微波消解—纳氏试剂分光光度法测定土壤中总氮

古昌红

（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆 400067）

随着氮肥世界范围内的大量使用，因不考虑土壤的供氮能力而盲目地大量使用氮肥，一方面，使得氮素利用率低，造成了氮素的巨大损失;另一方面氨态氮和一些氮氧化物的挥发损失、硝态氮的淋失导致了严重的环境污染［1］，给人们生活及健康造成了很大的危害。所以，土壤中总氮含量的测定对于评价土壤肥力价值，指导施肥，评估氮素供应的环境效益，保护生态平衡具有重要意义，而快捷、简便、准确、灵敏的测定方法已成为现实的需要［2］。

目前在土壤全氮量的测定中，一般用半微量凯氏法分解土壤样品，使土壤中的氮转化为铵态氮。消煮液中的铵态氮可以用蒸馏法、扩散法或比色法测定，最经典的是蒸馏滴定法［3］，其操作繁琐。而微波技术以其简便、快速特点在土壤分析预处理中的应用已取得了较多的研究成果［4，5］。以微波消解土壤样品，用纳氏试剂分光光度法测定其中总氮量，以期获得快速、准确测定土壤中总氮量的分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂和样品

（1）仪器设备。MDS-6微波消解炉（上海新仪微波化学科技有限公司）;722分光光度计（上海光学仪器厂）;具玻璃磨口塞比色管，25 mL。

（2）试剂。除非另有说明外，分析时均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂。

①无氨水:在1 000蒸馏水中，加入0.10 mL硫酸（=1.84 g/mL），在全玻璃蒸馏器中重蒸馏，将馏出液收集在带有玻璃塞的玻璃瓶中。

②纳氏试剂:称取16.0 g氢氧化钠溶于50 mL无氨水中，充分冷却至室温。另称取7.0 g碘化钾和7.0 g碘化汞溶于无氨水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中。用无氨水稀释至100 mL，贮于聚乙烯瓶中，密塞保存。

③1.00 mg/mL的铵标准储备液:用电子天平准确称取经100℃干燥的分析纯氯化铵3.817 6 g于100 mL洁净的烧杯中，加入无氨水搅拌使其溶解，用玻璃棒引流倒入1 000 mL容量瓶中，用无氨水定容至标线。

④碱性过硫酸钾溶液:称取40过硫酸钾（K2S2O8），另称取15 g氢氧化钠（NaOH），溶于无氨水中，稀释至1 000 mL，溶液存放在聚乙烯瓶内。

（3）土壤样品。土壤样品采自重庆工商大学后山，经风干、磨细、过筛（100目）、混匀、装瓶备用。

1.2 样品预处理

准确称取土壤样品0.1 g（精确到0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解罐中，加入最佳消解混酸体系，放入微波消解炉中，设定最佳消解压力、时间。消解完全后，待消解罐冷却至室温，取出消解罐，将消解液转入100 mL容量瓶中，用无氨水稀释至刻度。

1.3 测定

移取上述是试液5.00 mL于50 mL具塞比色管中，用无氨水稀释至标线，加入1 mL酒石酸钾钠和1.5 mL钠氏试剂，混匀，静置10 min，以无氨水为参比，用10 mm比色皿，在波长420 nm处测定吸光度（GB 7479-87）。

1.4 标准曲线

准确吸取一定量的10 mg/L铵标准使用液于50 mL比色管中，加无氨水稀释至标线，再加1.00 mL酒石酸钾钠溶液和1.50 mL纳氏试剂，混匀。放置10 min，以无氨水为参比，用10 mm比色皿，在波长420 nm处测定吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氮含量C（mg/L）对校正吸光度A的标准曲线。所得线性回归方程为:A=303.68C+0.001，相关系数r=0.998 9。

2 结果与讨论

2.1 微波强度、消解时间和混酸体系的选择

微波加热是对试样进行有效地即时深层加热，并且样品是高压密闭容器内进行，强度过高，时间过长，会超出溶样杯的缓冲能力，发生危险;强度低了，消解不完全。所以要控制消解强度及消解时间，同时选择消解的混酸体系。土壤样品微波消解条件见表1。

与表4中由半微量凯氏定氮法测得的土壤样品中的总氮量233.1 mg/kg相比较，从表1可见，土壤样品在碱性过硫酸钾中，不论微波炉压强高低，时间长短都不能消解;在浓H2SO4+H2O2或浓H2SO4+H2O2+HCl的混酸体系下，不论微波炉压强高低，时间长短总不能消解完全;在浓H2SO4+HF的混酸体系下，0.7 MPa时消解10 min即可消解完全，达到快速、简便的消解土壤样品目的。由此可得微波最佳消解条件为:2 mL 浓 H2SO4和1 mL HF，于0.2 Mpa下保持 3 min，0.5 MPa下保持 2 min，0.7 MPa下保持5 min。

2.2 方法检出限

以10 mL无氨水代替试样，采用与测定完全相同的试剂、用量和分析步骤进行平行测定10次，测定数据见表2。空白平行测定算术平均值为0.034;标准偏差Sb为0.000 79;方法检出限D.L=4.6Sb=0.003 4 mg/L。

2.3 方法精密度

称取0.1 g（精确到0.000 1 g）土壤样品，加入2 mL浓H2SO4和1 mL HF，在最佳微波消解条件下进行10次平行测定，计算10次结果的平均值和相对标准偏差RSD，结果见表3。

表1 土壤样品微波消解条件

表2 空白值测定

表3 土壤样品平行测定结果

从表3可见，微波消解的相对标准偏差为6.7%，小于10%，满足分析要求。

2.4 方法准确度

（1）与半微量凯氏定氮法测定值比较。称取土壤样品1.0 g（准确到0.000 1 g）用半微量凯氏定氮法（GB 7173－87）测定总氮量，平行测定5次，结果见表4，其相对误差为－1.16%。

表4 国标法测定结果

（2）加标回收率实验。在已经测定出含量的土样中加入23.0 μg氮标准溶液，计算加标回收率，结果见表5，平均回收率为85.90% ～114.5%。

3 结论

表5 土壤样品加标回收率的测定结果 μg

微波消解-纳氏试剂分光光度法测定土壤中总氮的微波消解最佳条件为:用2 mL浓H2SO4和1 mL HF，于0.2 Mpa下保持 3 min，0.5 MPa下保持2 min，0.7 MPa下保持5 min;方法的检出限为0.003 4 mg/L，相对标准偏差RSD为6.7%，加标回收率为 85.90% ～114.5%，与国标法比较的相对误差为－1.16%。

微波消解法消化土壤样品测定总氮，时间短，消解试剂用量少，污染少，具有简便、快速、精密度与准确度较高的特点，可大大提高工作效率。但方法空白值较高，加标回收率也不太理想，还有待于进一步的完善。

［1］马立珊.农业氮素管理与环境质量［M］.南京:江苏科学技术出版社，1992

［2］朱兆良，文启孝.中国土壤氮素［M］.南京:江苏科学技术出版社，1990

［3］GB7173－87土壤全氮测定法

［4］范春蕾，梁振益，张敬迎，等.微波消解-石墨炉原子吸收法研究益智及土壤中的铅含量［J］.化学分析计量，2009，18（5）:24-26

［5］徐玉宏，张静，王静媛，等.微波消解-分光度法测定土壤中的全硼［J］.中国环境监测，2009，25（3）:43-45