楊小秋 高 峰

（江漢大學(xué)光電化學(xué)材料與器件省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430056）

1 引言

土壤中氮的含量是反映土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力和配方施肥的關(guān)鍵依據(jù)。速效氮可以被植物直接吸收利用，與植物氮素營(yíng)養(yǎng)有好的相關(guān)性，能確切的反映出近期內(nèi)土壤的供氮水平，總氮量則是衡量土壤是否肥沃的重要指標(biāo)。所以速效氮和總氮的測(cè)定可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供較好的指導(dǎo)作用，減少由于施肥不合理造成的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題［1］。速效氮測(cè)定一般用堿解擴(kuò)散法，但是操作繁瑣耗時(shí)。土壤總氮測(cè)定方法一般采用重鉻酸鉀硫酸消化，消解液加堿蒸餾，餾出液經(jīng)硼酸吸收后用鹽酸標(biāo)定［2］，該法過(guò)程比較麻煩且滴定的誤差較大。本實(shí)驗(yàn)在前人研究［3－6］的基礎(chǔ)上，對(duì)速效氮和總氮的測(cè)定方法加以改進(jìn)，用氯化鈉超聲提取速效氮，微波消解土壤樣品，然后用納氏比色分光光度法對(duì)速效氮和總氮進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，方法簡(jiǎn)便易行，快速準(zhǔn)確，取得了較滿意的結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV240－1PC（日本島津）；微波爐（格蘭仕）；超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；聚四氟乙烯消解罐（50mL）；土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW0713a，地球物理地球化學(xué)勘查研究所）；氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液（上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，N含量為1g／L，使用時(shí)逐級(jí)稀釋?zhuān)?；濃硫酸，氫氟酸?0%的雙氧水，氫氧化鈉，碘化鉀和碘化汞等。酒石酸鉀鈉溶液，納氏試劑按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏比色分光光度法》（HJ535－2009）中的步驟配制。以上試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 速效氮的提取

準(zhǔn)確稱取過(guò)40目的土壤樣品5g于50mL細(xì)胞瓶中，加入50mL20%氯化鈉溶液，放入超聲波清洗器，超聲一個(gè)小時(shí)后取出，過(guò)濾后待測(cè)。

2.2.2 土壤樣品消解

準(zhǔn)確稱取過(guò)40目的0.5g土壤樣品加入10mL濃硫酸，6mL雙氧水和0.5mL氫氟酸，放入微波爐中高溫消解20min，冷卻后取出，趁熱再滴入2mL雙氧水，放入微波爐中高溫消解10min，直至溶液消解至清亮無(wú)色，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中定容待測(cè)。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別取0，1，2，3，4mL的10mg／L的氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液于5個(gè)25mL比色管中，加入2mL的50%的酒石酸鉀鈉，1.5mL的納氏試劑，定容于25mL，搖勻，10min后于420nm波長(zhǎng)處在紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到曲線方程y＝0.2203x－0.0024，相關(guān)系數(shù)r2＝0.999。

2.2.4 樣品測(cè)定

分別取2.2.1中的提取液和2.2.2中的消解液5mL于25mL比色管中，在消解液中滴入1mL30%的氫氧化鈉溶液中和多余的酸，然后再分別加入2mL的50%的酒石酸鉀鈉，1.5mL的納氏試劑，定容于25mL，搖勻反應(yīng)10min后于420nm波長(zhǎng)處在紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定吸光度，帶入步驟2.2.3中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，換算出濃度及百分含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 提取劑的選擇

對(duì)蒸餾水，20%的氯化鈉溶液及10%的硫酸鈉溶液的提取效果進(jìn)行了考察，因硫酸鈉的溶解度較低，所以取10%的硫酸鈉加以比較。準(zhǔn)確稱取土壤樣品5g于50mL細(xì)胞瓶中，分別加入50mL蒸餾水、50mL20%氯化鈉溶液、50mL10% 硫酸鈉溶液，超聲30min后取出，過(guò)濾后加入納氏試劑和酒石酸鉀鈉測(cè)定，得到提取液的吸光度分別為0.125、0.257、0.238，可見(jiàn)氯化鈉的提取效果最好，所以選用氯化鈉溶液作為提取劑。

3.2 提取劑濃度的選擇

準(zhǔn)確稱取土壤樣品5g于50mL細(xì)胞瓶中，分別加入50mL5%、10%、15%、20%、25%、30% 的 氯化鈉溶液，放入超聲波清洗器，超聲1h后取出，過(guò)濾后加入納氏試劑和酒石酸鉀鈉上機(jī)測(cè)定，以氯化鈉溶液的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)做圖來(lái)比較提取劑濃度對(duì)提取效果的影響（圖1），從圖1可以看出，當(dāng)氯化鈉濃度為20%的時(shí)候，提取液的吸光度最高，之后趨于平衡，所以本實(shí)驗(yàn)確定氯化鈉提取劑的濃度20%。

