土壤硝态氮的测定紫外分光光度法

土壤硝态氮的测定紫外分光光度法

土壤硝态氮的测定紫外分光光度法

1 范围

本标准规定了运用紫外分光光度法测定土壤浸出液中硝态氮的原理、试剂、仪器、分析步骤、结果计算与表示、精密度、质量保证和控制等。

本标准适用于土壤中硝态氮的测定。本方法对土壤硝态氮的检出限为0.5 mg/kg，定量限为1 mg/kg。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

HJ 634 土壤氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的测定氯化钾溶液提取-分光光度法

NY/T 52 土壤水分测定法

NY/T 1377 土壤中pH值的测定

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

吸光度 absorbance

光线通过土壤浸出液前的入射光强度与该光线通过土壤浸出液后的透射光强度比值的以10为底的对数。

3.2

f值 f value

土壤浸出液中的有机物在220 nm波长处的吸光度和在275 nm波长处的吸光度的比值。

4 原理

利用土壤浸出液中硝酸根离子在220 nm波长附近有明显吸收且吸光度大小与硝酸根离子浓度成正比的特性，对硝态氮含量进行定量测定。利用溶解的有机物在220 nm和275 nm波长处均有吸收，而硝酸根离子在275 nm波长处没有吸收的特性，测定土壤浸出液在275 nm处的吸光度，乘以一个校正因数（f 值）以消除有机质吸收220 nm波长而造成的干扰。

5 试剂

除非另有规定，在分析中仅使用分析纯试剂，所用水应符合GB/T 6682中三级水的要求。

5.1 氯化钾浸提液[c(KCl)=1 mol/L]

准确称取74.55 g氯化钾置于烧杯中，加入约400 mL水溶解。溶解后转移到1000 mL容量瓶中定容，摇匀。

5.2 硝态氮标准储备液[ρ(N)=1000 mg/L]

精确称取7.2182 g经110℃±5℃烘干2 h的硝酸钾置于烧杯中，加入约50 mL水溶解。溶解后转移到1000 mL容量瓶中定容，摇匀，于0℃~4℃冰箱内保存。

5.3 硝态氮标准中间液[ρ(N)=100 mg/L]

吸取硝态氮标准储备液（5.2）10.0 mL于100 mL容量瓶中定容，摇匀。临用时配制。

6 仪器

6.1 恒温往复式振荡机

满足(220±20) r/min的振荡频率和(20±5) mm的振幅。

6.2 离心机

转速3000 r/min以上，配有100 mL聚乙烯离心管。

6.3 紫外分光光度计

配有10 mm光程的石英比色皿。

7 分析步骤

7.1 试液的制备

7.1.1 制备

称取约40 g（精确到0.01 g）新鲜土壤样品于500 mL螺口聚乙烯瓶中，加入200 mL氯化钾浸提液（5.1），旋紧瓶盖，置于恒温往复式振荡机（6.1）中，25℃±5℃条件下以(220±20) r/min的频率振荡1 h。转移约60 mL悬浊液于100 mL聚乙烯离心管中，在3000 r/min的转速下离心10 min。将约50 mL上清液转移至50 mL聚乙烯瓶中，待测。

7.1.2 贮存

新鲜土壤样品的处理和贮存，以及样品试液的贮存按照HJ 634的规定进行。

7.1.3 预处理

出现下列情况时需要对试液进行预处理：

——土壤样品试液与氯化钾浸提液对比，有明显色差时（试液多呈现黄色调），处理方法参见附录

A.1；

——采集自长期淹水的环境下的土壤样品，按HJ 634规定的方法测定亚硝态氮浓度高于0.1 mg/L 时，处理方法参见附录A.2；

——采集自盐碱化地区的土壤样品，按NY/T 1377规定的方法测定土壤pH值高于7.5时，处理方法参见附录A.3。

7.2 空白试验

加200 mL氯化钾浸提液于500 mL聚乙烯瓶中，按照与7.1相同的试剂和步骤进行制备，每批样品应制备2个以上空白溶液。

7.3 标准曲线

吸取0.00 mL 、0.50 mL 、1.00 mL 、2.00 mL 、3.00 mL 、4.00 mL 硝态氮标准中间液（5.3）于100 mL 容量瓶中，用氯化钾浸提液定容，摇匀后得到浓度分别为0.00 mg/L 、0.50 mg/L 、1.00 mg/L 、2.00 mg/L 、3.00 mg/L 、4.00 mg/L 的硝态氮标准工作液。

用光程长10 mm 石英比色皿，于220 nm 和275 nm 波长处，以氯化钾浸提液为参

比溶液，在紫外分光光度计（6.3）上逐个测定硝态氮标准工作液的吸光度，计算出校正吸光度。

校正吸光度按公式（1）计算：

27522023.2A A A ?-= (1)

式中：

A —— 校正吸光度；

A 220 —— 220 nm 波长处的吸光度； A 275 —— 275 nm 波长处的吸光度；

2.23 ——f 值，是对多种类型土壤进行实验室测定得到的经验性校正因数，测定方法参见附录B 。

将校正吸光度作为纵坐标，对应的硝态氮浓度为横坐标，绘制标准曲线。

7.4 测定

用光程长10 mm 石英比色皿，在220 nm 和275 nm 波长处，以氯化钾浸提液为参比溶液，在紫外分光光度计上测定吸光度，测定顺序为先测空白溶液，再测样品试液。计算出校正吸光度，从标准曲线上查出土壤浸出液中的硝态氮含量。 8 结果计算与表示

土壤硝态氮含量以质量分数ωN 计，数值以毫克每千克（mg/kg ）表示，按公式（2）计算：

R f N N ??-=)(0ρρω (2)

