吉天仪器为您配齐流动注射土壤检测方案

概述：流动注射（FIA）技术已被广泛应用于很多分析领域，使用流动注射分析仪不仅可以大大提高检测分析的效率，并且具有检测精度高、可靠性好、稳定性强等特点，所以在土壤检测方面同样具有广泛的应用。本文采用聚光科技（杭州）股份有限公司下属子公司北京吉天仪器有限公司（以下简称“吉天仪器”）土壤样品经过批量处理后使用流动注射分析仪进行检测，根据检测项目的不同对土壤样品进行不同方法的样品处理，本文介绍了使用流动注射分析仪检测土壤中“氮”和“磷”含量的样品前处理方法。

一、土壤中全氮的测定（HJ 717-2014）：

　　1.1方法原理：

　　该方法基于改进的贝特洛反应，氨氯化生成一氯胺，一氯胺与水杨酸盐反应生成5-氨基水杨酸盐，接下来的氧化和氧化偶合反应生成了绿色的络合物，该络合物在660nm有最大吸收峰。

　　1.2试样的制备：

　　将土壤样品置于风干盘中，平摊成2~3cm厚的薄层，先剔除植物、昆虫、石块等残体，用铁锤或瓷质研磨棒压碎土块，每天翻动几次，自然风干。

　　充分混匀风干土壤，采用四分法，一份留存，一份用研磨机研磨至全部通过2mm（10目）土壤筛。取10g~20g过筛后的土壤样品，研磨至全部通过0.25mm（60目）土壤筛，装于样品袋或样品瓶中。

　　1.3还原剂的制备：

　　将五水合硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O）研磨后过0.25mm（60目）筛，临用现配。

　　1.4催化剂的配置：

　　将200g 硫酸钾（K₂SO₄）、6 g 五水合硫酸铜（CuSO₄•5H₂O）和 6 g 二氧化钛（TiO₂）于玻璃研钵中充分混匀，研细，贮于试剂瓶中保存。

　　1.5样品处理（HJ717-2014）：

　　称取适量上述土壤样品（3.2）0.2000g～1.0000g（含氮约 1mg），精确到0.1mg，放入凯氏氮消解瓶（容积50ml或100ml）中，用少量水（约 0.5ml～1ml）润湿，再加入4ml 浓硫酸（H₂SO₄），瓶口上盖小漏斗，转动凯氏氮消解瓶使其混合均匀，浸泡8小时以上。使用干燥的长颈漏斗将0.5g 还原剂（3.3）加到凯氏氮消解瓶底部，置于消解器（或电热板）上加热，待冒烟后停止加热。冷却后，加入1.1g 催化剂 (3.4)，摇匀，继续在消解器（或电热板）上消煮。消煮时保持微沸状态，使白烟到达瓶颈 1/3 处回旋，待消煮液和土样全部变成灰白色稍带绿色后，表明消解完全，再继续消煮1h，冷却。在土壤样品消煮过程如果不能完全消解，可以冷却后加几滴高氯酸后再消煮。

　　注 1：消解时温度不能超过400℃，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，导致氮的损失。

　　1.6样品处理（非标准方法）：

　　称取上述土壤样品1.5g（精确至0.1mg）于50ml的消化管中（每个样品3次重复），每支消化管中加入2.0g加速剂（m硫酸钾：m五水合硫酸铜=10：1）和5ml浓硫酸（H₂SO₄），然后将样品和空白试剂置于远红外消解炉消解，直至土壤样品为蓝绿色或灰白色（颜色较浅）。待溶液冷却后，定容至50ml，摇匀过滤，滤液用于样品氮含量的测定。

　　1.7应用案例：

　　使用吉天仪器最新全自动流动注射分析仪iFIA7进行土壤中全氮含量测定。

图1 iFIA7全自动流动注射分析仪-全氮分析通道

　　1.7.1：标准曲线的测定：

表1 土壤中全氮标准曲线

标准样品浓度（mg/L）	吸光度峰高	吸光度峰面积	回算浓度（mg/L）
0	0.0002	0.0334	0.0752
0.1	0.0034	0.7459	0.1525
0.25	0.0091	1.9904	0.2876
0.5	0.0191	4.212	0.5286
1	0.0392	8.6279	1.0077
2	0.0789	17.3018	1.9488
5	0.2017	44.1712	4.8642
10	0.4148	90.6	9.9017
20	0.8449	184.4499	20.0844

 

 

 

