凯氏定氮仪测定土壤阳离子交换量方法优化

张力平 张台凡魏 斌 陈富民

（1渭南市环境保护监测站 陕西渭南 714000 2渭南市临渭区环境保护监测站 陕西渭南 714000）

引言

阳离子交换量是土壤缓冲性能的重要来源，可作为改良土壤和指导施肥的重要参考依据[1]。本研究是针对LY/T1243-1999森林土壤阳离子交换量的测定进行的方法优化。在测定土壤阳离子交换量的过程中。此测定方法存在效率较低的问题，且容易受到诸多因素的干扰，需要的样品量多少不好确定，在实验操作过程中带来诸多的不便，采用凯氏定氮仪测定土壤阳离子交换量的方法进行方法优化，对有效改善上述问题具有重要的意义。

1 凯氏定氮仪测定土壤阳离子交换量优势

在当前测定土壤阳离子交换量的国家标准方法中，需要用乙酸铵反复处理土壤使土壤成为铵饱和土，然后通过凯氏蒸馏装置对土壤样品进行相应的蒸馏处理，最后用盐酸滴定硼酸吸收液来实现土壤阳离子交换量的测定。但由于该方法蒸馏效率较低，蒸馏装置安全性以及密封性都有所欠缺，并且很容易受到土壤样品浸出液颜色的干扰，从而导致有时很难实现蒸馏终点的观察，基于此可选择用凯氏定氮仪代替传统的玻璃蒸馏装置进行土壤阳离子的测定，可以有效改善上述问题。凯氏定氮仪灵敏度更高，并且有着很好的蒸馏效率，不会发生样品暴露或者密封性导致的一些问题，分析速度较快，同时在操作方面更加简单，与传统方法比有着较为明显的优势[2]。

2 实验

2.1 仪器

实验需要的仪器主要包括磁力搅拌器、离心机、凯氏定氮仪、凯氏管、BUCHI（K370）等，其中凯氏管需要与凯氏定氮仪配套使用。

2.2 试剂

实验需要的试剂包括20g/L硼酸吸收液、氧化镁、PH为7的1mol/L乙酸铵溶液、95%乙醇溶液、0.05mol/L的盐酸标准溶液、PH为10的缓冲溶液、K-B指示剂、纳氏试剂等。

2.3 样品预处理

第一步称取2g风干土样，并保证土样细度需要过1mm筛孔检验，然后将土样倒入离心管中，并加入乙酸铵溶液60ml，其中乙酸溶液浓度为1mol/L，浸泡2min，然后利用磁力搅拌器进行搅拌操作，一般持续时间为3min左右。

第二步，进行土壤样品的离心处理，将两个离心管在天平上平衡后放入离心机，离心时间控在3min即可，与此同时，将转速控制在3500r/min。经多次实验结果此处利用乙酸铵反复处理土壤二到三次即可使土壤成为铵饱和土。可通过向离心后的土壤样品上清液中添加1ml缓冲液与少量的K-B指示剂来测定是否含有钙离子。观察反应，如果上清液呈现为蓝色，说明不存在钙离子，若上清液为紫红色，说明存在钙离子，需要继续添加适量的乙酸铵溶液处理土样，直至上清液由紫红色变为蓝色为止。

第三步，用乙醇处理土样洗去多余的乙酸铵，在处理好的土壤样品中加入乙醇60ml,搅充分震荡混匀,然后进行离心处理，洗去乙酸铵。值得注意的是，这一步骤应需要反复执行，最少三次，并在完成第三次的离心之后，需要检测一下是否充分洗去了多余的乙酸铵，检测试剂可用纳氏试剂，只有充分的洗去多余的乙酸铵，才能够进行下一步的测定，否则需要继续用乙醇反复清洗。若未清洗干净将会导致测定结果偏高。

第四步，将处理好的土壤样品转移到凯氏瓶中，将适量去离子水加入处理好的土壤样品中，用橡皮头玻璃棒搅拌，从而保证土壤与水充分混合均匀，然后将其转移到凯氏定氮仪装置中，将玻璃棒和离心管冲洗两到三次，确保全部土样全部转移入，洗入水的体积应该控制在50～80ml，加入2ml的液体石蜡和1g的氧化镁后进行蒸馏操作。

2.4 确定仪器蒸馏条件

在进行凯氏定氮仪参数设置[2]时，应围绕土壤的具体性质，并完成相应确定，通过查看不同土壤在蒸馏过程中PH与时间变化关系，完成蒸馏时间的确定。在蒸馏进行到40s时，此时的PH仍处于稳定状态，未发生明显改变，当到达60s时，PH迅速增大，从土壤中蒸馏出来大量铵离子，并且这些铵离子迅速被硼酸溶液吸收，在120s之后，此时的PH再无明显变化，基本完成了蒸馏过程。通过反复实验证明，蒸馏时间最终可确定为160s，此时馏出液的PH为8左右（接近于8）。在滴定标准溶液的选择上，可以选择硫酸或者盐酸，进行正式滴定前，需要对其浓度加以标定。完成样品测定后，需要等待滴定管冷却后将其取下，将土壤溶液弃掉，并用5ml硫酸与200ml蒸馏水对系统加以清理，最后再用去离子水对系统进行清理，实现残留酸液的有效去除。

3 实验结果

土壤阳离子计算公式如下[3]：土壤阳离子交换量

上式中，C：表示盐酸标准溶液浓度（mol/L）

V：盐酸标准溶液的消耗体积用V表示（ml）

V0：表示空白样品盐酸标准溶液的消耗体积（ml）

m：风干土质量（g）

H：表示风干水的含水率(%)

结语

综上所述，在土壤阳离子交换中测定中应用凯氏定氮仪，其具有广泛的适应性，在森林土壤阳离子交换量的测定中应用具有蒸馏快速准确的优势，大大减少了实验的风险性，一方面可以有效减少转移次数，另一方面还能够还能够避免土壤样品外露，能够在全封闭的环境下完成土壤样品的滴定与蒸馏的过程，避免了外在环境的干扰，有效减少了系统的误差。