納氏試劑分光光度法測定土壤陽離子交換量

(國土資源部蘭州礦產資源監督檢測中心，蘭州 730050)

前言

1 實驗部分

1.1 主要儀器

普析 TU-1950可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)。

KDY-9820凱氏定氮儀(北京瑞邦興業科技有限公司)。

凱特TD5B型離心機(鹽城市凱特實驗儀器有限公司)：轉速3 000～4 000 r/min。

杰瑞爾HY-6雙層振蕩器(金壇市杰瑞爾電氣有限公司)：振蕩頻率(220±20) r/min。

1.2 主要試劑

乙酸銨溶液(1 mol/L，pH=7.0)[4]，硼酸吸收液[11]，灼燒后氧化鎂[4]，鹽酸標準溶液(0.05 mol/L)。

酸化氯化鈉溶液(10%)：100 g氯化鈉溶于1 L水中，加0.4 mL濃鹽酸。

氯化銨：基準(NH4Cl的質量百分數為99.5%～100%)，天津市光復精細化工研究所。

銨標準溶液(100 μg/mL)：準確稱取0.074 14 g固體氯化銨，用去離子水溶解后定容到250.00 mL容量瓶中，搖勻。

銨標準溶液(20 μg/mL)：準確吸取5.00 mL銨標準溶液(100 μg/mL)，用去離子水定容到100.00 mL容量瓶中，搖勻。

納氏試劑：二氯化汞-碘化鉀-氫氧化鉀[12-13]。

所用的鹽酸標準溶液、銨標準溶液和納氏試劑均由國土資源部蘭州礦產資源監督檢測中心標準室提供。

所有試劑均為分析純。

1.3 實驗方法

1.3.1納氏試劑分光光度法測定酸性和中性土壤陽離子交換量

稱取通過2 mm孔徑篩的風干試樣2 g(精確到0.01 g)，放入250 mL離心杯中,乙酸銨溶液(1 mol/L)交換過程和乙醇(95%)洗滌過程同中性土壤陽離子交換量的測定[4,14]方法一致。

向離心杯中加入60 mL 左右酸化的氯化鈉溶液(10%)，用振蕩器振蕩5 min，經粗天平平衡后放入離心機中，離心5 min，將離心液小心移入250 mL容量瓶中。如此反復操作4次，最后以酸化的氯化鈉溶液(10%)稀釋至刻度并搖勻。

在9個25.00 mL比色管中加入0.00、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0、60.0、80.0、100.0 μg的銨標準溶液。另取比色管，吸入2.00 mL容量瓶中已制備好的樣品，同時吸取2.00 mL酸化的氯化鈉溶液(10%)作為參比空白，并隨機對其中一個樣品，加入20.0 μg銨標準溶液做回收(雙份)，計算回收率。所有曲線和樣品用蒸餾水稀釋至20.00 mL左右，準確加入1.0 mL納氏試劑，用蒸餾水定容至25.00 mL，搖勻，用分光光度計在420 nm波長下用1 cm石英比色皿進行比色，使用公式(1)計算測定樣品CEC結果。

(1)

式中:

c(CEC)—陽離子交換量，cmol/kg；

m—試樣測定結果，μg；

m0—空白測定結果，μg；

250.0—酸化氯化鈉溶液(10%)定容容量瓶體積，mL；

M—稱取樣品質量，g；

V—容量瓶中吸取樣品體積，mL；

wi—土壤的含水率，%；

0.1—單位換算系數。

1.3.2傳統蒸餾法測定酸性和中性土壤陽離子交換量

稱取通過2 mm孔徑篩的風干試樣5 g(精確到0.01 g)，乙酸銨溶液(1 mol/L)交換過程和乙醇(95%)洗滌過程同1.3.1中方法，蒸餾步驟選擇凱氏瓶傳統蒸餾法[4,14]。待接收瓶內收集好溶液后，用鹽酸(0.05 mol/L)標準溶液進行滴定，同時進行空白實驗。

1.3.3凱氏定氮儀蒸餾測定酸性和中性土壤陽離子交換量

稱取通過2 mm孔徑篩的風干試樣5 g(精確到0.01 g)，乙酸銨溶液(1 mol/L)交換過程和乙醇(95%)洗滌過程同1.3.1。

用去離子水沖洗離心杯外壁，再向離心杯中加入少量去離子水，用振蕩器振蕩3 min，用去離子水將泥漿全部轉入凱氏定氮儀專用消化管中，洗入去離子水的體積應控制在50 mL左右，加入1 g左右氧化鎂，立即把消化管安裝在凱氏定氮儀上。

將盛有20 mL硼酸吸收液的接收瓶放入凱氏定氮儀接口中進行蒸餾；待蒸餾體積達到100 mL后，取下接收瓶，用鹽酸(0.05 mol/L)標準溶液進行滴定，同時進行空白實驗。

2 結果與討論

2.1 分光光度法標準曲線濃度范圍的選擇

2.2 分光光度法測定CEC值方法的準確度和精密度

選取pH<7.5的兩種國家標準物質GBW07412a、GBW07415a。按實驗方法1.3.1對兩個樣品進行了CEC值測定，測定值見表1。為驗證本方法的重現性，在一個月內的不同時間段對兩個樣品做了4次實驗，每次每個樣品平行5份測定CEC值。如表1所示，4次實驗結果的精密度在1.5%～3.4%，測定值與標準值基本一致，精密度和準確度都較高。同時，也對兩個樣品用傳統蒸餾法和凱氏定氮儀蒸餾法分別進行了平行5份的CEC值測定。與分光光度法相比，其它兩種方法的精密度也較高，沒有明顯差異，但傳統蒸餾法測得樣品GBW07415a的CEC值結果會相對偏高。

2.3 納氏試劑分光光度法測定實際樣品CEC值

隨機選取pH<7.5[16]的14份西藏土壤樣品進行CEC值測定，測定值見表2。對隨機樣品，同樣在一個月內的四個時間段進行了4次實驗。為驗證分光光度法測定隨機樣品CEC值結果的準確性，用傳統蒸餾法和凱氏定氮儀蒸餾法對樣品進行了CEC值測定，同時也對14份土壤樣品進行了土壤有機質[17-18]和土壤全氮[11]的測定。用三種方法測定的結果大多相對偏差在5%以內，但用傳統蒸餾法測定有機質和全N較高土壤時，CEC值結果會偏高很多。土壤pH值對三種方法結果均無明顯影響。結果表明分光光度法測定CEC值的方法對pH<7.5的各種土壤有很好的適用性，結果準確度和精密度都較高。

表1 納氏試劑比色法準確度和精密度結果對比

表2 三種方法準確度對比

3 結論

實驗結果表明，三種方法各有優缺點，納氏試劑分光光度法測定酸性和中性土壤中土壤陽離子交換量的方法準確度和精密度較高，試劑成本低，測定方法簡單，適合實際操作且同時可以測定批量樣品，生產效率較高，相對其它兩種方法結果更可靠，可操作性更強。