　　1.7.2土壤有效态成分分析标准物质全氮的测定：

　　采用中国计量科学研究院的土壤有效态成分分析标准物质（GBW07414，标准值0.094%，不确定度0.005%， GBW07417，标准值0.076%，不确定度0.004%），对方法及仪器进行检验，测定结果如下。

表2 土壤有效态成分分析标准物质全氮含量测定结果

样品名称	已知含量（%）	回算含量（%）
GBW07414	0.094±0.005	0.095
GBW07417	0.076±0.004	0.078

 

二、土壤中氨氮的测定（HJ 634-2012）：

　　2.1方法原理：

　　氯化钾溶液提取土壤中的氨氮，在碱性条件下，提取液中的氨离子在有次氯酸根离子存在时与苯酚反应生成蓝色靛酚染料，在630 nm波长具有最大吸收峰。在一定浓度范围内，氨氮浓度与吸光度值符合朗伯-比尔定律。

　　2.2试样的制备：

　　将采集后的土壤样品去除杂物，手工或仪器混匀，过样品筛。在进行手工混合时应戴橡胶手套。过筛后样品分成两份，一份用于测定干物质含量，测定方法参见HJ613；另一份用于测定待测组分含量。

　　2.3样品处理： 

　　称取40.0g试样（1.2），放入500ml聚乙烯瓶中，加入200ml氯化钾溶液（1mol/L），在20±2℃的恒温水浴振荡器震荡提取1h。转移约60ml提取液于100ml聚乙烯离心管中，在3000r/min的条件下离心分离10min。然后将约10ml上清液转移至10ml样品管中。

三、土壤中硝酸盐氮/亚硝酸盐氮的测定（HJ 634-2012）：

　　3.1硝酸盐氮方法原理：

　　氯化钾溶液提取土壤中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，提取液通过还原柱，将硝酸盐氮还原成亚硝酸盐氮，在酸性条件下，亚硝酸盐氮与磺胺反应生成重氮盐，再与盐酸N-（1萘基）乙二胺偶联生成红色染料，在波长543nm处具有最大吸收峰，测定硝酸盐氮和亚硝酸盐氮总量。硝酸盐氮和亚硝酸盐氮总量与亚硝酸盐氮含量之差即为硝酸盐氮含量。

　　3.2亚硝酸盐氮方法原理：

　　氯化钾溶液提取土壤中的亚硝酸盐氮，在酸性条件下，亚硝酸盐氮与磺胺反应生成重氮盐，再与盐酸N-（1萘基）乙二胺偶联生成红色染料，在波长543nm处具有最大吸收峰。在一定浓度范围内，亚硝酸盐氮浓度与吸光度值符合朗伯-比尔定律。

　　3.3试样的制备：同2.2

　　3.4样品处理：同2.3

四、土壤中全磷的测定（GB 9837-88）：

　　4.1方法原理：

　　土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶液熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝。

　　4.2样品的制备：

　　取通过1mm孔径筛的风干土样在牛皮纸上铺上薄层，划分成许多小方格。用小勺在每个方格中提取出等量土样（总量不少于20g）与玛瑙研钵中进一步研磨，是全部通过0.149mm孔径筛。混匀后装入磨口瓶中备用。

　　4.3溶样（样品处理）：

　　准确称取风干样品0.25g（精确到0.1mg）小心放入镍（或银）坩埚，切勿粘在壁上。加入无水乙醇3~4，滴润湿样品，在样品上平铺2g氢氧化钠（NaOH）。将坩埚（处理大批样品时暂放入大干燥器中以防潮吸潮）放入高温电路，升温。当温度升至400℃左右时，切断电源，暂停15min。然后继续升温720℃，并保持15min，取出冷却。加入80℃的水10ml，待熔块溶解后，将溶液无损失地转入100ml容量瓶内，同时用3mol/L的硫酸溶液和10ml水多次洗坩埚，洗涤液也一并移入该容量瓶。冷却，定容。用无磷定性滤纸过滤或离心澄清。同时做空白式样。

五、土壤中有效磷的测定（HJ 704-2014）：

　　5.1方法原理：

　　用0.5mol/L碳酸氢钠溶液（pH=8.5）浸提土壤中的有效磷。浸提液中的磷与钼锑抗显色剂反应生成磷钼蓝，在波长880nm处测量吸光度。在一定浓度范围内，磷的含量与吸光度值符合朗伯-比尔定律。

