土壤中全氮的測定
——修正凱氏法

張曉霞 呂書記

（1. 廣東省生態環境技術研究所 廣東省農業環境綜合治理重點實驗室， 廣東 廣州 510650；2. 廣東萬山土壤修復技術有限公司，廣東 廣州 510060）

土壤中的氮是衡量土壤肥力的重要指標。HJ 717-2014《土壤質量 全氮的測定 凱氏法》分析測定主要包括土壤樣品的消解、堿蒸餾、酸滴定等3個環節，步驟繁雜。雖然現有的先進的杜馬斯催化燃燒法[1]、凱氏消煮蒸餾法[2]、近紅外光譜法[3]堿性過硫酸鉀氧化-氣相分子吸收光譜法[4]等能夠實現快速測定土壤中的全氮含量，但這些方法所用到的利用元素分析儀、全自動凱氏定氮儀（全自動蒸餾滴定裝置）、近紅外光譜采集儀、氣相分子吸收光譜儀等在基層環境檢測單位中并不常見。所以凱氏法一直是全氮分析中最常用的方法。本文將凱氏法中堿蒸餾裝置簡化改為擴散皿，在以往的分析工作中得到的總氮試驗結果均在標準物質證書示值范圍內。現將方法整理如下，為基層環境檢測單位的分析工作者提供參考。

1 方法原理

樣品中的NO3--N經水楊酸（硝基化劑）轉化為硝基酚，用Na2S2O3（還原劑）將被固定的NO3-（硝基酚）還原成NH4+（氨基酚），再以K2SO4（增溫劑）- CuSO4（催化劑）-Se/TiO2（澄清劑）混合物作催化劑經H2SO4消煮將有機氮轉化為NH4+-N，當加入NaOH呈強堿性，PH＞10時，NH4+則全部變為NH3被硼酸吸收，生成硼酸銨，再用酸標準溶液滴定法測定銨態氮。

2 儀器

消煮管：長30cm，直徑40mm；接收瓶：250mL錐形瓶；1000 W 電子可調式電爐；樣品粉碎機；瑪瑙研缽；標準篩：孔徑0.25 mm(60目)；分析天平：準確到0.0001g；10mL微量酸式滴定管。

3 試劑

25g/L水楊酸/硫酸溶液：溶解25g水楊酸于1L濃硫酸（C.R.）中。

混合催化劑（稱取100.0 g K2SO4，3.0 g CuSO4·5H2O，3.0 g TiO2或者 100.0 g K2SO4，10.0 g CuSO4·5H2O，1.0 g Se，準確到0.1 g，于研缽中研成粉末過0.25mm（60目）篩混合均勻）。

Na2S2O3·5H2O于研缽中研成粉末過0.25mm（60目）篩裝瓶。

10mol/L NaOH溶液：400.0gNaOH（C.R.）溶于水，冷卻后，稀釋至1L。

定氮混合指示劑：分別稱取0.066g甲基紅和0.099g溴甲酚綠指示劑，放入瑪瑙研缽中，并用100mL95%酒精研磨溶解（顯葡萄酒紅色）。

20g/L硼酸-指示劑溶液：溶解20g硼酸于950mL熱（-60℃）蒸餾水中，冷后，加入20mL的定氮混合指示劑，充分混勻后，小心滴加氫氧化鈉溶液[CNaOH=0.1 mol/L]，直至溶液呈紅紫色(pH約4.5)，稀釋成1L。

0.01mol/L HCl標準溶液：先配制1.0mol/L HCl溶液，標定后稀釋100mL備用。

1.0mol/L HCl溶液，配制：用量筒取83.6mL HCl定溶到1000mL容量瓶中，備用。

1.0mol/L HCl溶液，標定：用稱量瓶按遞減稱量法稱取在270～300℃灼燒至恒重的基準無水Na2CO30.15～0.22g(稱準至0.0002g)，放入250mL錐形瓶中，以50mL蒸餾水溶解，加溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑10滴，用1.0mol/L鹽酸溶液滴定至溶液由綠色變為暗紅色，加熱煮沸2min，冷卻后繼續滴定至溶液呈暗紅色為終點。平行測定3次，同時做空白實驗。以上平行測定3次的算術平均值為測定結果。

