本发明属于分析化学
技术领域：
，涉及一种快速萃取土壤中氨氮的测定。
背景技术：
：现有的标准《hj634-2012土壤氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的测定氯化钾溶液提取-分光光光度法》，采用氯化钾溶液提取土壤中的氨氮，在碱性条件下，提取液的氨离子在有次氯酸根离子存在时与苯酚发生反应生成蓝色靛酚染料，在630nm波长具有最大吸收。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。该标准试剂配制繁琐，试剂的不稳定性，有毒，显色不稳定时间长。样品浸提出来有些有颜色，对显色有干扰。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出了一种快速萃取土壤中氨氮的测定。其原理是用蒸馏的方式使土壤中的nh4+以nh3的形式释放出来，用硼酸来吸收。硼酸吸收的氨以铵离子形式与纳氏试剂反应生成黄棕色的络合物，该络合物的色度与氨氮的含量成正比，在420nm波长处进行分光光度测定。本发明的测定方法，一方面可以减少样品色度的干扰，另一方面，试剂配制简单，方便快速，长时间保存稳定，环保无毒，对人体无害。本发明借鉴了《gb/t7479-87水质铵的测定纳氏试剂比色法》的技术方案，其处理的样品为水，其中提到，在用凝聚沉淀和络合掩蔽后，样品仍浑浊和带色，则应该用蒸馏法。本发明中处理的样品为土壤。本发明公开了土壤样品的前处理和蒸馏方法，证实了蒸馏的方法同样适用于土壤样品，取得了预料不到的技术效果。本发明公开了一种快速萃取土壤中氨氮的测定，包括以下步骤：s1，前处理步骤：称取土壤样品，与水混合，再与处理剂混合，得到供蒸馏的混合物；s2，蒸馏步骤：蒸馏得到的所述供蒸馏的混合物，土壤样品中的nh4+以nh3的形式释放出来；s3，吸收步骤：以吸收剂吸收释放出来的nh3，得到供测试的试样；s4，测量步骤：取所述供测试的试样，与屏蔽剂混合，与显色试剂混合，反应，测试吸光度；s5，绘制标准曲线步骤，得到标准曲线的截距和效率；s6，测定土壤样品中水分的步骤，得到土壤样品的干物质含量；s7，计算土壤样品中氨氮含量的步骤。本发明中，通过蒸馏使得土壤样品中的nh4+以nh3的形式释放出来，被吸收剂吸收后，显色试剂混合，反应，测试吸光度。蒸馏出来的样品无色度干扰，可以减少土壤样品中的呈色物质对测试吸光度的影响。本发明中，土壤样品直接与水混合，不要添加kcl溶液来进行浸提，也不需要添加ph指示剂，即可满足蒸馏所需要的条件。在本发明的一些实施方式中，s1步骤中，所述处理剂为轻质氧化镁和氢氧化钠。处理剂中轻质氧化镁和氢氧化钠相互配合，可以减少土壤样品中的有机氮水解，减少了氨氮结果的结果比实际偏高的问题。在本发明的一些优选的实施方式中，s1步骤中，所述轻质氧化镁和氢氧化钠占进行测试的土壤样品的重量百分比为2-3％和4-6％且所述轻质氧化镁和氢氧化钠的重量比为1：(1.8-2.2)。研究发现，所述轻质氧化镁和氢氧化钠在上述含量和重量比时具有较好的抑制有机氮水解的效果。在本发明的一些实施方式中，s1步骤中，每10.00g所述土壤样品，所述水为150-250ml。每10.00g所述土壤样品与150-250ml水混合，在此浓度下，蒸馏的时间不会太长，其中的氨氮也可以很好的蒸馏出去。在本发明的一些实施方式中，s3步骤中，所述吸收剂为硼酸溶液，所述硼酸溶液的浓度为15-25g/l。在此浓度下，硼酸可以全部吸收蒸馏释放的nh3。在本发明的一些实施方式中，s4步骤中，所述屏蔽剂为酒石酸钾钠。酒石酸钾钠可以络合金属离子，防止金属离子与显色剂反应显色，影响吸光度。在本发明的一些实施方式中，所述显色剂为纳氏试剂。显色试剂为纳氏试剂，与苯酚相比，试剂稳定，无毒，配制过程简单，保存时间久。用纳氏试剂显色，显色时间短，速度快。在本发明的一些实施方式中，s4步骤中，所述测试的试样分批次与酒石酸钾钠混合，出现絮凝物，离心除去沉淀，重复至加完所有所述测试的试样，测定吸光度l，其中分批次加入所述测试的试样的量vopt的确定包括以下步骤：s31，确定出现絮凝物的最小所述测试的试样加入量vmin；s32，所述测试的试样以vmin×1、vmin×2、vmin×3、vmin×i……为基本单位分成若干份，i大于2；s33，取j份所述测试的试样进行重复，得到吸光度lij；s34，计算相邻两个分组基本单位之间的最终吸光度组内方差和组间方差，从小到大，若相邻两个分组基本单位之间的吸光度li具有显著性差异，认定小的基本分组单位为vopt。通过此方法确定的每批次加入所述馏出液的量vopt，既减少了分批操作的次数，又减少了出现的絮凝物的吸附对结果吸光度的影响。在结果准确的前提下尽可能的减少了分批操作的次数。在本发明的一些实施方式中，s5步骤中，所述氨氮标准品的重量包括取10mg/l的氨氮标准品溶液0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml。在此范围下，标准品显色后的吸光值呈线性，可以从来计算土壤样品中氨氮的含量。在本发明的一些实施方式中，所述土壤样品中氨氮含量的计算公式为：其中，w---土壤样品中氨氮的质量分数，以n计，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。本发明的有益技术效果：本发明的土壤样品前处理步骤操作简单，使用的试剂种类少，制备的混合物可以很好的进行蒸馏。本发明的方法采用蒸馏的方式可以减少样品色度的干扰，试剂配制简单，方便快速，稳定，无毒。用纳氏试剂显色，显色时间短，速度快。本发明的方法，试剂稳定，无毒，配制过程简单，保存时间久；蒸馏出来的样品无色度干扰；显色时间短，结果计算过程简单。