凱氏定氮法測定土壤中陽離子交換量

何召齡

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局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所決定，由有機質的交換基與無機質的交換基所構成，前者主要是腐殖質酸，后者主要是粘土礦物。它們在土壤中互相結合著，形成了復雜的有機無機膠質復合體，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，是改良土壤和合理施肥的重要依據之一。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

電子天平：感量0.01g感量0.0001g;離心機：轉速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，以氨水溶液調節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，并用稀酸或稀堿調節至紫紅色。

（5）0.05mol/L 鹽酸標準溶液：每升水中注入4.5ml 濃鹽酸，充分混勻。標定：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K和0.1g萘酚綠，與100g烘干的NaCl一同研細磨勻，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轉速離心5分鐘，棄去離心管中清液，反復洗5～7 遍，直至反應中無鈣離子為止。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，如溶液呈藍色，表示無鈣離子；如呈紅色，表示有鈣離子，還要用乙酸銨進行浸提。

在載有樣品的離心管中加入少量95%乙醇，用玻璃棒充分攪拌，使土壤均勻成泥漿狀，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中，以4000r/min 轉速離心5min，棄去乙醇清液，如此反復3 次以上，直至清液中無銨離子反應為止，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壁，使全部土樣轉入凱氏瓶內，洗入水的體積應控制在50～80ml，蒸餾前往凱氏瓶內加入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程加硼酸吸收液25ml，按蒸餾操作進行蒸餾，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，若呈藍色，需繼續蒸餾。當溜出液體積達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，用鹽酸標準滴定溶液滴定至溶液呈微紅色，并記錄鹽酸標準滴定溶液的體積，同時做空白試驗。

3 結果計算與表示

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

4 結果與討論及注意事項

（1）準確度與精密度：對四個國家標準物質分別為GBW07460、GBW07459、GBW07414、GBW07461進行6次測定，測得的結果見表1。

表1 準確度與精密度試驗

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要求且重復性良好，其準確度、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，洗的次數不一致，所以導致樣品會偏低。對于銨離子的洗滌，個別樣品雖多次洗滌后仍出現混濁現象，必須提高離心機轉速，使其澄清，再有混濁則不能繼續離心，重新稱樣分析。

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

（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行空蒸，防止土樣殘留在防濺瓶中。

5 結論

通過以上實驗，并經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，然后用鹽酸標準溶液滴定。實驗證明該方法可靠、操作簡單，準確度高完全滿足日常測試要求。