离子色谱法对土壤中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量的测定

洪玉娟

摘 要：在土壤质量评价中，氮作为重要指标，是指导农业生产的重要依据。然而，若土壤中含氮量过高，极易导致土壤中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮超标问题。上述现象表示土壤污染，不仅影响农业生产发展，还威胁了人们的身体健康。对此，加强土壤中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的检测，及时掌握土壤动态，提高农作物的安全性，具有重要意义。离子色谱法是一种快速检测土壤中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量是否超标的有效方式，文章就此展开探讨。

关键词：离子色谱法；亚硝酸盐氮；硝酸盐氮；含量测定

新形势下，测定土壤中亚硝酸盐氮与硝酸盐氮常用方式为：分光光度法，通过测定土壤在特定波长/一定波长范围的吸光度/发光强度，对土壤中的亚硝酸盐氮与硝酸盐氮进行定性、定量分析。然而，该种测量方式步骤繁琐，耗时较长，准确度与灵敏度较低[1]。并且，在测量过程中，所使用的某些化学试剂具有毒性，一旦使用不当，极易为环境带来污染，为操作者身体健康带来影响。离子色谱法是一种新型测量方法，具有操作简单、成本较低、测量速度较快、准确度较高等优势，对此，文章探讨了离子色谱法对土壤中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的测量。

1.离子色谱法测量的准备工作

在利用离子色谱法测定土壤中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮含量时，应提前做好实验准备工作。主要准备工作有：实验所用仪器、实验试剂、实验样品等的准备，还有仪器工作条件的营造。在离子色谱法应用时，主要采用的仪器有：离子色谱仪，可直接选用我国Thermo Fisher Scientific科技有限公司研制的ICS-1100型号仪器；水浴恒温振荡器，可选择上海博讯研制的SHZ-C型号振荡器；电子天平，为提高试验精确度，可选择德国sartorius公司研发的BS224S型号的天平，其的感量达到了0.1mg。离子色谱法测量时，主要采用的试剂有：硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的标准溶液，两者试剂应选择相同浓度1000mg/L，硝酸盐氮编号为GSB04-2839-2011，亚硝酸盐氮编号为GSB04-1772-2004；混合标准溶液，制作方式为：在硝酸标准溶液、亚硝酸标准溶液中分别吸取10mL溶液，放在100mL的容量瓶中，用水稀释至标准线，震荡均匀，最终得出浓度为100mg/L的混合标准溶液；硫酸钠、氯化钠、氯化钙、氯化钾、氢氧化钾等都选择优级纯试剂；实验用水，选择接近极限值18.3MΩ*cm的超纯水。土壤样品，在检测区域采集具有代表性的样品。

仪器工作条件：色谱柱，应选择250mm*4mm的Dionex IonPac AS19柱；抑制器，应选择连续自动再生膜阴离子抑制器；阴离子淋洗液，可选择浓度为20mmoL/L的氢氧化钾；淋洗液流量，应保障1.0mL/min的流速；进样体积应选择25μL；检测仪器选择电导检测器；样品检测室的温度应保持在30℃。全部遵照上述条件，能够有效保障离子色谱法测定结果的精确度，使实验人准确掌握土壤中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量，了解土壤是否污染与污染程度，为后续土壤治理提供准确的数据支持[2]。

2.离子色谱法对土壤中亞硝酸盐氮和硝酸盐氮含量的测定

2.1测定土壤样品的处理

在离子色谱法测定时，土壤样品的处理非常重要。因硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的测定是在实验室中，相关人员需要提前在测量范围内的四个角落与中间位置提取土壤样品，保障样品的代表性。在样品运输至实验室前，应做好运输管理，避免二次污染，影响土壤氮含量测量的精确度。在实验室中，提取50g新鲜土壤放于容积为500mL的锥形瓶，向瓶中倾倒浓度为0.01moL/L的氯化钙溶液250mL，塞紧瓶塞，震荡摇匀。后将锥形瓶放于恒温为20℃的水浴振荡器上，1h后，静置10min，利用过滤器取锥形瓶中的滤液30-50mL，放置于离心管，以3000r/min的速度运转10min，将滤液离心分离。之后，以0.2μm的滤膜将离心管中的上部清液过滤，此滤液即为待测样品溶液。