本发明的检测方法，该方法检出限为0.15mg/kg，测定下限为0.6mg/kg。检测限、线性、回收率、精密度达到了同类检测方法的水平。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。实施例1土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.25g的轻质氧化镁和100g/l的氢氧化钠5ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。实施例2土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.20g的轻质氧化镁和100g/l的氢氧化钠4ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。实施例3土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.30g的轻质氧化镁和100g/l的氢氧化钠6ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。实施例4与实施例1的区别在于，所述测试的试样分批次与酒石酸钾钠混合，出现絮凝物，离心除去沉淀，重复至加完所有所述测试的试样，测定吸光度l，其中分批次加入所述测试的试样的量vopt的确定包括以下步骤：s31，确定出现絮凝物的最小所述测试的试样加入量vmin；s32，所述测试的试样以vmin×1、vmin×2、vmin×3、vmin×i……为基本单位分成若干份，i大于2；s33，取j份所述测试的试样进行重复，得到吸光度lij；s34，计算相邻两个分组基本单位之间的最终吸光度组内方差和组间方差，从小到大，若相邻两个分组基本单位之间的吸光度li具有显著性差异，认定小的基本分组单位为vopt。通过此方法确定的每批次加入所述馏出液的量vopt，既减少了分批操作的次数，又减少了出现的絮凝物的吸附对结果吸光度的影响。在结果准确的前提下尽可能的减少了分批操作的次数。对比例1土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.50g的轻质氧化镁和100g/l的氢氧化钠5ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。对比例2土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.20g的轻质氧化镁和100g/l的氢氧化钠6ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。对比例3土壤样品前处理：称取土壤10.00g于500ml的蒸馏瓶中加入200ml的蒸馏水，加入0.25g的轻质氧化镁和140g/l的氢氧化钾5ml，在吸收瓶中加入20g/l的硼酸溶液50ml，连接蒸馏装置，确保冷凝管在硼酸吸收液面以下，开始蒸馏，收集馏出液100ml。水分的测试：另取土壤样品按照《hj613-2011-土壤干物质和水分的测定重量法》进行测定。曲线的绘制：在7支50ml的比色管中分别加入10mg/l的氨氮标准0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.5ml，加水至标线，加入1ml的酒石酸钾钠溶液和1ml的纳氏试剂，混匀后显色10分钟，以水作为参比，在420nm出测定吸光度，以氨氮标液含量为横坐标，以其对应的扣除空白后的吸光度后为纵坐标，绘制标准曲线。其中，酒石酸钾钠溶液的制备方法为取50g四水酒石酸钾钠，溶于100ml水中，加热煮沸，加水定容至100ml。纳氏试剂为市售商品，也可自制。试样的测定：取试样50ml(若样品的浓度偏高，可少取)于50ml比色管中，案按照与绘制标准曲线的步骤相同进行测试，实验室空白按照与试样测定步骤测试计算公式：w---土壤样品中氨氮的质量分数(以n计)，mg/kg；a---试样的吸光度值；a0---空白试样的吸光度；a----标准曲线的截距；v1---馏出液的体积，100ml；v2---比色取样体积ml；b---标准曲线的斜率；m---样品的质量g；wdm----土壤样品的干物质含量，％。实验例1处理剂的影响取实验例和对比例得到的吸光度值，以实施例的最低值为基准，对比例显著高于实施例，结果见表1。表1处理剂的影响吸光度/相对值实施例1100a实施例2102a实施例3103a对比例1115b对比例2121c对比例3112b表中，小写字母不同，表示差异显著(p小于0.05)土壤样品中的有机氮在碱性条件下蒸馏时分解为氨而影响样品中实际氨氮的含量。从表1可以看出，本发明的方法中，通过控制处理剂即轻质氧化镁和氢氧化钠的用量得到了很好的控制，有机氮的分解率低于3％。而采用超出了前述重量比例的处理剂的对照试验中，有机氮的分解率在15％左右，比如对比例1，有的甚至达到了21％左右，比如对比例2，显著高于3％。同时，采用同样摩尔当量的氢氧化钾代替氢氧化钠的对比例3，则不能获得类似的技术效果，高出10％左右。2实施例中的时间可重复性为了消除上述处理剂的影响中蒸馏时间的影响，避免土壤样品中没有完全蒸馏而造成吸光度值增大的情况，考察了实施例1和对比例1中的吸光度随蒸馏时间的变化。实施例1和对比例1中，分别延长蒸馏的时间10％、30％和50％，考察吸光度的变化。结果见表2。表2蒸馏时间的影响从表2可以看出，本发明的实施例1和对比例1的蒸馏方法中，吸光度随着蒸馏时间的延长没有显著的变化，表明了土壤样品中的氨氮没有残留，蒸馏时间不是造成上述差异的原因。以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。当前第1页12