土壤中銨態(tài)氮的測(cè)定條件研究

王趁榮 秦 沖 施 暢 劉愛琴 林 瑤 封建中

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071051)

土壤中銨態(tài)氮的測(cè)定條件研究

王趁榮 秦 沖*施 暢 劉愛琴 林 瑤 封建中

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071051)

對(duì)氧化鎂浸提-擴(kuò)散法測(cè)定土壤中銨態(tài)氮的條件進(jìn)行了研究，優(yōu)化了氧化鎂浸提-擴(kuò)散溫度和時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件，用振蕩器代替人工轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿，最終確定較佳的氧化鎂浸提-擴(kuò)散溫度為26 ℃，時(shí)間為15 h。在優(yōu)化條件下，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=7)在1.1%～3.3%，NH4Cl的加標(biāo)回收率在92.83%～103.1%，方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，精密度高，尤其適用于大批量樣品的檢測(cè)分析。

土壤；銨態(tài)氮；測(cè)定條件；大批量樣品

前言

土壤中的氮素是農(nóng)作物氮素營(yíng)養(yǎng)的主要來源，是影響土壤肥力的重要因素[1-2]。在不同的酸堿條件下，氮以不同形態(tài)存在，因此氮素在土壤中也存在許多種形態(tài)。銨態(tài)氮是以銨離子(NH4+)的形態(tài)存在于土壤中的氮素，可以直接被農(nóng)作物吸收利用，了解銨態(tài)氮的含量能為合理施肥提供有力依據(jù)[3-4]。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]，土壤中銨態(tài)氮選用氧化鎂浸提-擴(kuò)散法測(cè)定，以弱堿性氧化鎂水懸液交換吸附在土壤膠體上的銨態(tài)氮，以硼酸吸收釋放出的氨，再用標(biāo)準(zhǔn)稀酸滴定，最終測(cè)得銨態(tài)氮含量。但操作步驟較為繁瑣，且受反應(yīng)時(shí)間和溫度等因素的影響較大。本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)上述方法中的測(cè)定條件進(jìn)行研究分析，提出了可獲得準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果的簡(jiǎn)易操作步驟和測(cè)定條件，增加了測(cè)定準(zhǔn)確性，減少了勞動(dòng)量，尤其適用于大批量樣品的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

擴(kuò)散皿、半微量滴定管(5.0 mL)、振蕩器、空調(diào)等。

氧化鎂溶液(170 g/L)：稱取17.0 g于500～600 ℃灼燒過的氧化鎂，加100 mL水，同時(shí)搖勻。

堿性膠液：稱取40.0 g阿拉伯膠，溶于50 mL水中，加入20 mL甘油和20 mL飽和碳酸鉀水溶液，攪勻。離心除去泡沫和不溶物，將清液儲(chǔ)存于玻璃瓶中加蓋密封備用。

定氮混合指示劑：稱取0.1 g甲基紅和0.5 g溴甲酚綠于瑪瑙研缽中，加入100 mL乙醇(95%)研磨溶解。

硼酸-指示劑溶液(20 g/L)：稱取硼酸20.0 g溶于水中，稀釋至1 L。每升硼酸溶液中加20 mL混合指示劑，并用稀鹽酸或氫氧化鈉調(diào)至紅紫色(pH為4.5)。

實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取通過2 mm篩孔的風(fēng)干土壤樣品2.00 g，均勻平鋪于擴(kuò)散皿外室中，在擴(kuò)散皿內(nèi)室加入3.0 mL硼酸-指示劑溶液(20 g/L)。在擴(kuò)散皿的外室邊緣涂上一層堿性膠液，蓋上毛玻璃，旋轉(zhuǎn)數(shù)次，使毛玻璃與皿邊完全黏合，再慢慢轉(zhuǎn)開毛玻璃的一邊，使擴(kuò)散皿外室露出一條狹縫，迅速加入10.0 mL氧化鎂(170 g/L)懸濁液，立即用毛玻璃蓋嚴(yán)，然后用橡皮筋扎好，使毛玻璃固定，放在振蕩器上水平輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，使氧化鎂懸濁液與土壤樣品充分混合。

用空調(diào)控制室內(nèi)溫度為26 ℃，把擴(kuò)散皿放在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上保溫15 h，每隔5 h放在振蕩器輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)一次。

用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.01 mol/L)滴定內(nèi)室中硼酸所吸收的氨，由藍(lán)色變?yōu)槲⒓t色即為終點(diǎn)。在樣品測(cè)定的同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 擴(kuò)散皿轉(zhuǎn)動(dòng)方式的選擇

將氧化鎂懸濁液加入擴(kuò)散皿，與待測(cè)土壤樣品混勻過程中，目前采用在水平桌面上用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿[6-11]的方式，這種方式比較繁瑣，耗費(fèi)較多的人工和時(shí)間，而且不易操作，容易造成樣品混合不均勻或外室堿液濺到內(nèi)室，從而影響測(cè)定結(jié)果。有些土壤樣品黏性比較大、反應(yīng)釋放氨的速度比較慢，這就需要加大轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿的力度和時(shí)間，人工用手轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿的方式更是難以滿足實(shí)驗(yàn)需求。

將擴(kuò)散皿放在含有泡沫凹槽的振蕩器(如圖1所示)上水平輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)固定好振蕩器轉(zhuǎn)速，即可同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)擴(kuò)散皿，操作簡(jiǎn)單，可節(jié)省大量人力，減少操作誤差，尤其適用于大批量樣品的分析檢測(cè)工作。

圖1 振蕩器Figure 1 A photo for the oscillator.

