離子色譜法對土壤中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮含量的測定

洪玉娟

摘 要：在土壤質(zhì)量評價中，氮作為重要指標，是指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要依據(jù)。然而，若土壤中含氮量過高，極易導(dǎo)致土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮超標問題。上述現(xiàn)象表示土壤污染，不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，還威脅了人們的身體健康。對此，加強土壤中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的檢測，及時掌握土壤動態(tài)，提高農(nóng)作物的安全性，具有重要意義。離子色譜法是一種快速檢測土壤中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮含量是否超標的有效方式，文章就此展開探討。

關(guān)鍵詞：離子色譜法；亞硝酸鹽氮；硝酸鹽氮；含量測定

新形勢下，測定土壤中亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮常用方式為：分光光度法，通過測定土壤在特定波長/一定波長范圍的吸光度/發(fā)光強度，對土壤中的亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮進行定性、定量分析。然而，該種測量方式步驟繁瑣，耗時較長，準確度與靈敏度較低[1]。并且，在測量過程中，所使用的某些化學(xué)試劑具有毒性，一旦使用不當(dāng)，極易為環(huán)境帶來污染，為操作者身體健康帶來影響。離子色譜法是一種新型測量方法，具有操作簡單、成本較低、測量速度較快、準確度較高等優(yōu)勢，對此，文章探討了離子色譜法對土壤中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的測量。

1.離子色譜法測量的準備工作

在利用離子色譜法測定土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮含量時，應(yīng)提前做好實驗準備工作。主要準備工作有：實驗所用儀器、實驗試劑、實驗樣品等的準備，還有儀器工作條件的營造。在離子色譜法應(yīng)用時，主要采用的儀器有：離子色譜儀，可直接選用我國Thermo Fisher Scientific科技有限公司研制的ICS-1100型號儀器；水浴恒溫振蕩器，可選擇上海博訊研制的SHZ-C型號振蕩器；電子天平，為提高試驗精確度，可選擇德國sartorius公司研發(fā)的BS224S型號的天平，其的感量達到了0.1mg。離子色譜法測量時，主要采用的試劑有：硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的標準溶液，兩者試劑應(yīng)選擇相同濃度1000mg/L，硝酸鹽氮編號為GSB04-2839-2011，亞硝酸鹽氮編號為GSB04-1772-2004；混合標準溶液，制作方式為：在硝酸標準溶液、亞硝酸標準溶液中分別吸取10mL溶液，放在100mL的容量瓶中，用水稀釋至標準線，震蕩均勻，最終得出濃度為100mg/L的混合標準溶液；硫酸鈉、氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、氫氧化鉀等都選擇優(yōu)級純試劑；實驗用水，選擇接近極限值18.3MΩ*cm的超純水。土壤樣品，在檢測區(qū)域采集具有代表性的樣品。

儀器工作條件：色譜柱，應(yīng)選擇250mm*4mm的Dionex IonPac AS19柱；抑制器，應(yīng)選擇連續(xù)自動再生膜陰離子抑制器；陰離子淋洗液，可選擇濃度為20mmoL/L的氫氧化鉀；淋洗液流量，應(yīng)保障1.0mL/min的流速；進樣體積應(yīng)選擇25μL；檢測儀器選擇電導(dǎo)檢測器；樣品檢測室的溫度應(yīng)保持在30℃。全部遵照上述條件，能夠有效保障離子色譜法測定結(jié)果的精確度，使實驗人準確掌握土壤中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量，了解土壤是否污染與污染程度，為后續(xù)土壤治理提供準確的數(shù)據(jù)支持[2]。

2.離子色譜法對土壤中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮含量的測定

2.1測定土壤樣品的處理

在離子色譜法測定時，土壤樣品的處理非常重要。因硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的測定是在實驗室中，相關(guān)人員需要提前在測量范圍內(nèi)的四個角落與中間位置提取土壤樣品，保障樣品的代表性。在樣品運輸至實驗室前，應(yīng)做好運輸管理，避免二次污染，影響土壤氮含量測量的精確度。在實驗室中，提取50g新鮮土壤放于容積為500mL的錐形瓶，向瓶中傾倒?jié)舛葹?.01moL/L的氯化鈣溶液250mL，塞緊瓶塞，震蕩搖勻。后將錐形瓶放于恒溫為20℃的水浴振蕩器上，1h后，靜置10min，利用過濾器取錐形瓶中的濾液30-50mL，放置于離心管，以3000r/min的速度運轉(zhuǎn)10min，將濾液離心分離。之后，以0.2μm的濾膜將離心管中的上部清液過濾，此濾液即為待測樣品溶液。

2.2繪制標準的工作曲線

在硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮混合標準溶液中，分別吸取溶液0.0mL，0.2mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，5.0mL，并將其分別放于100mL容量瓶，用超純水稀釋至標準線，震蕩搖勻后，得出濃度分別為0.00mg/L，0.20mg/L，0.50mg/L，1.00mg/L，2.00mg/L，5.00mg/L的混合標準工作溶液。將一系列的混合標準工作溶液與待測樣品溶液防止在自動進樣器中，通過依次進樣，得出離子強度譜圖。