計算公式：

式中：m—基準無水碳酸鈉的質量，g

V1—鹽酸溶液的用量，mL

V0—空白試驗中鹽酸溶液的用量，mL

52.99—1/2 Na2CO3摩爾質量，g/mol

CHCl—鹽酸標準溶液的濃度，mol/L

堿性膠液：阿拉伯膠40g和水50mL在燒杯中溫熱至70～80℃，攪拌促溶，放冷（約1h）后，加入20mL甘油和20mL飽和K2CO3溶液，攪拌、放冷。離心除去泡沫和不溶物，清液儲于玻璃瓶中備用。

4 操作步驟

稱取過0.25mm（60目）篩的風干土0.5000g于50mL消煮管中，通過干燥長頸漏斗加0.50 g Na2S2O3·5H2O到消煮管底部，再加入5mL水楊酸/硫酸混合液，轉動消煮管，使酸與樣品充分混合，放置過夜。注：若硝態氮含量極少，可不加0.50 g Na2S2O3·5H2O。

稱取混合催化劑1.40 g，通過干燥長頸漏斗加入消煮管底部。在消煮爐上200℃加熱20～30min；235℃加熱至黑色大顆粒消失，呈漿糊狀；280℃加熱至灰綠色；再繼續365℃消解暴沸至少2h（360～410℃），以使銨鹽反應完全。消解完畢，取下冷卻，加水定容，搖勻。過濾或者放置澄清。

取10mL消煮液于擴散皿外室，加3mL H3BO3-指示劑溶液于擴散皿內室，然后在擴散皿外室邊緣涂上堿性膠液，蓋上蓋子，旋轉數次，使皿邊與蓋完全粘合。

再漸漸轉開蓋子一邊，使擴散皿外室露出一條狹縫，迅速加入7.0mL10mol/L NaOH溶液，立即蓋嚴，在實驗臺上水平地輕輕旋轉擴散皿，使堿液與土壤充分混勻（注意勿使外室堿液混入內室），再用橡皮筋圈緊，使蓋子固定。隨后放入40±1℃恒溫箱中，堿解擴散24±0.5h后取出（中間搖動數次以加速擴散吸收）。

擴散皿內室硼酸液吸收的NH3用0.01mol/L HCl標準溶液滴定，由藍色滴到微紅色即為終點，記錄酸用量。

在樣品測定同時進行空白試驗，以校正試劑引起的滴定誤差。一般每次批量做3個空白，取其中2個數值接近的空白平均值，即為V0值。2個空白值不能夠超過0.05（0.4 mL）。

5 結果計算

全氮（mg/kg）＝（V-V0）CHCl×14.0×103/W

式中：CHCl——HCl標準液的濃度

V——滴定樣品用去的HCl毫升數

V0——滴定空白用去的HCl毫升數

14.0——氮的毫摩爾數

W——樣品重

103——換算成mg/kg的因子數

6 允許差

平行測定結果的允許相對相差≤10%。

7 注意事項

3mL硼酸吸收液，可有效地吸收3mg氮。

混合指示劑最好在使用時與硼酸溶液混合；如混合過久則可能有終點不靈敏的現象發生。

由于堿性膠液的堿性很強，在涂膠液和洗滌擴散皿時，必須特別細心，慎防污染內室，致使造成錯誤。

滴定時要用小玻璃棒小心攪動內室溶液，切不可搖動擴散皿，同時逐滴加入酸標液。接近終點時，用玻璃棒在滴定管尖端蘸取酸標液后再攪動內室，以防滴過終點。

擴散皿必須徹底清洗，浸泡0.6 mol/L稀HCl。

[1]許超.杜馬斯燃燒定氮法快速測定土壤中全氮的方法研究[J].現代農業科技,2018(1):187,190.

[2]李桂花, 葉小蘭, 呂子古,等. 元素分析儀和全自動凱氏定氮儀測定土壤全氮之比較[J].中國土壤與肥料, 2015(3):111-115.

[3]吳金卓,孔琳琳,李穎,等.近紅外光譜法測定土壤全氮和堿解氮含量[J].湖南農業大學學報(自科版),2016,42(1):91-96.

[4]周侶艷,余海霞,徐偉,等.堿性過硫酸鉀氧化-氣相分子吸收光譜法測定土壤中全氮含量[J].理化檢驗-化學分冊,2017,53(4):468-469.