塑料密封盒-滴定法測定土壤中堿解氮

施 暢 萬秋月 秦 沖 劉愛琴 張 碩 安彩秀

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071051)

塑料密封盒-滴定法測定土壤中堿解氮

施 暢 萬秋月 秦 沖 劉愛琴 張 碩 安彩秀

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071051)

土壤堿解氮是評定土壤氮素肥力供給能力的一項(xiàng)指標(biāo)。使用塑料密封盒-石英容器作為堿解氮擴(kuò)散吸收器皿，代替了傳統(tǒng)的玻璃擴(kuò)散皿。考察了7種不同地區(qū)的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品連續(xù)100 d測定數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.707～2.825 mg/kg，精密度在0.36%～0.67%。對河北等地30組樣品對比測定后，發(fā)現(xiàn)采用塑料密封盒方法測定的結(jié)果與傳統(tǒng)方法的測定結(jié)果一致。該容器實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外室分離，簡化了操作步驟，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，精密度高，尤其適用于大批量樣品的分析測定。

土壤；堿解氮；內(nèi)外室分離；塑料密封盒

前言

土壤堿解氮也稱土壤有效氮，它包括無機(jī)態(tài)氮和部分有機(jī)物質(zhì)中易分解的比較簡單的有機(jī)態(tài)氮，是氨態(tài)氮[1]、硝態(tài)氮、氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì)氮的總和[2-4]。根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]，土壤中堿解氮通常采用堿解-擴(kuò)散法進(jìn)行測定，用堿液處理土壤，容易水解的銨態(tài)氮以及有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨，再以硼酸溶液將氨有效吸收，用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計(jì)算堿解氮的含量[6-7]。但由于傳統(tǒng)的玻璃擴(kuò)散皿極易造成污染，從而極大地影響了工作效率，也間接地增加了操作難度和測定成本。

本文對上述方法進(jìn)行優(yōu)化，使用密封盒替代傳統(tǒng)的玻璃擴(kuò)散皿進(jìn)行操作，其特點(diǎn)是在操作過程中實(shí)現(xiàn)內(nèi)外室分離既可避免污染問題，又可使操作更加簡便，在保證測定準(zhǔn)確性的同時(shí)節(jié)省了測定成本，尤其適用于大批量樣品的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要試劑和儀器

鋅-硫酸亞鐵還原劑：取50.00 g磨細(xì)并通過0.25 mm篩孔的硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O，化學(xué)純)及10.00 g鋅粉(化學(xué)純)充分混勻，儲存于棕色瓶中避光保存。

甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑：分別稱取0.10 g甲基紅和0.50 g溴甲酚綠指示劑放入瑪瑙研缽中，并加入100.00 mL酒精(95%)研磨至溶解，最后用稀鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至4.5即可。

硼酸溶液(10 g/L)：稱取10.00 g硼酸溶于水中，冷卻后定容至1.00 L，搖勻。

硼酸-指示劑溶液：每升硼酸溶液(10 g/L)中加入5.00 mL甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，混勻。

氫氧化鈉溶液(1.8 mol/L)：72.00 g氫氧化鈉用水溶解，定容至1.00 L，混勻。

鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.005 mol/L)：量取4.50 mL鹽酸至容量瓶，定容至1.00 L，搖勻，用無水碳酸鈉標(biāo)定。

儀器：密封盒(聚丙烯)、石英內(nèi)室、烘箱、恒溫箱、滴定管等。其中，密封盒的尺寸為Φ6.8 cm×3.5 cm，石英內(nèi)室的尺寸為Φ4 cm×2.5 cm，如圖1所示。

圖1 密封盒與石英內(nèi)室Figure 1 Sealed box and quartz chamber.

1.2實(shí)驗(yàn)方法

稱取通過2 mm篩孔的風(fēng)干土樣2.00 g均勻的平鋪于密封盒，在密封盒內(nèi)加入1.00 g鋅-硫酸亞鐵還原劑與土樣混合均勻，于石英內(nèi)室中加入3.00 mL硼酸指示劑溶液并放入密封盒中央，如圖2所示。

將盒蓋放于密封盒上，使密封盒露出一條縫隙，并在此處加入10.00 mL氫氧化鈉溶液(1.80 mol/L)，立即蓋嚴(yán)盒蓋。

水平輕輕晃動密封盒，使堿液與土樣充分混合，然后將密封盒放入恒溫箱中，于40 ℃保溫24 h。最后用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.05 mol/L)滴定石英內(nèi)室中硼酸吸收的氨量，顏色由藍(lán)綠變紫紅，即到終點(diǎn)。在樣品測定的同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

圖2 石英內(nèi)室放在密封盒中央 Figure 2 The quartz chamber is placed in the center of the sealed box.

2 結(jié)果與討論

2.1使用密封盒測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性

恒溫箱溫度設(shè)置為40 ℃，保溫24 h，使用密封盒對7種(GBW07413a河南黃潮土、GBW07414a四川紫色土、 GBW07416a江西紅壤、 GBW07458黑龍江黑土、 GBW07459新疆灰鈣土、GBW07460陜西黃綿土、GBW07461安徽潮土)不同地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品連續(xù)100 d測定，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1，7種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定含量正態(tài)分布見圖3。結(jié)果表明，土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值與平均值偏差在0～1.43 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.707～2.825 mg/kg，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0.36%～0.67%?？梢?，使用密封盒代替玻璃擴(kuò)散皿進(jìn)行擴(kuò)散后測定土壤中堿解氮時(shí)具有良好的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。

