土壤中全氮的测定——修正凯氏法

张晓霞 吕书记

（1. 广东省生态环境技术研究所 广东省农业环境综合治理重点实验室， 广东 广州 510650；2. 广东万山土壤修复技术有限公司，广东 广州 510060）

土壤中的氮是衡量土壤肥力的重要指标。HJ 717-2014《土壤质量 全氮的测定 凯氏法》分析测定主要包括土壤样品的消解、碱蒸馏、酸滴定等3个环节，步骤繁杂。虽然现有的先进的杜马斯催化燃烧法[1]、凯氏消煮蒸馏法[2]、近红外光谱法[3]碱性过硫酸钾氧化-气相分子吸收光谱法[4]等能够实现快速测定土壤中的全氮含量，但这些方法所用到的利用元素分析仪、全自动凯氏定氮仪（全自动蒸馏滴定装置）、近红外光谱采集仪、气相分子吸收光谱仪等在基层环境检测单位中并不常见。所以凯氏法一直是全氮分析中最常用的方法。本文将凯氏法中碱蒸馏装置简化改为扩散皿，在以往的分析工作中得到的总氮试验结果均在标准物质证书示值范围内。现将方法整理如下，为基层环境检测单位的分析工作者提供参考。

1 方法原理

样品中的NO3--N经水杨酸（硝基化剂）转化为硝基酚，用Na2S2O3（还原剂）将被固定的NO3-（硝基酚）还原成NH4+（氨基酚），再以K2SO4（增温剂）- CuSO4（催化剂）-Se/TiO2（澄清剂）混合物作催化剂经H2SO4消煮将有机氮转化为NH4+-N，当加入NaOH呈强碱性，PH＞10时，NH4+则全部变为NH3被硼酸吸收，生成硼酸铵，再用酸标准溶液滴定法测定铵态氮。

2 仪器

消煮管：长30cm，直径40mm；接收瓶：250mL锥形瓶；1000 W 电子可调式电炉；样品粉碎机；玛瑙研钵；标准筛：孔径0.25 mm(60目)；分析天平：准确到0.0001g；10mL微量酸式滴定管。

3 试剂

25g/L水杨酸/硫酸溶液：溶解25g水杨酸于1L浓硫酸（C.R.）中。

混合催化剂（称取100.0 g K2SO4，3.0 g CuSO4·5H2O，3.0 g TiO2或者 100.0 g K2SO4，10.0 g CuSO4·5H2O，1.0 g Se，准确到0.1 g，于研钵中研成粉末过0.25mm（60目）筛混合均匀）。

Na2S2O3·5H2O于研钵中研成粉末过0.25mm（60目）筛装瓶。

10mol/L NaOH溶液：400.0gNaOH（C.R.）溶于水，冷却后，稀释至1L。

定氮混合指示剂：分别称取0.066g甲基红和0.099g溴甲酚绿指示剂，放入玛瑙研钵中，并用100mL95%酒精研磨溶解（显葡萄酒红色）。

20g/L硼酸-指示剂溶液：溶解20g硼酸于950mL热（-60℃）蒸馏水中，冷后，加入20mL的定氮混合指示剂，充分混匀后，小心滴加氢氧化钠溶液[CNaOH=0.1 mol/L]，直至溶液呈红紫色(pH约4.5)，稀释成1L。

0.01mol/L HCl标准溶液：先配制1.0mol/L HCl溶液，标定后稀释100mL备用。

1.0mol/L HCl溶液，配制：用量筒取83.6mL HCl定溶到1000mL容量瓶中，备用。

1.0mol/L HCl溶液，标定：用称量瓶按递减称量法称取在270～300℃灼烧至恒重的基准无水Na2CO30.15～0.22g(称准至0.0002g)，放入250mL锥形瓶中，以50mL蒸馏水溶解，加溴甲酚绿-甲基红混合指示剂10滴，用1.0mol/L盐酸溶液滴定至溶液由绿色变为暗红色，加热煮沸2min，冷却后继续滴定至溶液呈暗红色为终点。平行测定3次，同时做空白实验。以上平行测定3次的算术平均值为测定结果。

