要仪器　半微量蒸馏一滴定法…，该方法稳定，但操作　过程繁琐。今采用修正的凯氏法　消煮一凯氏定　氮仪蒸馏一纳氏试剂分光光度法比色测定，对土壤　全氮测定方法进行了改进研究。　样品粉碎机；玛瑙研钵；筛（１８目，６０目）；　分析天平；硬质玻璃消煮管（长３０ｃｍ，直径　４０ｒａｍ）；凯氏定氮仪（ＫＥＴＵＯ，ＫＤＹ一９８２０）；接　收瓶（２５０ｍ１）；１０００Ｗ电子可调式电炉；７２２分光　光度计；２０ｍｍ比色皿；５０ｍｌ比色管。　２．２主要试剂　ｌ　方法原理　样品中的硝态氮经水杨酸一硫酸固定后，用还　原剂硫代硫酸钠将被固定的硝基还原成氨基，再以　硫酸钾一硫酸铜一二氧化钛混合物作催化剂将有机　氮转化为铵态氮，经碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸　收，生成硼酸铵，铵离子与纳氏试剂反应生成黄棕　色络合物，该络合物的色度与氨氮的含量成正比，　收稿日期：２００９．１２．１８　作者简介：陈蕾（１９７５一），女，江苏兴化＾．。１９９６年毕业于东南大学精　细化工专业，工程硕士，工程师，从事环境监测工作。　浓硫酸（ｐ＝１．８４ｇ／ｍ１）；混合催化剂　：称　取１００．０ｇ硫酸钾，３．Ｏｇ五水合硫酸铜，３．０ｇ二氧　化钛，准确到０．１ｇ，于研钵中研成粉末混合均匀；　五水合硫代硫酸钠（Ｎａ：Ｓ　０，・５Ｈ　Ｏ）：于研钵中研　成粉末装瓶；水杨酸／硫酸溶液　：Ｐ（水杨酸）＝　２５ｇ／Ｌ；氢氧化钠溶液：　（ＮａＯＨ）＝３５％；硼酸溶　液：　（Ｈ　ＢＯ　）＝２％；纳氏试剂　；酒石酸钾钠溶　液　：　（ＫＮａＣ４Ｈ６Ｏ６・４Ｈ２Ｏ）＝５０％；铵标准贮备　四１１ｌ环境　２９卷　溶液　，引：ｐ（Ｎ）＝１０００１ｘｇ／ｍｌ；铵标准使用溶液　。＇　：　Ｐ（Ｎ）＝１０．００￣ｇ／ｍｌ，临用前配制；以上试剂除另有　规定，均使用优级纯；水为无氨水。　４２０ｎｍ处，用光程２０ｍｍ比色皿，以水为参比，测　量吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白的吸　光度后，得校正吸光度，将铵氮含量（Ｃｇ）与校　正吸光度进行线性回归，得标准曲线方程　Ｊ。　３　试验方法　３．１样品的制备　，　分取适量经消煮、蒸馏预处理的样品馏出液于　５Ｏｒｎｌ比色管中，加一定量Ｉｒｎｏｌ／Ｌ氢氧化钠溶液以中　和硼酸，稀释至标线，显色后进行分光光度测定。　３．５空白试验　将通过孔径ｌ８目筛的土样，在牛皮纸上铺成　薄层，划分成多个小方格，用小勺于每个方格中，　取等量的土样（总量不得少于２０ｇ）于玛瑙研钵中　研磨，使之全部通过６０目筛，混合均匀后备用…。　３．２样品的消煮　称取风干土样０．５　Ｘ××ｇ（含氮约１ｍｇ）于　消煮样品的同时，应做两份实验室全程序空　白，除不加样品外，其他操作皆与测定样品时相　同。分取适量空白馏出液于５０ｍｌ比色管中，代替　样品馏出液测定，分取体积应与样品馏出液分取体　积一致。　消煮管中，同时测定水分含量。　在消煮管中加入５ｍｌ水杨酸／硫酸混合液，转　动消煮管使酸与样品充分混合，放置过夜＿２　Ｊ。　称取０．５ｇ　Ｎｎ２Ｓ２０３・５Ｈ２０，准确到０．０１ｇ，通　过干燥长颈漏斗加人到消煮管底部，在电炉上低温　３．