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

(河北省地礦中心實驗室，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

(河北省地礦中心實驗室，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指標。使用塑料密封盒-石英容器作為堿解氮擴散吸收器皿，代替了傳統的玻璃擴散皿。考察了7種不同地區的土壤標準樣品連續100 d測定數據的穩定性，結果顯示標準偏差在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，發現采用塑料密封盒方法測定的結果與傳統方法的測定結果一致。該容器實現了內外室分離，簡化了操作步驟，測定結果準確可靠，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，它包括無機態氮和部分有機物質中易分解的比較簡單的有機態氮，是氨態氮[1]、硝態氮、氨基酸、酰胺和易水解蛋白質氮的總和[2-4]。根據國家相關標準[5]，土壤中堿解氮通常采用堿解-擴散法進行測定，用堿液處理土壤，容易水解的銨態氮以及有機氮轉化為氨，再以硼酸溶液將氨有效吸收，用酸標準溶液滴定，計算堿解氮的含量[6-7]。但由于傳統的玻璃擴散皿極易造成污染，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。

本文對上述方法進行優化，使用密封盒替代傳統的玻璃擴散皿進行操作，其特點是在操作過程中實現內外室分離既可避免污染問題，又可使操作更加簡便，在保證測定準確性的同時節省了測定成本，尤其適用于大批量樣品的測定。

1 實驗部分

1.1主要試劑和儀器

鋅-硫酸亞鐵還原劑：取50.00 g磨細并通過0.25 mm篩孔的硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O，化學純)及10.00 g鋅粉(化學純)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節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。

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

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

圖1 密封盒與石英內室Figure 1 Sealed box and quartz chamber.

1.2實驗方法

稱取通過2 mm篩孔的風干土樣2.00 g均勻的平鋪于密封盒，在密封盒內加入1.00 g鋅-硫酸亞鐵還原劑與土樣混合均勻，于石英內室中加入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。最后用鹽酸標準溶液(0.05 mol/L)滴定石英內室中硼酸吸收的氨量，顏色由藍綠變紫紅，即到終點。在樣品測定的同時進行空白實驗。

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

2 結果與討論

2.1使用密封盒測定數據的準確度與穩定性

恒溫箱溫度設置為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)不同地區的標準土壤樣品連續100 d測定，數據的穩定性統計結果見表1，7種土壤標準樣品的測定含量正態分布見圖3。結果表明，土壤標準樣品標準值與平均值偏差在0～1.43 mg/kg，標準偏差在0.707～2.825 mg/kg，相對標準偏差(RSD)在0.36%～0.67%。可見，使用密封盒代替玻璃擴散皿進行擴散后測定土壤中堿解氮時具有良好的準確度與穩定性。

2.2使用擴散皿與密封盒測定樣品對比

使用擴散皿及密封盒分別對河北、內蒙古及黑龍江等地各10個采樣點的土壤樣品進行測定，測定結果對比見表2。結果表明，密封盒測定土壤中堿解氮含量的結果與傳統擴散皿測定的結果一致，密封盒測定的相對標準偏差(RSD)在0.12%～0.86%，極差在0.44～1.82 mg/kg；擴散皿測定的精密度在0.12%～0.91%，極差在0.46～2.52 mg/kg。實驗表明密封盒測定土壤中堿解氮含量的精密度更高更穩定，驗證了密封盒可用于土壤樣品中堿解氮的測定。

表1 統計結果Table 1 Statistical results(n=100) /(mg·kg-1)

圖3 7種土壤標準樣品的測定含量正態分布圖 Table 3 Normal distribution of seven soil standard samples.

續表2

2.3使用密封盒測定在操作中的優勢

擴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室造成污染。又或者，在固定毛玻璃與擴散皿的過程中，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，測定結果的準確度增加。其次，在操作方面，省去了涂抹堿性膠液的步驟，人為因素對實驗結果的影響更小。再次，還可以實現內外室單獨清洗，在節省大量人力的同時避免了系統誤差。

2.4密封盒及石英內室的清洗方式

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室表面殘留的鹽酸沖洗干凈，最后放入烘箱烘干備用。

3 結論

通過對7種土壤標準樣品以及3個不同地區土壤樣品的測定分析，說明了密封盒在實際操作中具有良好的穩定性、精密度及準確度，且對不同土壤類型均可適用。實驗表明塑料密封盒比擴散皿更有優勢，該器皿的密封性能增強，樣品受污染的可能性降低，在保證測定結果準確的同時，實現了內外室分離，簡化了操作步驟，節約了測定成本，尤其適用于大批量樣品的測定分析。

[1] 王趁榮,秦沖,施暢,等.土壤中銨態氮的測定條件研究[J].中國無機分析化學(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].內蒙古農業科技(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].北京師范大學學報:自然科學版(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土壤中全氮含量[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(3):31-34.

[5] 國家林業局.LY/T1229—1999森林土壤氮的測定 [S].北京:中國標準出版社,1999.

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

[7] 高家驊.土壤堿解氮測定條件的探討[J].江蘇農業科學(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

河北省地礦中心實驗室創新項目資助

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].中國無機分析化學,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.