2.2绘制标准的工作曲线

在硝酸盐氮、亚硝酸盐氮混合标准溶液中，分别吸取溶液0.0mL，0.2mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，5.0mL，并将其分别放于100mL容量瓶，用超纯水稀释至标准线，震荡摇匀后，得出浓度分别为0.00mg/L，0.20mg/L，0.50mg/L，1.00mg/L，2.00mg/L，5.00mg/L的混合标准工作溶液。将一系列的混合标准工作溶液与待测样品溶液防止在自动进样器中，通过依次进样，得出离子强度谱图。

2.3浸提剂的选择

在离子色谱法应用时，浸提剂的选择非常重要，因盐类浸提剂的浸提效果优于去离子水浸提剂的效果，因此，在土壤样品测量中，优先选择氯化钙、氯化钾、硫酸钠、氯化钠等盐类浸提剂。首先，应称取适量的氯化钙、氯化钾、硫酸钠、氯化钠，将其分别配置为浓度0.1moL/L的溶液，在新鲜土壤试样中提取50g样品，平行三次后，将其分别加入容积高于250mL的四种溶液中，在恒温20℃的水浴振荡器中震荡1h，离心过滤后，选择IonPac AS19柱对离心液分离，最终得出测定结果。土壤样品中硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的测定结果如表1所示。

表1 四种不同浸提剂的测量结果

浸提剂 硝酸盐氮mg/kg 亚硝酸盐氮mg/kg

硫酸钙 9.35 5.31

氯化钾 11.23 6.35

氯化钙 11.32 6.25

氯化钾 11.10 6.12

由表1数据可知，硫酸钠作为浸提剂，测定的土壤中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的含量明显较低，而其他三种浸提剂所得出的测定结果差异较小。而经过反复的验证，最终得出：以氯化钙作为浸提剂所测定的结果最为精准。对此，在离子色谱法应用时，选择氯化钙作为浸提剂。

2.4提取液的浓度选择

在测量土壤中的氮元素时，土壤提取液的浓度直接影响着浸提效果，并且，浸提液的浓度还关系着离子色谱柱的使用寿命[3]。对此，试验人员可将氯化钙制成浓度分别为0.01moL/L，0.02moL/L，0.05moL/L，0.10moL/L，体积为250mL的土壤提取液，在土壤样品中称取50g新鲜土壤，平行三次后，将土壤分别加入上述四种不同浓度的提取液中，在恒温为20℃的振荡器上震荡1h，通过离心过滤后，检测溶液中的硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的含量，测试结果如图1所示。

图1 不同浓度的浸提效果

由上图可知，在氯化钙的浓度为0.01moL/L时，浸提效果最佳，对此，选择浓度为0.01moL/L的氯化钙溶液作为提取液，能够提高离子色谱法测量结果的准确度。

2.5土壤样品的精密度实验

在利用离子色谱法对土壤中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮检测时，应选择新鲜的土壤样品，依照2.1的土壤样品处理方式对新鲜土壤进行处理，以上文提到的仪器工作条件进行测量，平行12次后，测定结果如下：在土壤样品溶液中，亚硝酸盐氮含量分别为：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，平均值为3.23mg/kg，相对标准差为2.11%。硝酸盐氮的含量分别为：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，平均值为8.67mg/kg，相对标准差为0.89%。由测得的数据可知，该种检测方式的紧密度较高，较为适用。

2.6加标回收试验

为发挥离子色谱法的作用，可选择加标回收试验。具体实验步骤如下：试验人员选择新鲜的土壤样品，将样品添加进不同含量的两种标准溶液中，平行检测三次后，在上文提到的仪器工作条件下测量土壤中的硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的含量，具体测量数据如下：土壤样品中亚硝酸盐氮离子的本底值为3.23mg/kg，添加量为1.00mg/kg，2.00mg/kg，测定值为4.18mg/kg，5.16mg/kg，回收率为95%，96.5%。土壤样品中硝酸盐氮离子的本底值为8.67mg/kg，添加量为2.00mg/kg，5.00mg/kg，测定值为10.58mg/kg，13.54mg/kg，回收率为95.5%，97.4%。由此可知，样品加标回收率在95%-97.4%之间，测量准确度较高。

3.總结

总之，离子色谱法的应用，能够快速、准确测定土壤中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的含量，且结果准确度较高，操作简单易行，适宜于土壤样品的大批量检测。

参考文献：

[1]田野. 水中亚硝酸盐氮三种测定方法的比较[J]. 食品安全导刊， 2018， 218（27）：158.

[2]陆虎， 王莹. 离子色谱法测定水中的亚硝酸盐氮[J]. 供水技术， 2015， 9（3）：53-54.

[3]毕建玲. 离子色谱法快速测定土壤中的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮[J]. 化学分析计量， 2018（6）：56-56.