凱氏定氮法測定土壤中陽離子交換量

何召齡

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局703隊 伊寧 835000）

土壤的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質(zhì)所決定，由有機(jī)質(zhì)的交換基與無機(jī)質(zhì)的交換基所構(gòu)成，前者主要是腐殖質(zhì)酸，后者主要是粘土礦物。它們在土壤中互相結(jié)合著，形成了復(fù)雜的有機(jī)無機(jī)膠質(zhì)復(fù)合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基和水解性酸，兩者的和即為陽離子交換量。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中陽離子起等量交換作用。陽離子交換量的大小，可以作為評價土壤保水保肥能力的指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一。

1 實驗部分

1.1 儀器設(shè)備

電子天平：感量0.01g感量0.0001g;離心機(jī)：轉(zhuǎn)速4000r/min～5000r/min ;離心管:100ml;凱氏定氮儀:KDY-9820。

1.2 試劑和溶液

（1）乙二胺四乙酸二鈉與乙酸銨混合液：稱取1.861g乙二胺四乙酸二鈉和77.09g乙酸銨，加水溶解后稀釋至900ml，以氨水溶液調(diào)節(jié)pH至7.0用蒸餾水定容1L。

（2）鹽酸、氨水、95%乙醇溶液、液體石蠟、固體氧化鎂。

（3）甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑：將0.099g甲基紅和0.066g 溴甲酚綠于瑪瑙研缽中，加少量95%乙醇研磨至指示劑完全溶解為止，最后用95%乙醇定容至100ml。

（4）20g/L 硼酸指示劑溶液：20g 硼酸溶于1L 中，每升硼酸溶液中加入甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑20ml，并用稀酸或稀堿調(diào)節(jié)至紫紅色。

（5）0.05mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：每升水中注入4.5ml 濃鹽酸，充分混勻。標(biāo)定：稱取2.3825g 硼酸溶于水中定容至250ml，吸取上述溶液25.00ml于250ml錐形瓶中，加2 滴溴甲酚綠—甲基紅指示劑，用配好的0.05mol/L鹽酸溶液滴定至溶液變酒紅色為終點。

（6）K-B指示劑：0.5g酸性鉻藍(lán)K和0.1g萘酚綠，與100g烘干的NaCl一同研細(xì)磨勻，貯于棕色瓶。

2 實驗方法

2.1 試料分解

稱取試樣2.000g，放入100ml 離心管中，加入少量乙二胺四乙酸二鈉—乙酸銨混合液，用玻璃棒攪拌樣品，使成均勻泥漿狀，再加乙二胺四乙酸二鈉—乙酸銨混合液至70ml，以4000r/min轉(zhuǎn)速離心5分鐘，棄去離心管中清液，反復(fù)洗5～7 遍，直至反應(yīng)中無鈣離子為止。檢查鈣離子的方法：取最后一次乙酸銨浸出液5ml 放在試管中，加pH10 緩沖液1ml，加少許K-B 指示劑，如溶液呈藍(lán)色，表示無鈣離子；如呈紅色，表示有鈣離子，還要用乙酸銨進(jìn)行浸提。

在載有樣品的離心管中加入少量95%乙醇，用玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁雇寥谰鶆虺赡酀{狀，再加95%乙醇至10ml，用玻璃棒攪勻即可，用95%乙醇定容至70ml，并對稱的放入離心機(jī)中，以4000r/min 轉(zhuǎn)速離心5min，棄去乙醇清液，如此反復(fù)3 次以上，直至清液中無銨離子反應(yīng)為止，用甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑檢查銨離子，樣品顯示黃色即為無銨離子。洗凈多余的銨離子后，用水沖洗離心管的外壁，往離心管內(nèi)加入少量水，并攪拌成糊狀，用水把泥漿洗入150ml 凱氏瓶中，并用橡皮頭玻璃棒洗離心管的內(nèi)壁，使全部土樣轉(zhuǎn)入凱氏瓶內(nèi)，洗入水的體積應(yīng)控制在50～80ml，蒸餾前往凱氏瓶內(nèi)加入1ml 液體石蠟和1g氧化鎂，立即用凱氏定氮儀蒸餾（蒸餾前先按儀器使用說明書檢查定氮儀，空蒸洗凈管道）。按照凱氏定氮儀的操作規(guī)程加硼酸吸收液25ml，按蒸餾操作進(jìn)行蒸餾，蒸餾時間約5min，溜出液約80ml 后，用甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑檢查蒸餾是否完全，檢查方法：取下硼酸吸收瓶，在冷凝管下端取幾滴出液于白色板的凹孔中，立即往溜出液內(nèi)加1滴甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑，若呈紫紅色，則表示氨已蒸完，若呈藍(lán)色，需繼續(xù)蒸餾。當(dāng)溜出液體積達(dá)150ml，蒸餾5min 將三角瓶取下，用少量蒸餾水沖洗承接管的末端，洗液收入三角瓶內(nèi)，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈微紅色，并記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，同時做空白試驗。

3 結(jié)果計算與表示

式中：CEC 為陽離子交換量cmol（+）/Kg；C 為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度mol/L；V 為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量ml；V0為空白試樣鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量ml；m1為風(fēng)干土樣質(zhì)量g；K2為將風(fēng)干土換算成烘干土的水分換算系數(shù)；10為將mmol換算成cmol的倍數(shù)。

4 結(jié)果與討論及注意事項

（1）準(zhǔn)確度與精密度：對四個國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別為GBW07460、GBW07459、GBW07414、GBW07461進(jìn)行6次測定，測得的結(jié)果見表1。

表1 準(zhǔn)確度與精密度試驗

由表1可見，土壤中的陽離子交換量用該方法可以準(zhǔn)確的測定，即用凱氏定氮法測定土壤中陽離子交換量符合國標(biāo)要求且重復(fù)性良好，其準(zhǔn)確度、精密度完全滿足日常測試的要求。

（2）實驗表明，在檢查鈣離子時，由于樣品的不同，洗的次數(shù)不一致，所以導(dǎo)致樣品會偏低。對于銨離子的洗滌，個別樣品雖多次洗滌后仍出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，必須提高離心機(jī)轉(zhuǎn)速，使其澄清，再有混濁則不能繼續(xù)離心，重新稱樣分析。

（3）在整個過程中注意不可有小土團(tuán)的存在，否則會對結(jié)果有一定的影響。從個別樣品蒸餾不完全現(xiàn)象分析，可能由于土壤中有機(jī)質(zhì)含量較高，氮素釋放較為緩慢所至，應(yīng)適當(dāng)減少稱樣量重新分析，否則測定結(jié)果會偏低。

（4）因指示劑比較靈敏，在做離子檢查前先確定試管中無鈣離子或銨根的影響，用甲基紅-溴甲酚綠指示劑時，先確定容器表面沒有水分存在。

（5）實驗完成后用大量的水進(jìn)行空蒸，防止土樣殘留在防濺瓶中。

5 結(jié)論

通過以上實驗，并經(jīng)過大量樣品分析證明，試樣用乙二胺四乙酸二鈉-乙酸銨溶液（pH7.0）反復(fù)處理土樣，使土樣成為NH4+飽和土。用乙醇洗去多余的乙酸銨后，用水將土壤洗入凱氏瓶中，加固體氧化鎂蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，然后用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。實驗證明該方法可靠、操作簡單，準(zhǔn)確度高完全滿足日常測試要求。