土壤全氮的测定

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1、土壤全氮的测定经典方法土壤全氮测定半微量开氏法【方法原理】样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机物， 经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化 后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮 量（不包括全部硝态氮）。包括硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高 锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全 部硝态氮还原，转化成铵态氮。在高温下硫酸是一种强氧化剂，能氧化有机化合物中的碳， 生成CO2，从而分解有机质。2H2SO4 C 2H2O 2SO2 CO高温2样品中的含氮有机化合物，如蛋白质在浓H2SO4的作用下， 水解成为氨基酸，氨

2、基酸又在H2SO4的脱氨作用下，还原成氨， 氨与H2SO4结合成为硫酸铵留在溶液中。Se的催化过程如下：H2SeO32SO2 H2O H2O3SeO2SeO2C Se CO2由于Se的催化效能高，一般常量法Se粉用量不超过0.10.2g，如用量过多则将引起氮的损失。(NH4)2SO4 H2SeO3(NH4)2SeO3(NH4)2SeO3H2SO432NH3Se 9H2O 2N2以Se作催化剂的消煮液，也不能用于氮磷联合测定。硒是 一种有毒元素，在消化过程中，放出H2Se。H2Se的毒性较H2S 更大，易引起人中毒。所以，实验室要有良好的通风设备，方可 使用这种催化剂。4CuSO43C 2H2S

3、O4 2Cu2SO4 4SO2 3COCu2SO4 2H2SO4 2CuSO22H2O42H2O SO2褐红色蓝绿色经典方法当土壤中有机质分解完毕，碳质被氧化后，消煮液则呈现清 澈的蓝绿色即“清亮”，因此硫酸铜不仅起催化作用，也起指示作 用。同时应该注意开氏法刚刚清亮并不表示所有的氮均已转化为 铵，有机杂环态氮还未完全转化为铵态氮，因此消煮液清亮后仍 需消煮一段时间，这个过程叫“后煮”。消煮液中硫酸铵加碱蒸馏，使氨逸出，以硼酸吸收之，然后 用标准酸液滴定之。蒸馏过程的反应:(NH4)2SO4 2NaOH Na2SO4 2NH32H2ONH2H2O NH4OH4)2SO4 H2ONH4OH H3

4、BO3 H2SO4 (NH滴定过程的反应：2*3 H2SO4 (NH4)2SO4 H2O【主要仪器】消煮炉；50ml或100ml开氏瓶;半微量定氮蒸馏装置；150ml 锥形瓶；5ml或10ml半微量滴定管。试剂：(1) 硫酸。p=1.84gml-1，化学纯；(2) 10molL-1NaOH 溶液。称取 NaOH (AR)400g (工业 用固体NaOH，称420g)，于硬质玻璃烧杯中，加蒸馏400ml溶 解，不断搅拌，以防止烧杯底角固结，冷却后倒入塑料试剂瓶， 加塞，防止吸收空气中的CO2,放置几天待Na2CO3沉降后，将 清液虹吸入盛有约160ml无CO2的水中，并以去CO2的蒸馏水 定容1

5、L加盖橡皮塞（浓度约为40% W/V）。（3）甲基红一漠甲酚绿混合指示剂。即0.099g漠甲酚绿和 0.066g甲基红于玛瑙研钵中，加少量95%酒精，研磨至指示剂完 全溶解，用95%乙醇定容100ml。此指示剂变色范围pH 4.4（红）D5.4 （蓝），贮存期不超过2个月。（4）20gL-1 H2BO3指示剂注 1。称取硼酸（分析纯）20g溶于约950ml水中，加热搅动直至 H3BO3溶解，冷却后，加入混合指示剂20ml混匀（每10mlH3BO3 加入2ml指示剂），并用稀酸或稀碱调节至紫红色（pH约4.5）， 加水稀释至1L混匀，贮存在塑料瓶中备用。宜现配。（5）混合催化剂 K2SO4:Cu