2.3浸提劑的選擇

在離子色譜法應(yīng)用時，浸提劑的選擇非常重要，因鹽類浸提劑的浸提效果優(yōu)于去離子水浸提劑的效果，因此，在土壤樣品測量中，優(yōu)先選擇氯化鈣、氯化鉀、硫酸鈉、氯化鈉等鹽類浸提劑。首先，應(yīng)稱取適量的氯化鈣、氯化鉀、硫酸鈉、氯化鈉，將其分別配置為濃度0.1moL/L的溶液，在新鮮土壤試樣中提取50g樣品，平行三次后，將其分別加入容積高于250mL的四種溶液中，在恒溫20℃的水浴振蕩器中震蕩1h，離心過濾后，選擇IonPac AS19柱對離心液分離，最終得出測定結(jié)果。土壤樣品中硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的測定結(jié)果如表1所示。

表1 四種不同浸提劑的測量結(jié)果

浸提劑 硝酸鹽氮mg/kg 亞硝酸鹽氮mg/kg

硫酸鈣 9.35 5.31

氯化鉀 11.23 6.35

氯化鈣 11.32 6.25

氯化鉀 11.10 6.12

由表1數(shù)據(jù)可知，硫酸鈉作為浸提劑，測定的土壤中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的含量明顯較低，而其他三種浸提劑所得出的測定結(jié)果差異較小。而經(jīng)過反復(fù)的驗證，最終得出：以氯化鈣作為浸提劑所測定的結(jié)果最為精準。對此，在離子色譜法應(yīng)用時，選擇氯化鈣作為浸提劑。

2.4提取液的濃度選擇

在測量土壤中的氮元素時，土壤提取液的濃度直接影響著浸提效果，并且，浸提液的濃度還關(guān)系著離子色譜柱的使用壽命[3]。對此，試驗人員可將氯化鈣制成濃度分別為0.01moL/L，0.02moL/L，0.05moL/L，0.10moL/L，體積為250mL的土壤提取液，在土壤樣品中稱取50g新鮮土壤，平行三次后，將土壤分別加入上述四種不同濃度的提取液中，在恒溫為20℃的振蕩器上震蕩1h，通過離心過濾后，檢測溶液中的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的含量，測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同濃度的浸提效果

由上圖可知，在氯化鈣的濃度為0.01moL/L時，浸提效果最佳，對此，選擇濃度為0.01moL/L的氯化鈣溶液作為提取液，能夠提高離子色譜法測量結(jié)果的準確度。

2.5土壤樣品的精密度實驗

在利用離子色譜法對土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮檢測時，應(yīng)選擇新鮮的土壤樣品，依照2.1的土壤樣品處理方式對新鮮土壤進行處理，以上文提到的儀器工作條件進行測量，平行12次后，測定結(jié)果如下：在土壤樣品溶液中，亞硝酸鹽氮含量分別為：3.21mg/kg，3.16mg/kg，3.22mg/kg，3.18mg/kg，3.37mg/kg，3.32mg/kg，3.15mg/kg，3.16mg/kg，3.22mg/kg，3.27mg/kg，3.28mg/kg，3.22mg/kg，平均值為3.23mg/kg，相對標準差為2.11%。硝酸鹽氮的含量分別為：8.56mg/kg，8.66mg/kg，8.59mg/kg，8.71mg/kg，8.73mg/kg，8.69mg/kg，8.67mg/kg，8.57mg/kg，8.77mg/kg，8.65mg/kg，8.79mg/kg，8.59mg/kg，平均值為8.67mg/kg，相對標準差為0.89%。由測得的數(shù)據(jù)可知，該種檢測方式的緊密度較高，較為適用。

2.6加標回收試驗

為發(fā)揮離子色譜法的作用，可選擇加標回收試驗。具體實驗步驟如下：試驗人員選擇新鮮的土壤樣品，將樣品添加進不同含量的兩種標準溶液中，平行檢測三次后，在上文提到的儀器工作條件下測量土壤中的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的含量，具體測量數(shù)據(jù)如下：土壤樣品中亞硝酸鹽氮離子的本底值為3.23mg/kg，添加量為1.00mg/kg，2.00mg/kg，測定值為4.18mg/kg，5.16mg/kg，回收率為95%，96.5%。土壤樣品中硝酸鹽氮離子的本底值為8.67mg/kg，添加量為2.00mg/kg，5.00mg/kg，測定值為10.58mg/kg，13.54mg/kg，回收率為95.5%，97.4%。由此可知，樣品加標回收率在95%-97.4%之間，測量準確度較高。

3.總結(jié)

總之，離子色譜法的應(yīng)用，能夠快速、準確測定土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的含量，且結(jié)果準確度較高，操作簡單易行，適宜于土壤樣品的大批量檢測。

參考文獻：

[1]田野. 水中亞硝酸鹽氮三種測定方法的比較[J]. 食品安全導(dǎo)刊， 2018， 218（27）：158.

[2]陸虎， 王瑩. 離子色譜法測定水中的亞硝酸鹽氮[J]. 供水技術(shù)， 2015， 9（3）：53-54.

[3]畢建玲. 離子色譜法快速測定土壤中的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮[J]. 化學(xué)分析計量， 2018（6）：56-56.