式中：

ρN —— 从校准曲线上查得土壤样品试液的硝态氮浓度，单位为毫克每升（mg/L ）； ρ0 —— 从校准曲线上查得空白试液的硝态氮浓度，单位为毫克每升（mg/L ）； f —— 稀释倍数；

R —— 试样体积（包括浸提液体积与土壤中水分的体积）与烘干土的比例系数，单位为毫升每克（mL/g ）；按照公式（3）至公式（5）进行计算。 21R R R += (3)

)100

1(1W m V

R ω+?=

(4)

100

2?=

W W

d R ω (5)

式中：

R 1 —— 浸提液体积与烘干土的比例系数，单位为毫升每克（mL/g ）； R 2 —— 土壤水分体积与烘干土的比例系数，单位为毫升每克（mL/g ）； V —— 浸提液体积，单位为毫升（mL ）；

m —— 称取的新鲜土壤样品质量，单位为克（g ）；

ωW —— 以烘干土计的土壤水分含量的质量百分数（%），测定方法应符合NY/T 52的规定； d W —— 实验室所处温度下水的密度，单位为克每立方厘米（g/cm 3），采用1.00 g/cm 3。

当土壤硝态氮含量的测定结果小于1 mg/kg时，保留两位有效数字；当测定结果大于等于1 mg/kg时，保留三位有效数字。

9 精密度

9.1 重复性

在同一实验室，由同一操作者使用相同设备，按相同的测试方法，并在短时间内对同一被测对象相互独立进行测试获得的两次独立测试结果的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%，重复性限（r）按方程式（6）计算：

=0554

.0 (6)

r?

m

式中：

m——两次测定值的平均值，单位为毫克每千克（mg/kg）。

关于重复性条款的实验室测试结果以及统计数据参见附录C，公式（6）为附表C.1中平均值与重复性限的线性拟合方程。

9.2 再现性

在不同的实验室，由不同的操作者使用不同的设备，按相同的测试方法，对同一被测对象相互独立进行测试获得的两个独立测试结果的绝对差值不超过再现性限（R），超过再现性限（R）的情况不超过5%，再现性限（R）按方程式（7）计算：

.0 (7)

=1201

R?

m

式中：

m——两个测定值的平均值，单位为毫克每千克（mg/kg）。

关于再现性条款的实验室测试结果以及统计数据参见附录C，公式（7）为附表C.1中平均值与再现性限的线性拟合方程。

10 质量保证和控制

10.1 空白试验

每批样品应做2个空白试验，测试结果应低于方法检出限。

10.2 平行试验

每批样品应测定10%的平行样品，平行双样测定结果的绝对差值应满足重复性条款（9.1）的规定。

10.3 回收试验

每批样品应测定10%的加标样品，加标量为样品硝态氮含量的0.5~2倍，回收率应在90%~110%之间。

10.4 校准曲线

校准曲线使用线性拟合，判定系数应大于等于0.9990。每批样品中应插入一个校准曲线中间点浓度的标准工作溶液进行测定，其测定结果与校准曲线该点浓度的相对差值应小于等于10%，否则应重新绘制校准曲线。

干扰的消除

A.1 有机物和颜色的消除

当土壤样品试液与空白溶液相比有明显色差时（试液多呈现黄色调），说明土壤浸出液中的有机物含量较高，应再次称取约40 g该土壤样品（精确到0.01 g）于500 mL螺口聚乙稀瓶中，依次加入2.00 g 活性炭（分析纯，CAS 7440-44-0）和200 mL氯化钾浸提液，按分析步骤7.1重新制备试液。

A.2 亚硝酸根离子的消除

当试液中的亚硝态氮浓度高于0.1 mg/L时，向50 mL试液中加入1 mL氨基磺酸溶液[ρ(H3NO3S)=2%]，摇匀后静置2 min，以消除试液中的亚硝酸根离子。经过此步骤后，应该在使用公式（3）计算R值时将加入的氨基磺酸溶液体积按比例折算计入氯化钾浸提液体积中。

A.3 氢氧根、碳酸根和重碳酸根离子的消除

当土壤pH值高于7.5时，向50 mL试液中加入1 mL 盐酸溶液[c(HCl)=1 mol/L]，摇动5 min后静置2 h 再测定。经过此步骤后，应该在使用公式（3）计算R值时将加入的盐酸溶液体积按比例折算计入氯化钾浸提液体积中。

f值的实验室测定

向16×125试管中依次加入0.30 g镍铝合金粉末（Ni:Al=1:1，CAS 12003-78-0）、5 mL土壤样品浸出液和0.5 mL硫酸溶液[φ(H2SO4)=20%]，敞口放置于55℃~60℃烘

箱中，35 min后取出过滤。吸取1 mL 滤液用去离子水稀释至10 mL。按相同步骤处理5 mL氯化钾浸提液，作为空白试液。测定样品和空白试液在220 nm和275 nm波长处的吸光度，将样品试液在220 nm和275 nm波长处的吸光度分别扣除相应的空白试液吸光度，计算两者比值即为该样品对应的f值。

当试液中的亚硝态氮浓度高于0.1 mg/L时，应首先采用附录A.2中的措施去除土壤样品浸出液中的亚硝酸根离子，再进行上述f值测定步骤。

本标准对9种不同类型土壤进行实验室测定，得到f值平均为2.23。实验室测定结果见表B.1。

表B.1 从实验室结果得到的f值实测数据

从实验室间结果得到的统计数据和其它数据

表C.1 从实验室间结果得到的统计数据和其它数据