6、SO4:Se=100:10:1 即 100g K2SO4 （化学纯）、10g CuSO4 5H2O经典方法（化学纯）、和1g Se粉混合研磨，通过80号筛充分混匀 （注意戴口罩），贮于具塞棕色磨口瓶中。消煮时每毫升H2SO4 加0.37g混合加速剂。（6）高锰酸钾溶液。25g高锰酸钾（分析纯）溶于500ml无 离子水，贮于棕色瓶中。（7）1:1硫酸（化学纯、无氮、p=1.84gml- 1）。硫酸与等体积水混合。（8）还原铁粉。磨细通过孔径0.15mm（100号）筛。（9）辛醇。(10) 0.01 molL-1 (1/2H2SO4)标准液。量取 H2SO (化学 纯、无氮、p=1.84gml-1

7、) 2.83ml, 4加水稀释至5000ml，然后用标准碱或硼砂标定之，得0.02 molL-1(1/2H2SO4)标准溶液。将 0.02 molL-1(1/2H2SO4)标 准溶液用水准确稀释一倍。或盐酸标准溶液：0.02mol/L，每1000ml水中加入1.8mlHCl (p=1.19 gml-1)，混匀。标定：平行3份，空白3份。称取 1.9068g 硼砂注 2(Na2B4O710H2O)，精确至 0.0001g，加水 溶解后稀释至500ml，得0.0500mol/L硼砂标准溶液。吸取 20.00ml硼砂标准溶液置于150ml锥形瓶中，加1滴甲基红-漠 甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液滴

8、定至溶液由蓝色变为紫红 色为终点。同时做空白试验。盐酸标准溶液的浓度按下式计算：C(HCl)C1 V1V2 V0式中：C-盐酸标准溶液浓度，mol/L；C1-硼砂标准溶液浓度(0.020XX年)，mol/L； V1-硼砂 标准溶液体积，ml； V2一盐酸标准溶液用量，ml；V0-空白试验消耗盐酸标准溶液体积，ml；【测定步骤】(1) 称取通过孔径0.149mm筛(即100目筛)注3风干土样1.0000g （含氮约1mg）注4,同时测定土样水分含量，最后换算成烘干样计算结果。（2）土样消煮注5 不包括硝态氮和亚硝态氮的消煮：将土样小心移入干燥的 消煮管底部，加少量无离子水（0.51ml）湿润土样

9、后注6,加 入加速剂1.85g和浓硫酸5ml,摇匀，将开氏瓶倾斜置于变温电 炉上，最初宜用低温，待瓶内无泡沫发生（约10min15min）, 提高温度（375C。，4h）经典方法使消煮的土液保持微沸，加热的部位不超过瓶中的液面，以 防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，导致氮素损失。消煮的温度 以硫酸蒸气在瓶颈上部1/3处冷凝回流为宜。待消煮液和土粒全 部变为灰白稍带绿色后，再继续消煮1h。（个别土样如果分解困 难，消煮液转清亮的过程较慢，必须延长半小时左右。）消煮完 毕，取下凯氏瓶冷却，准备蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空 白测定，除不加土样外，其他操作皆与测定土样相同。 包括硝态氮和亚硝态氮的消

10、煮：将土样送入干燥的开氏瓶 （或消煮管）底部，加高锰酸钾溶液1ml，摇动开氏瓶，缓缓加入1:1硫酸2 ml，不断转动开氏瓶，然后放置5min，再加入1滴 辛醇。通过长颈漏斗将0.5g（0.01g）还原铁粉送入开氏瓶底部， 瓶口盖上小漏斗，转动开氏瓶，使铁粉与酸接触，待剧烈反应停 止时（约5min），将开氏瓶置于电炉上缓缓加热45min（瓶内土 液应保持微沸，以不引起大量水分丢失为宜，205C。）。停火，待 开氏瓶冷却后，通过长颈漏斗加加速剂2g和浓硫酸5ml，摇匀。 按上述的步骤，消煮至土液全部变为黄绿色，再继续消煮1h。 消煮完毕，冷却待蒸馏注7。在消煮土样的同时，做两份空白测 定。（3）氨

