土壤中水解性氮测定方法改进

谭 飞，冯丽琼，金晓峰

(云南省有色地质局地球物理化学勘查院测试中心，云南昆明 650000)

生态地球化学调查是一项基础性、公益性的地质调查工作，调查任务是全方位的，只测定元素总量不能满足要求，还要分析元素的各种赋存形式，即形态分析，才能可靠评价痕量元素对环境和生态体系的影响[1]。土壤水解性氮便是形态分析中的一项，包括铵态氮、硝态氮和部分有机物中易水解的氨基酸氮、酰胺以及易水解蛋白质氮[2]。其含量能够表明土壤供氮水平，是土壤化验分析中最关键的一项，同时精确分析水解性氮含量能更好的为测土配方施肥工作提供可靠的有效数据[3]，为发展现代农业提供有力保障。

本文选用PE材质制成，标注耐热性强的自粘性保鲜膜进行试验。市面售卖的保鲜膜有PE(聚乙烯)膜、PVDC(聚偏二氯乙烯)膜、PVC(聚氯乙烯)膜，其中PE膜和PVDC膜无毒、化学性质稳定，PVDC膜耐热温度最高(140℃)，但价格高，PVC膜安全性较差，二者均不做选择[4]。PE膜耐热温度为110℃，密封性较好，抗拉强度和断裂伸长受温度影响较小[5]，满足实验中拉平包裹扩散皿外室并与边沿紧密贴合的条件，从经济实惠与保鲜膜性能两方面综合考虑，PE保鲜膜最合适。

1 试剂配制、标定及仪器

1.1 试 剂

(1)0.1mol/L/1.8mol/L和1.2mol/L氢氧化钠溶液分别称取4g/72g/48g氢氧化钠溶于水，定容于1L。

(2)称取磨细并通过0.25mm筛孔的硫酸亚铁50.0g及10.0g锌粉混匀，贮存于棕色瓶中。

(3)0.01mol/L盐酸标准溶液吸取8.4mL浓盐酸用水定容至1L，该盐酸标准溶液浓度约0.1mol/L，量取100mL0.1mol/L上述盐酸标准溶液，用水定容至1L。

(4)0.1mol/L硼砂标准溶液

准确称取9.534g硼砂溶于水，移入500mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，该溶液为0.1mol/L硼砂溶液。将0.1mol/L硼砂溶液准确稀释5倍，此溶液为0.02mol/L。

(5)甲基红-溴甲酚绿混合指示剂

称取0.50g溴甲酚绿及0.1g甲基红于玛瑙研钵中研细，用少量95%乙醇研磨至全部溶解，用95%乙醇定容于100mL，该指示剂贮存期不超过2个月。

(6)硼酸-指示剂溶液

称取10.0g硼酸溶于1L水中。使用前每升硼酸溶液中加5mL甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，并用0.1mol/L氢氧化钠调节至红紫色(pH值约4.5)。此溶液放置时间不宜超过一周，如使用过程中pH值有变化，需随时用稀酸或稀碱调节。

1.2 0.01mol/L盐酸标准溶液标定

吸取10.0mL 0.02mol/L硼砂溶液于100mL锥形瓶中，加入1滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液滴定至溶液由蓝色变为紫红色为终点。同时做空白试验。

1.3 仪 器

仪器名称规格型号性能状况(计量/校准状态、量程、灵敏度等)数显鼓风干燥箱101A-2ES仪器校准、检定合格且在有效期内

2 实验方法

(1)称取过2mm筛的风干土样1.00g～2.00g(精确至0.01g))均匀地平铺于扩散皿外室，在土壤外室内加1g锌-硫酸亚铁还原剂平铺土壤上(若为潜育土壤不需加还原剂)。同样做试剂空白作参比。

(2)加3.0mL20g/L硼酸-指示剂溶液于扩散皿内室。保鲜膜覆盖在扩散皿上，毛玻璃压住保鲜膜，露出一条狭缝，在此缺口加入10.0mL1.8mol/L氢氧化钠于扩散皿的外室，立即用保鲜膜密封，需与扩散皿边沿紧密贴合保证不漏气。水平地轻轻转动扩散皿，使外室溶液与土样充分混合。放在恒温箱中，于40℃保温24h，在此期间应间歇地水平轻轻转到3次。

(3)用0.01mol/L盐酸标准溶液滴定内室硼酸中吸收的氨量，颜色由蓝变紫红，即达终点。滴定时应用细玻璃棒搅动内室溶液，不宜摇动扩散皿，以免溢出，接近终点时可用玻璃棒少沾滴定管尖端的标准酸溶液，以防滴过终点。在样品测定同时进行试剂空白和标准土样的测定。