2.2使用擴(kuò)散皿與密封盒測定樣品對比

使用擴(kuò)散皿及密封盒分別對河北、內(nèi)蒙古及黑龍江等地各10個(gè)采樣點(diǎn)的土壤樣品進(jìn)行測定，測定結(jié)果對比見表2。結(jié)果表明，密封盒測定土壤中堿解氮含量的結(jié)果與傳統(tǒng)擴(kuò)散皿測定的結(jié)果一致，密封盒測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0.12%～0.86%，極差在0.44～1.82 mg/kg；擴(kuò)散皿測定的精密度在0.12%～0.91%，極差在0.46～2.52 mg/kg。實(shí)驗(yàn)表明密封盒測定土壤中堿解氮含量的精密度更高更穩(wěn)定，驗(yàn)證了密封盒可用于土壤樣品中堿解氮的測定。

表1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistical results(n=100) /(mg·kg-1)

圖3 7種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定含量正態(tài)分布圖 Table 3 Normal distribution of seven soil standard samples.

續(xù)表2

2.3使用密封盒測定在操作中的優(yōu)勢

擴(kuò)散皿在操作過程中受人為因素影響較大。比如，在操作過程中稍有不慎則會使外室堿液滴至內(nèi)室造成污染。又或者，在固定毛玻璃與擴(kuò)散皿的過程中，如果堿性膠液沒有涂抹到位，就會造成氨氣泄漏，使得測定結(jié)果偏低。這不僅極大地影響了測定效率，也間接地增加了操作難度和測定成本。

使用密封盒替代擴(kuò)散皿則可以成功地避免上述問題。首先，容器的密閉性大大增加，樣品受污染的可能性變小，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度增加。其次，在操作方面，省去了涂抹堿性膠液的步驟，人為因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響更小。再次，還可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外室單獨(dú)清洗，在節(jié)省大量人力的同時(shí)避免了系統(tǒng)誤差。

2.4密封盒及石英內(nèi)室的清洗方式

密封盒可直接用自來水沖洗干凈后放入烘箱烘干備用。石英內(nèi)室需先用自來水沖洗干凈，然后放入鹽酸中浸泡30 min，該步驟是為了中和內(nèi)室表面殘留的堿液，防止污染。隨后，再分別用自來水和蒸餾水將內(nèi)室表面殘留的鹽酸沖洗干凈，最后放入烘箱烘干備用。

3 結(jié)論

通過對7種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品以及3個(gè)不同地區(qū)土壤樣品的測定分析，說明了密封盒在實(shí)際操作中具有良好的穩(wěn)定性、精密度及準(zhǔn)確度，且對不同土壤類型均可適用。實(shí)驗(yàn)表明塑料密封盒比擴(kuò)散皿更有優(yōu)勢，該器皿的密封性能增強(qiáng)，樣品受污染的可能性降低，在保證測定結(jié)果準(zhǔn)確的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外室分離，簡化了操作步驟，節(jié)約了測定成本，尤其適用于大批量樣品的測定分析。

[1] 王趁榮,秦沖,施暢,等.土壤中銨態(tài)氮的測定條件研究[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2016,6(4):30-32.

[2] 莎娜,張三粉,駱洪,等.兩種土壤堿解氮測定方法比較[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技(InnerMongoliaAgricultruralScienceAndTechnology),2014(6):25-26.

[3] 王曉嵐,卡麗畢努爾,楊文念.土壤堿解氮測定方法比較[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版(JournalofBeijingNormalUniversity-NaturalScience),2010,46(1):76-78.

[4] 王磊,李艷紅,袁婕.全自動凱氏定氮儀測定干旱區(qū)土壤中全氮含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(3):31-34.

[5] 國家林業(yè)局.LY/T1229—1999森林土壤氮的測定 [S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1999.

[6] 李星,郭小彪,張墨.土壤中水解性氮的測定條件選擇[J].北京農(nóng)業(yè)(BeijingAgriculture),2015(24):73-74.

[7] 高家驊.土壤堿解氮測定條件的探討[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)(JournalofJiangsuAgriculturalSciences),1981(5):37-41.

DeterminationofAlkali-hydrolyzableNitrogeninSoilbyTitrationwithaSealedPlasticBox

SHI Chang, WAN Qiuyue，QIN Chong，LIU Aiqin，ZHANG Shuo，AN Caixiu

(HebeiCentralLaboratoryofGeologyandMineralResources，Baoding，Hebei071051，China)

In this paper, an alkaline hydrolysis-diffusion method was used to determine alkaline-hydrolysis nitrogen in soil.A sealed plastic box with a quartz container was used for alkaline-hydrolysis nitrogen diffusion absorption, instead of traditional glass diffusion boat. The stability of soil standard samples in seven different areas for 100 consecutive days was examined. The standard deviation of the results was between 0.707 mg/kg and 2.825 mg/kg. The precision tests showed that the relative standard deviation was between 0.36% and 0.67%. It was found that results of this hydrolysis-diffusion method were consistent with the traditional method for 30 samples. The proposed scheme has realized inside and outside separation of the chamber, simplification of analysis; and accurate and reliable results. The method is especially suitable for routine analysis.

soil; alkali-hydrolyzable nitrogen; internal and external separation; plastic sealed box

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.009

O655.2

A

2095-1035(2017)03-0033-05

2017-02-28

2017-05-26

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

施暢，女，助理工程師，主要從事分析測試研究。E-mail：shichang1218@163.com

本文引用格式：施暢,萬秋月,秦沖,等. 塑料密封盒-滴定法測定土壤中堿解氮[J].中國無機(jī)分析化學(xué),2017,7(3):33-37. SHI Chang,WAN Qiuyue,QIN Chong,et al. Determination of Alkali-hydrolyzable Nitrogen in Soil by Titration with a Sealed Plastic Box [J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):33-37.