11、的蒸馏 蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气，并通过水的馏出液将管 道洗净。 待消煮液冷却后，用少量无离子水将消煮液定量地全部转 入蒸馏器内，并用水洗涤开氏瓶45次（总用水量不超过30 35ml）。若用半自动式自动定氮仪，不需要转移，可直接将消煮 管放入定氮仪中蒸馏。在150ml锥形瓶中，加入5ml H2BO3一指示剂混合液注 8，放在冷凝管末端，管口置于硼酸液面以上34cm处注9。 然后向蒸馏室内缓缓加入20 ml 10 molL-1NaOH溶液，通入蒸 汽蒸馏，待馏出液体积约50ml时，即蒸馏完毕。用少量已调节 pH至4.5的水洗涤冷凝管的末端。 用滴定馏出液由蓝绿色至刚变为红色。记录所用酸标准溶

12、液的体积（ml）。空白测定所用酸标准溶液的体积，一般不得超过0.4ml。【结果计算】V土壤全N量（gkg-1）=式中：Vc（1H2SO4） 14.0 10m K3103V-滴定试液时所用酸标准溶液的体积，ml； V0-滴定空白 时所用酸标准溶液的体积，ml； c-0.01 molL-1（1/2H2SO4） 或HCl标准溶液浓度；经典方法m风干土质量；K土壤水分系数。两次平行测定结果允许差为0.005%。1.硼酸指示剂溶液最好在使用时混合，如混合过久，可能有 终点不灵敏的现象发生。若滴定时酸的浓度大于0.01N，亦可用另一硼酸指示剂溶液， 即：称取硼酸（AR）20g溶于约950ml水中，加热搅动

13、直至H2BO3 溶解，冷却后，加入混合指示剂（0.5g漠甲酚绿和0.1g甲基红 溶于100ml乙醇中）5ml，然后以0.1N NaOH或0.1N HCl调节 溶液至紫红色（紫红色pH约4.5,为微紫红色pH约4.8），加水 稀释至1L混匀。2.标定用硼砂（Na2B4O710H2O）必须保存 于相对湿度60%70%的空气中，以确保硼砂含有10个化合水，通常可在干燥器的底部放置氯化钠和 蔗糖的饱和溶液，此时干燥器中空气的相对湿度即为60%70%。3.开氏法测定全氮样品必须磨细通过100孔筛，以使有机 质能充分被氧化分解。4. 一般应使样品中含氮量为1.02.0mg， 如果土壤含氮量在2 gkg-1

14、以下，应称土样1g；含氮量在2.04.0 gkg-1者，应称土样0.51.0g；含 氮量在4.0gkg-1以上，应称土样0.5g。5. 一般土壤中硝态氮、亚硝态氮含量不超过全氮量的1%， 可以忽略不计。6. 对于粘质土壤样品，在消煮前须先加水湿润使土粒和有 机质分散，以提高氮的测定效果。但对于砂质土壤样品，用水湿润与否并没有显著差别。 但是，包括硝态氮和亚硝态氮的消煮不加入水，因为水的存在会 影响NO3-与水杨酸的作用。7. 若不能及时分析消煮液，可以将全部消煮液加20ml水溶 解，转入50ml容量瓶，以少量蒸馏水冲洗开氏瓶3次，都倒入50ml容量瓶，最后定容 并充分混匀，低温避光保存。若消煮液冷却后凝结，是消煮过 程中消煮液水分损失较多所致，会给后续操作带来不便，可补充 加入少量去离子水，加热使之溶解。8. 硼酸的浓度和用量以能满足吸收NH3-为宜，大致可按每 1ml10gL-1 H2BO3 能吸收氮（N）0.46mg计算，例如20 gL-1 H2BO3溶液5ml最多可吸收的 N量为5x2x0.46=4.6mg。因此，可根据消煮液中含氮量估计硼 酸的用量，适当多加。9. 在半微量蒸馏中，冷凝管口不必插入硼酸液中，这样可防 止倒吸减少洗涤手续。但在常量蒸馏中，由于含氮量较高，冷凝管须插入硼酸溶液，以 免损失。