凯氏定氮法测定土壤中阳离子交换量

何召龄

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局703队 伊宁 835000）

土壤的阳离子交换性能是由土壤胶体表面性质所决定，由有机质的交换基与无机质的交换基所构成，前者主要是腐殖质酸，后者主要是粘土矿物。它们在土壤中互相结合着，形成了复杂的有机无机胶质复合体，所能吸收的阳离子总量包括交换性盐基和水解性酸，两者的和即为阳离子交换量。其交换过程是土壤固相阳离子与溶液中阳离子起等量交换作用。阳离子交换量的大小，可以作为评价土壤保水保肥能力的指标，是改良土壤和合理施肥的重要依据之一。

1 实验部分

1.1 仪器设备

电子天平：感量0.01g感量0.0001g;离心机：转速4000r/min～5000r/min ;离心管:100ml;凯氏定氮仪:KDY-9820。

1.2 试剂和溶液

（1）乙二胺四乙酸二钠与乙酸铵混合液：称取1.861g乙二胺四乙酸二钠和77.09g乙酸铵，加水溶解后稀释至900ml，以氨水溶液调节pH至7.0用蒸馏水定容1L。

（2）盐酸、氨水、95%乙醇溶液、液体石蜡、固体氧化镁。

（3）甲基红—溴甲酚绿混合指示剂：将0.099g甲基红和0.066g 溴甲酚绿于玛瑙研钵中，加少量95%乙醇研磨至指示剂完全溶解为止，最后用95%乙醇定容至100ml。

（4）20g/L 硼酸指示剂溶液：20g 硼酸溶于1L 中，每升硼酸溶液中加入甲基红—溴甲酚绿混合指示剂20ml，并用稀酸或稀碱调节至紫红色。

（5）0.05mol/L 盐酸标准溶液：每升水中注入4.5ml 浓盐酸，充分混匀。标定：称取2.3825g 硼酸溶于水中定容至250ml，吸取上述溶液25.00ml于250ml锥形瓶中，加2 滴溴甲酚绿—甲基红指示剂，用配好的0.05mol/L盐酸溶液滴定至溶液变酒红色为终点。

（6）K-B指示剂：0.5g酸性铬蓝K和0.1g萘酚绿，与100g烘干的NaCl一同研细磨匀，贮于棕色瓶。

2 实验方法

2.1 试料分解

称取试样2.000g，放入100ml 离心管中，加入少量乙二胺四乙酸二钠—乙酸铵混合液，用玻璃棒搅拌样品，使成均匀泥浆状，再加乙二胺四乙酸二钠—乙酸铵混合液至70ml，以4000r/min转速离心5分钟，弃去离心管中清液，反复洗5～7 遍，直至反应中无钙离子为止。检查钙离子的方法：取最后一次乙酸铵浸出液5ml 放在试管中，加pH10 缓冲液1ml，加少许K-B 指示剂，如溶液呈蓝色，表示无钙离子；如呈红色，表示有钙离子，还要用乙酸铵进行浸提。

在载有样品的离心管中加入少量95%乙醇，用玻璃棒充分搅拌，使土壤均匀成泥浆状，再加95%乙醇至10ml，用玻璃棒搅匀即可，用95%乙醇定容至70ml，并对称的放入离心机中，以4000r/min 转速离心5min，弃去乙醇清液，如此反复3 次以上，直至清液中无铵离子反应为止，用甲基红—溴甲酚绿混合指示剂检查铵离子，样品显示黄色即为无铵离子。洗净多余的铵离子后，用水冲洗离心管的外壁，往离心管内加入少量水，并搅拌成糊状，用水把泥浆洗入150ml 凯氏瓶中，并用橡皮头玻璃棒洗离心管的内壁，使全部土样转入凯氏瓶内，洗入水的体积应控制在50～80ml，蒸馏前往凯氏瓶内加入1ml 液体石蜡和1g氧化镁，立即用凯氏定氮仪蒸馏（蒸馏前先按仪器使用说明书检查定氮仪，空蒸洗净管道）。按照凯氏定氮仪的操作规程加硼酸吸收液25ml，按蒸馏操作进行蒸馏，蒸馏时间约5min，溜出液约80ml 后，用甲基红—溴甲酚绿混合指示剂检查蒸馏是否完全，检查方法：取下硼酸吸收瓶，在冷凝管下端取几滴出液于白色板的凹孔中，立即往溜出液内加1滴甲基红—溴甲酚绿混合指示剂，若呈紫红色，则表示氨已蒸完，若呈蓝色，需继续蒸馏。当溜出液体积达150ml，蒸馏5min 将三角瓶取下，用少量蒸馏水冲洗承接管的末端，洗液收入三角瓶内，用盐酸标准滴定溶液滴定至溶液呈微红色，并记录盐酸标准滴定溶液的体积，同时做空白试验。

3 结果计算与表示

式中：CEC 为阳离子交换量cmol（+）/Kg；C 为盐酸标准溶液的浓度mol/L；V 为盐酸标准溶液的用量ml；V0为空白试样盐酸标准溶液的用量ml；m1为风干土样质量g；K2为将风干土换算成烘干土的水分换算系数；10为将mmol换算成cmol的倍数。

4 结果与讨论及注意事项

（1）准确度与精密度：对四个国家标准物质分别为GBW07460、GBW07459、GBW07414、GBW07461进行6次测定，测得的结果见表1。

表1 准确度与精密度试验

由表1可见，土壤中的阳离子交换量用该方法可以准确的测定，即用凯氏定氮法测定土壤中阳离子交换量符合国标要求且重复性良好，其准确度、精密度完全满足日常测试的要求。

（2）实验表明，在检查钙离子时，由于样品的不同，洗的次数不一致，所以导致样品会偏低。对于铵离子的洗涤，个别样品虽多次洗涤后仍出现混浊现象，必须提高离心机转速，使其澄清，再有混浊则不能继续离心，重新称样分析。

（3）在整个过程中注意不可有小土团的存在，否则会对结果有一定的影响。从个别样品蒸馏不完全现象分析，可能由于土壤中有机质含量较高，氮素释放较为缓慢所至，应适当减少称样量重新分析，否则测定结果会偏低。

（4）因指示剂比较灵敏，在做离子检查前先确定试管中无钙离子或铵根的影响，用甲基红-溴甲酚绿指示剂时，先确定容器表面没有水分存在。

（5）实验完成后用大量的水进行空蒸，防止土样残留在防溅瓶中。

5 结论

通过以上实验，并经过大量样品分析证明，试样用乙二胺四乙酸二钠-乙酸铵溶液（pH7.0）反复处理土样，使土样成为NH4+饱和土。用乙醇洗去多余的乙酸铵后，用水将土壤洗入凯氏瓶中，加固体氧化镁蒸馏。蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸标准溶液滴定。实验证明该方法可靠、操作简单，准确度高完全满足日常测试要求。