计算公式：

式中：m—基准无水碳酸钠的质量，g

V1—盐酸溶液的用量，mL

V0—空白试验中盐酸溶液的用量，mL

52.99—1/2 Na2CO3摩尔质量，g/mol

CHCl—盐酸标准溶液的浓度，mol/L

碱性胶液：阿拉伯胶40g和水50mL在烧杯中温热至70～80℃，搅拌促溶，放冷（约1h）后，加入20mL甘油和20mL饱和K2CO3溶液，搅拌、放冷。离心除去泡沫和不溶物，清液储于玻璃瓶中备用。

4 操作步骤

称取过0.25mm（60目）筛的风干土0.5000g于50mL消煮管中，通过干燥长颈漏斗加0.50 g Na2S2O3·5H2O到消煮管底部，再加入5mL水杨酸/硫酸混合液，转动消煮管，使酸与样品充分混合，放置过夜。注：若硝态氮含量极少，可不加0.50 g Na2S2O3·5H2O。

称取混合催化剂1.40 g，通过干燥长颈漏斗加入消煮管底部。在消煮炉上200℃加热20～30min；235℃加热至黑色大颗粒消失，呈浆糊状；280℃加热至灰绿色；再继续365℃消解暴沸至少2h（360～410℃），以使铵盐反应完全。消解完毕，取下冷却，加水定容，摇匀。过滤或者放置澄清。

取10mL消煮液于扩散皿外室，加3mL H3BO3-指示剂溶液于扩散皿内室，然后在扩散皿外室边缘涂上碱性胶液，盖上盖子，旋转数次，使皿边与盖完全粘合。

再渐渐转开盖子一边，使扩散皿外室露出一条狭缝，迅速加入7.0mL10mol/L NaOH溶液，立即盖严，在实验台上水平地轻轻旋转扩散皿，使碱液与土壤充分混匀（注意勿使外室碱液混入内室），再用橡皮筋圈紧，使盖子固定。随后放入40±1℃恒温箱中，碱解扩散24±0.5h后取出（中间摇动数次以加速扩散吸收）。

扩散皿内室硼酸液吸收的NH3用0.01mol/L HCl标准溶液滴定，由蓝色滴到微红色即为终点，记录酸用量。

在样品测定同时进行空白试验，以校正试剂引起的滴定误差。一般每次批量做3个空白，取其中2个数值接近的空白平均值，即为V0值。2个空白值不能够超过0.05（0.4 mL）。

5 结果计算

全氮（mg/kg）＝（V-V0）CHCl×14.0×103/W

式中：CHCl——HCl标准液的浓度

V——滴定样品用去的HCl毫升数

V0——滴定空白用去的HCl毫升数

14.0——氮的毫摩尔数

W——样品重

103——换算成mg/kg的因子数

6 允许差

平行测定结果的允许相对相差≤10%。

7 注意事项

3mL硼酸吸收液，可有效地吸收3mg氮。

混合指示剂最好在使用时与硼酸溶液混合；如混合过久则可能有终点不灵敏的现象发生。

由于碱性胶液的碱性很强，在涂胶液和洗涤扩散皿时，必须特别细心，慎防污染内室，致使造成错误。

滴定时要用小玻璃棒小心搅动内室溶液，切不可摇动扩散皿，同时逐滴加入酸标液。接近终点时，用玻璃棒在滴定管尖端蘸取酸标液后再搅动内室，以防滴过终点。

扩散皿必须彻底清洗，浸泡0.6 mol/L稀HCl。

[1]许超.杜马斯燃烧定氮法快速测定土壤中全氮的方法研究[J].现代农业科技,2018(1):187,190.

[2]李桂花, 叶小兰, 吕子古,等. 元素分析仪和全自动凯氏定氮仪测定土壤全氮之比较[J].中国土壤与肥料, 2015(3):111-115.

[3]吴金卓,孔琳琳,李颖,等.近红外光谱法测定土壤全氮和碱解氮含量[J].湖南农业大学学报(自科版),2016,42(1):91-96.

[4]周侣艳,余海霞,徐伟,等.碱性过硫酸钾氧化-气相分子吸收光谱法测定土壤中全氮含量[J].理化检验-化学分册,2017,53(4):468-469.