2.2 氧化鎂浸提-擴(kuò)散溫度的選擇

根據(jù)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]，進(jìn)行氧化鎂浸提-擴(kuò)散條件可選用在40 ℃烘箱內(nèi)放置6 h或室溫下放置12 h以上，由于受到烘箱內(nèi)空間限制，無法在烘箱內(nèi)放置較多樣品，實(shí)驗(yàn)選取用空調(diào)控制室溫放置15 h，更適于同時(shí)進(jìn)行大批量樣品的測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)中固定氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間為15 h，通過空調(diào)分別控制室溫為20、22、24、26、28、30 ℃測(cè)定4種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中銨態(tài)氮含量。測(cè)定結(jié)果如圖2所示。隨著溫度升高，銨態(tài)氮測(cè)定值隨溫度變化初期上升明顯，之后逐漸趨于平穩(wěn)，并且達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，故實(shí)驗(yàn)選取空調(diào)控制室溫溫度為26 ℃。

圖2 浸提溫度對(duì)土壤中銨態(tài)氮測(cè)定的影響Figure 2 Effects of extraction temperatures on the determination of ammonium nitrogen.

2.3 氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間的選擇

空調(diào)控制室溫溫度為26 ℃，分別在氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間為3、6、9、12、15、20、24、36、48 h測(cè)定兩種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中銨態(tài)氮含量。測(cè)定結(jié)果如圖3所示。銨態(tài)氮測(cè)定值隨時(shí)間變化初期上升明顯，之后逐漸趨于平穩(wěn)，并且達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，故實(shí)驗(yàn)選取氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間為15 h。

圖3 浸提時(shí)間對(duì)土壤中銨態(tài)氮測(cè)定的影響Figure 3 Effects of extraction times on the determination of ammonium nitrogen.

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

空調(diào)控制室溫溫度為26 ℃，氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間為15 h，分別多次測(cè)定4種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中銨態(tài)氮含量，銨態(tài)氮測(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=7)在1.1%～3.3%，說明本方法具有良好的精密度，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

分別在4種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中加入NH4Cl標(biāo)準(zhǔn)溶液，空調(diào)控制室溫溫度為26 ℃，氧化鎂浸提-擴(kuò)散時(shí)間為15 h，測(cè)定4種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中銨態(tài)氮含量，測(cè)定結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，本方法的加標(biāo)回收率在92.83%～103.1%，說明本方法能定量回收NH4Cl。

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)語

通過對(duì)土壤中銨態(tài)氮測(cè)定條件的研究，本方法用振蕩器代替人工轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿，確定較佳的氧化鎂浸提-擴(kuò)散溫度為26 ℃，時(shí)間為15 h，方法操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性良好，尤其適用于大批量樣品的檢測(cè)分析。

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Study on Determination Conditions for Analyzing Ammonium Nitrogen in Soil

WANG Chenrong，QIN Chong*，SHI Chang，LIU Aiqin，LIN Yao，F(xiàn)ENG Jianzhong

(HebeiCentralLaboratoryofGeologyandMineralResources，Baoding，Hebei071051，China)

Analytical conditions for the determination of ammonium nitrogen in soil by magnesium oxide extraction method together with diffusion method were investigated. Experimental parameters, such as extraction temperature and extraction time, were studied and optimized. An oscillator was employed to replace human to turn the diffusion vessel. The optimized experimental conditions were obtained as following: extraction temperature and extraction time were 26 ℃ and 15 h, respectively. Under the optimized conditions, the relative standard deviation (RSD,n=7) of the method was 1.1%-3.3%, and the recovery was between 92.81% and 103.2%. This method has some advantages including simple operation, high accuracy, good precision and good repeatability, which especially meet the requirements for batch analysis.

soil; ammonium nitrogen; determination conditions; multitudinous samples

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.04.008

2016-03-31

2016-04-21

河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目資助

王趁榮，女，高級(jí)工程師，主要從事分析測(cè)試研究。E-mail:80324181@qq.com

*通信作者：秦沖，男，助理工程師，主要從事分析測(cè)試研究。E-mail:931549285@qq.com

O655.2

A

2095-1035(2016)04-0030-03