3 结果与讨论

3.1 结果计算

式中：

WN-水解性氮含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；

V-滴定样品所用盐酸标准溶液体积，单位为毫升(mL)；

V0-滴定空白所用盐酸标准溶液体积，单位为毫升(mL)；

c-盐酸标准溶液的浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；

m-风干土样质量，单位为克(g)

k-由风干土样换算成烘干土样的水分换算系数；

14-氮原子的摩尔质量，单位为毫克每毫摩尔(mg/mol)。

3.2 准确度

对标准样品GBW07493、GBW07496平行测定12次，由表1结果可见，两个实测标样与推荐值绝对差均在不确定度范围内，相对标准偏差均小于5%的常规要求。

表1 方法的准确度

3.3 精密度

对样品RT21-1854、RT21-1868平行测定12次，由表2结果可见，两个样品试验结果的最大值与最小值绝对差值均在测定值200mg/Kg～50mg/Kg对应允许偏差(绝对偏差)10mg/Kg～2.5mg/Kg范围内。

表2 方法的精密度

3.4 扩散时间对试验结果的影响

对样品RT21-1854、RT21-1868进行相同温度(40℃)不同扩散时间多次平行试验由表3可看出，RT21-1854含量相对较低，在扩散时间为12h时所测结果绝对差已在允许偏差范围内，但RT21-1868已超出允许偏差范围。两个试验样品测试结果绝对差值随扩散时间延长，绝对差值在减小，扩散时间18h、24h时绝对差值均小于允许偏差下限2.5mg/Kg。扩散时间18h时样品中水解性氮已碱解完全，扩散时间增长到24h对测试结果并无影响。LY/T1228-2015[6]森林土壤氮的测定中水解性氮的测定中扩散温度为40℃，扩散时间24h仅是水解性氮作为相对同一的指标[7]。当样品含量较高时仅扩散24h有可能结果偏低，需测定两个不同扩散时间的结果，若平行性较差，超出允许偏差范围，需延长扩散时间再测，保证两次分析结果在允许偏差范围内，此时的分析结果较接近其真实的水解性氮含量。

表3 相同扩散温度不同扩散时间结果比对

3.5 扩散温度对试验结果的影响

对样品RT21-1854、RT21-1868进行相同时间(24h)不同扩散温度多次平行试验，表4中扩散温度38℃和42℃对应分析结果与40℃所测得结果都很接近，45℃时分析结果均已超出允许偏差范围，35℃时含量较低样品影响不大，含量较高样品就会出现碱解不完全，分析结果偏低，延长扩散时间也可以达到碱解完成，但是会造成分析效率低下，故不采用该扩散温度进行样品分析。

表4 相同扩散时间不同扩散温度结果比对

4 误差控制

土样与还原剂混合均匀(用玻棒搅匀)，并均匀平铺在扩散皿外室，检查有无样品和还原剂混匀平铺过程中落入内室。如果没混匀或是在扩散皿中分布不均匀会造成碱解不完全，测试结果偏低，内室被样品落入污染结果会偏高。采用涂碱性胶密封过程中涂碱性胶液及加氢氧化钠均有可能造成误差。碱性胶液涂少易漏气造成分析结果偏低，涂多了会有大量碱性胶附着在毛玻片上，恒温碱解过程中溶入形成的水汽中滴落入内室造成结果偏高。采用PE保鲜膜密封只需注意加氢氧化钠不要触碰到保鲜膜及扩散皿外沿。水平转动时幅度尽量小，避免外室溶液及样品沾到保鲜膜或毛玻片上随着水汽滴入内室造成结果偏高。采用5mL微量滴定管，减小读数误差，滴定时滴定管内不能有气泡，用玻棒搅动内室溶液，切勿摇动扩散皿导致溶液溢出，造成实验失败。接近终点时可用玻棒沾下滴定管尖的盐酸标准溶液。空白与样品测定同时进行。硼酸溶液放置时间不宜超过一周，若pH值发生变化，需随时用稀酸或稀碱调节。

5 结语

采用本方法对两个国家级标准样品分别平行测定12份，平均值与推荐值绝对差均在不确定度范围内，相对标准偏差均小于5%的常规要求。两个试验样品结果的最大值与最小值绝对差值均在方法规定允许偏差范围内。对同一扩散温度不同扩散时间试验，含量较低样品完全碱解需要时间相对较短，碱解完全后扩散时间增长对其并无影响。当样品含量较高时需测定两个不同扩散时间的结果，保证两次分析结果在允许偏差范围内。同一扩散时间不同扩散温度时温度在40±2℃时结果相对较稳定。该方法操作简便，大批土样的分析速度快，有效避免涂碱性胶液引入的误差，结果的再现性较好。