６结果计算　将样品吸收液测得的吸光度减去空白试验的吸　光度后，由标准曲线方程计算铵氮含量ｍ，（　ｇ），　土壤全氮含量由下式计算：　加热到不冒泡，取下冷却。　一　称取混合催化剂Ｉ．４０ｇ，准确到０．０１ｇ，通过　土壤全氮（Ｎ，ｇ／ｋｇ）＝　｛　式中：ｍ　一由标准曲线方程计算的铵氮量　干燥长颈漏斗加入消煮管底部，在电炉上加热，消　煮温度以溶液微沸、硫酸冷凝液在距消煮管底部约　１／３处为宜。待样品溶液消煮至灰绿色，样品溶液　澄清时，再继续消煮至少２ｈ，以使铵盐反应完全。　消煮完毕，取下冷却，待蒸馏。　３．３氨的蒸馏　蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气，并在一个空　的消煮管中加人少量去离子水，通过自动加液加人　约２８ｍｌ　３５％ＮａＯＨ溶液，在接收瓶内加人约３０ｍｌ　２％硼酸吸收液，启动凯氏定氮仪通过水蒸汽蒸馏，　（Ｉｘｇ）；ｖｌ一分取的样品馏出液体积（ｍ１）；ｖ　—样　品馏出液的体积（ｍ１）；ｍ２一样品的质量（ｇ）；　ｆ＿样品含水率（％）。　４结果与讨论　４．１试验样品的选择　选择昆明某地土壤样品、江西余江红壤样品、　本地土壤样品和含氮土壤标准样品４种样品作为试　验样品。　４．２精密度和准确度　４．２．１　实际样品的测试　利用馏出液将管道洗净。　消煮液冷却后，将消煮管接人凯氏定氮仪，通　过自动加液加人约２８ｍｌ的３５％ＮａＯＨ溶液，使溶　液呈强碱性（ｐＨ．＞１０），在吸收瓶内加入约３０ｍｌ　２％硼酸吸收液，将冷凝管末端插入吸收液１　ｃｍ以　选取３种土壤样品测定全氮含量。加标方法为　称取１０５￣（２烘干的氯化铵固体试剂于样品中，按样　品分析步骤进行测定，加标量根据氯化铵中氮的含　量进行换算。同时对空白进行加标测定全氮含量。　试验结果见表１。　下，启动凯氏定氮仪通过水蒸汽蒸馏至馏出液不含　氨（馏出液不与纳氏试剂发生显色反应），停止蒸　馏，取下容量瓶定容至刻度线，待测定。　３．４铵的测定　移取０ｍｌ、０．５０ｍｌ、１．００ｍｌ、３．０ｏＨｌｌ、５．ｏ０ｍ１、　试验结果表明：不同含量的样品测定值相对标　准偏差为４．５２％一８．６７％；实际样品及空白加标　回收率为８５．７％一９８．７％。　７．００ｍｌ和１０．０ｍｌ铵标准使用液于５０ｍｌ比色管中，　加水至标线，加１．０ｍｌ酒石酸钾钠溶液，混匀。加　１．５ｍｌ纳氏试剂，混匀。放置１０ｍｉｎ后，在波长　４．２．２国家有证标准物质测定　选择国家标准土壤ＧＳＳ－７测定全氮含量，试验　结果见表２。　３期　陈蕾等：土壤全氮量测定的方法改进研究　４５　表２国家有证标准物质的测定　Ｔａｂ．２　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｉｌｏｎａｌ　ｃｅｒｔｉｉｆｅｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　５　结　语　５．１修正的凯氏法消煮一凯氏定氮仪蒸馏一纳氏　序号　样品（ＧＳＳ一７）　试剂分光光度法测定全氮含量为（０．６６０－４－０．０６２）　１　Ｏ．６６６　测　ｇ／ｋｇ的国家标准土壤样品ＧＳＳ－７（ｎ＝６），实验室　定　２　０．６３７　内相对标准偏差为３．