　　5.2干扰和消除：

　　砷(V )、铌、钽、锆、钛和钼酸铵产生同主反应类似的杂多酸，砷大于2mg/L干扰测定，1μg砷同0. 35 μg磷相当，当水样中砷含量超过磷时，应采用硫代硫酸钠掩蔽。对铌、钽、锆、钛的影响可通过萃取或加氟化物来避免。硅和钼酸铵产生同主反应类似的杂多酸，干扰测定，使结果偏高，在微酸性（pH4－6）的条件下，加入酒石酸可消除干扰。铁含量为20mg/L，使结果偏低5%，在大于30mg/L以上会使钼蓝退色， 可加入过量抗坏血酸抑制。亚硝酸影响钼兰显色，显色液中亚硝酸盐达数毫克会使显色液褪色，可在加入钼酸铵前加入0.05g氨基磺酸(NH₂SO₃H)以防干扰。六价铬大于50mg/L有干扰，可用亚硫酸钠去除。硫化物含量大于2mg/L有干扰，在酸性条件下通氮气可去除。强氯化剂及铬酸盐使生成钼蓝褪色，高亚硝酸盐也有褪色作用，可在加入钼酸铵前加入0.05g氨基磺酸(NH₂SO₃H)以防干扰。

　　5.3浸提剂的制备c（NaHCO₃）=0.5mol/L：

　　称取42.0g碳酸氢钠溶于约800ml水中，加水稀释至约990ml，用氢氧化钠溶液（10%）调节至pH=8.5（用pH计测定），加水定容至1L，温度控制在25±1℃。贮存于聚乙烯瓶中，该溶液应在4h内使用。

　　注1：浸提剂温度需控制在25±1℃。具体控制时，最好有1小间恒温室，冬季除室温要维持25℃外，还需将去离子水事先加热至26～27℃后再进行配制。

　　5.4样品采集与保存：

　　按HJ/T 166的相关规定进行采集和保存土壤样品。

　　5.5试样的制备：

　　试样的制备按NY/T 395-2012《农田土壤环境质量监测技术规范》进行土壤处理和制备。

　　5.6干物质含量的测定：

　　准确称取适量试样（5.5），参照HJ 613测定样品干物质的含量。

　　5.7样品处理：

　　称取2.50g试样（5.5），置于干燥的150ml具塞锥形瓶中，加入50.0ml浸提剂（5.3），塞紧，置于恒温往复振荡器上，在25±1℃下以180~200r/min的振荡频率振荡30±1min，立即用无磷滤纸过滤，滤液应当天分析。

　　注2：浸提时最好有1小间恒温室，冬季应先开启空调，待室温达到25℃，且恒温往复振荡器内温度达到25℃后，再打开振荡器进行振荡计时。

　　5.8应用案例：

　　使用吉天仪器最新全自动流动注射分析仪iFIA7进行土壤中有效磷含量测定:

　　5.8.1标准曲线的测定：

表3土壤中有效磷工作曲线

标准样品浓度（µg/L）	吸光度峰高	吸光度峰面积	回算浓度（µg/L）
0	0.0001	0.0123	6.0
10	0.0017	0.3152	12.6
20	0.0034	0.6396	19.6
50	0.0104	1.9427	47.9
100	0.0228	4.1411	95.7
200	0.0493	8.7410	195.6
500	0.1370	22.8786	502.6

 

图4土壤中有效磷标准样品分析图

图5土壤中有效磷方法工作曲线

　　5.8.2土壤中有效态成分分析标准物质有效磷的测定：

表4 土壤中有效态成分分析标准物质有效磷含量测定结果

样品名称	已知浓度mg/kg	回算浓度mg/kg
GBW07414	13.8±2.3	14.2
GBW07414	13.8±2.3	13.6
GBW07414	13.8±2.3	13.6
GBW07416	14.8±3.1	14.9
GBW07416	14.8±3.1	15.0
GBW07416	14.8±3.1	15.0
GBW07417	48±3	48.0
GBW07417	48±3	47.8
GBW07417	48±3	47.6

 

　　5.8.3 土壤中有效态成分分析标准物质土壤有效磷加标测定：

表5  土壤中有效磷加标回收率实验

样品名称	样品浓度（mg/kg）	加标前浓度（mg/kg）	加标浓度（mg/kg）	加标后浓度（mg/kg）	回收率（%）
GBW07414	13.8±2.3	13.9	20.0	32.3	92.0
GBW07416	14.8±3.1	15.0	10.0	24.9	99.0
GBW07417	48±3	47.8	20.0	67.7	99.5