圖1 提取劑濃度的選擇

3.3 提取方式和提取時(shí)間的選擇

準(zhǔn)確稱取土壤樣品5g于50mL細(xì)胞瓶中，加入50mL20%的氯化鈉溶液，分別放入超聲波清洗器和振蕩器中，提取0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h，過(guò)濾后加入納氏試劑和酒石酸鉀鈉上機(jī)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2.由圖2可以看到，超聲提取在1h之后提取液的吸光度基本上沒(méi)有什么變化，振蕩提取在2h之后開(kāi)始達(dá)到平衡，兩種提取方式平衡值趨于一致，超聲提取達(dá)到平衡的時(shí)間比振蕩提取的較短，所以本實(shí)驗(yàn)確定用超聲提取的方式提取1h。

圖2 提取時(shí)間和提取方式的選擇

3.4 土壤粒度對(duì)提取效果的影響

分別準(zhǔn)確稱取過(guò)20目，40目、60目、100目的土壤樣品5g于50mL細(xì)胞瓶，加入50mL 20%氯化鈉溶液超聲1h后取出，過(guò)濾后用納氏比色法上機(jī)測(cè)定，測(cè)得的提取液的吸光度分別為0.178、0.194、0.183、0.166，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，土壤粒度對(duì)提取效果總體影響不大，過(guò)40目的樣品提取效果較好，所以土壤樣品粒度選擇過(guò)40目篩。

3.5 微波消解條件的選擇

較常用的消解樣品酸有硝酸，硫酸和高氯酸，本實(shí)驗(yàn)測(cè)氮所以只能選硫酸或者高氯酸，高氯酸氧化性較強(qiáng)，考慮到高溫加熱有爆炸的可能，所以選擇硫酸，考慮到土壤中的有機(jī)基質(zhì)和二氧化硅，選擇硫酸雙氧水和氫氟酸作為消解酸系。由于硫酸沸點(diǎn)高于聚四氟乙烯所能承受的的最高溫度［7］，所以加熱的時(shí)候選用微波爐的中高溫檔，并且分段加熱。第一階段加熱20min，第二階段加熱10min，一般第二階段結(jié)束就可以消解完全，少量沒(méi)有消解完全的可以再滴加0.5mL的雙氧水，繼續(xù)加熱5min，直至溶液清亮無(wú)色。

3.6 精密度和檢出限

取七方鄉(xiāng)樣品按照實(shí)驗(yàn)方法提取速效氮并測(cè)定，平行測(cè)定8測(cè)得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.87%；取熊集鄉(xiāng)樣品按照試驗(yàn)方法消解并測(cè)定總氮，平行測(cè)定8次得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%，說(shuō)明該方法的重復(fù)性比較好。分別取測(cè)定速效氮和總氮的空白溶液測(cè)定11次，得到本方法的檢出限，速效氮的為0.16mg／kg，，總氮的檢出限為0.13mg／kg。

3.7 樣品分析

分別稱取湖北棗陽(yáng)市幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤樣品及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07413a），應(yīng)用本方法對(duì)速效氮和總氮含量進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)地方的樣品平行取3個(gè)，每個(gè)樣品平行測(cè)定兩次，并且做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，取其平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 樣品分析結(jié)果及加標(biāo)回收率

從表1可以看到，本方法的加標(biāo)回收率在90%左右，國(guó)標(biāo)GBW07413a總氮的測(cè)定結(jié)果在推薦值的誤差范圍內(nèi)，說(shuō)明該方法比較準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

利用氯化鈉提取土壤中的速效氮，微波消解土壤樣品，用納氏比色法對(duì)速效氮和總氮進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，節(jié)省時(shí)間并減少污染。本方法步驟簡(jiǎn)便，精密度及準(zhǔn)確度均符合日常分析測(cè)試要求，可以推廣使用。不過(guò)本方法實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定值與推薦者相比均有些偏低，可能與樣品的提取效率及樣品消解測(cè)定過(guò)程中的損失有關(guān)。

［1］馬立珊 .農(nóng)業(yè)氮素管理與環(huán)境質(zhì)量［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1992：23－24.

［2］中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 .土壤理化分析［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1978：81－84.

［3］袁靜，季平揚(yáng)，袁藝 .修正的凱氏法測(cè)定土壤中的總氮［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34（2）：143－146.

［4］劉本先，劉文彬，劉文峰 .土壤中速效氮的測(cè)定方法［J］.農(nóng)村科技，2007，（10）：18.

［5］黃智偉，王憲，邱海源，等 .土壤重金屬含量的微波法與電熱板消解法測(cè)定的應(yīng)用比較［J］.廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，46（s1）：103－106.

［6］夏棟，潘家榮，張博，等 .土壤速效氮兩種測(cè)定方法的測(cè)定值相關(guān)性研究 .三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2010，32（2）：95－97.

［7］李占彬，譚紅，謝鋒，等 .高壓密封消解石墨爐原子吸收測(cè)定土壤中的全鉬［J］.貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，26（3）：21－23.