７２％，相对标准偏差较小，　结　３　Ｏ．６Ｏ９　果　精密度较高；平均值为０．６４１ｇ／ｋｇ，Ｅｎ绝对值小于　（ｇ／ｋｇ）　４　０．６２７　１，准确度较高。测定全氮含量０．２—０．８ｇ／ｋｇ的实　５　０．６３４　６　０．６７２　际样品（ｎ＝６）时，实验室内相对标准偏差为　平均值ｘ（ｇ／ｋｇ）　０．６４１　４．５２％一８．６７％，相对标准偏差较小，精密度较　标准偏差Ｓ（　ｋｇ）　０．０２４　高；样品及空白加标回收率为８５．７％～９８．７％，　相对标准偏差（％）　３．７２　回收率较高，准确度较高。　有证标准物质标准值（ｇ／ｋｇ）　０．６６０±０．Ｏ６２　５．２　当样品有机物含量较高或样品ｐＨ值较高时，　Ｉ　Ｅｎ　Ｉ　０．３　可酌情增加水杨酸／硫酸、Ｎａ　Ｓ：Ｏ　・５Ｈ　Ｏ及催化　剂的用量，蒸馏时氢氧化钠的用量也应相应增加，　试验结果表明：采用本方法测定全氮含量为　确保溶液呈强碱性，氨完全馏出。　（０．６６０±０．０６２）　ｋｇ的国家标准土壤样品ＧＳＳ一　５．３消煮时要严格掌握温度，消煮液温度宜在　７（ｎ＝６），测得平均值为０．６４１ｇ／ｋｇ，Ｅｎ绝对值小　３６０ｏＣ一４１０ｏＣ之间。低于３６０ｏＣ，消煮不完全，高　于１；实验室内相对标准偏差为３．７２％。　于４１０ｏＣ则易引起氮的损失，消煮完毕后消煮液不　４．３检出限　宜干涸。若采用本法中的消煮管规格，消煮温度以溶　分光光度法以与扣除空白值后的０．０１０吸光度　液微沸、硫酸冷凝液在距消煮管底部约１／３处为宜。　对应的测定值为检出限。由于纳氏试剂分光光度法　５．４蒸馏时冷凝管末端应插入吸收液面下最少ｌｃｍ，　测定氨氮的方法中已对检出限和测定上限进行了规　冷凝水水温不宜高，否则易导致氨吸收不完全。　定　：当馏出液体积取５０ｍｌ时，检出限为　０．０２５ｍｇ／Ｌ，测定上限为２ｍｇ／Ｌ。因此可根据上述　参考文献：　已规定的数值计算修正的凯氏法一纳氏试剂分光光　［１］　ＮＹ／Ｔ５３—１９８７，土壤全氮测定法（半微量开氏法）［ｓ］．　度法测定土壤的方法检出限、测定下限和测定上　［２］　ＩＳＯ１　１２６１—１９９５，Ｓｏｉｌ　ｑｕａｌｉｔｙ—Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ—　限。经计算，当土壤称取量为０．５０００ｇ，馏出液体积　Ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｋｊｅｌｄａｈｌ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｓ］．　为２５０ｍｌ、取５０ｍｌ测定时，修正的凯氏法一纳氏试剂　［３］　国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和　废水监测分析方法第四版［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，　分光光度法测定土壤全氮的方法检出限为０．０１２５　２Ｏ０２．２７９－２８０．　ｋｇ，测定下限为ｏ．０５　ｇ，／ｋｇ，测定上限为ｌｇ／ｋｇ。　［４］　ＧＢ７４７９－８７，水质铵的测定纳氏试剂比色法［ｓ］．