洪玉娟

摘 要：在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中，氮作為重要指標(biāo)，是指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要依據(jù)。然而，若土壤中含氮量過(guò)高，極易導(dǎo)致土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮超標(biāo)問(wèn)題。上述現(xiàn)象表示土壤污染，不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，還威脅了人們的身體健康。對(duì)此，加強(qiáng)土壤中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的檢測(cè)，及時(shí)掌握土壤動(dòng)態(tài)，提高農(nóng)作物的安全性，具有重要意義。離子色譜法是一種快速檢測(cè)土壤中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮含量是否超標(biāo)的有效方式，文章就此展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：離子色譜法；亞硝酸鹽氮；硝酸鹽氮；含量測(cè)定

新形勢(shì)下，測(cè)定土壤中亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮常用方式為：分光光度法，通過(guò)測(cè)定土壤在特定波長(zhǎng)/一定波長(zhǎng)范圍的吸光度/發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)土壤中的亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮進(jìn)行定性、定量分析。然而，該種測(cè)量方式步驟繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，準(zhǔn)確度與靈敏度較低[1]。并且，在測(cè)量過(guò)程中，所使用的某些化學(xué)試劑具有毒性，一旦使用不當(dāng)，極易為環(huán)境帶來(lái)污染，為操作者身體健康帶來(lái)影響。離子色譜法是一種新型測(cè)量方法，具有操作簡(jiǎn)單、成本較低、測(cè)量速度較快、準(zhǔn)確度較高等優(yōu)勢(shì)，對(duì)此，文章探討了離子色譜法對(duì)土壤中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的測(cè)量。

1.離子色譜法測(cè)量的準(zhǔn)備工作

在利用離子色譜法測(cè)定土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮含量時(shí)，應(yīng)提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。主要準(zhǔn)備工作有：實(shí)驗(yàn)所用儀器、實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)樣品等的準(zhǔn)備，還有儀器工作條件的營(yíng)造。在離子色譜法應(yīng)用時(shí)，主要采用的儀器有：離子色譜儀，可直接選用我國(guó)Thermo Fisher Scientific科技有限公司研制的ICS-1100型號(hào)儀器；水浴恒溫振蕩器，可選擇上海博訊研制的SHZ-C型號(hào)振蕩器；電子天平，為提高試驗(yàn)精確度，可選擇德國(guó)sartorius公司研發(fā)的BS224S型號(hào)的天平，其的感量達(dá)到了0.1mg。離子色譜法測(cè)量時(shí)，主要采用的試劑有：硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的標(biāo)準(zhǔn)溶液，兩者試劑應(yīng)選擇相同濃度1000mg/L，硝酸鹽氮編號(hào)為GSB04-2839-2011，亞硝酸鹽氮編號(hào)為GSB04-1772-2004；混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，制作方式為：在硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、亞硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別吸取10mL溶液，放在100mL的容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)線，震蕩均勻，最終得出濃度為100mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；硫酸鈉、氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、氫氧化鉀等都選擇優(yōu)級(jí)純?cè)噭?；?shí)驗(yàn)用水，選擇接近極限值18.3MΩ*cm的超純水。土壤樣品，在檢測(cè)區(qū)域采集具有代表性的樣品。

儀器工作條件：色譜柱，應(yīng)選擇250mm*4mm的Dionex IonPac AS19柱；抑制器，應(yīng)選擇連續(xù)自動(dòng)再生膜陰離子抑制器；陰離子淋洗液，可選擇濃度為20mmoL/L的氫氧化鉀；淋洗液流量，應(yīng)保障1.0mL/min的流速；進(jìn)樣體積應(yīng)選擇25μL；檢測(cè)儀器選擇電導(dǎo)檢測(cè)器；樣品檢測(cè)室的溫度應(yīng)保持在30℃。全部遵照上述條件，能夠有效保障離子色譜法測(cè)定結(jié)果的精確度，使實(shí)驗(yàn)人準(zhǔn)確掌握土壤中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量，了解土壤是否污染與污染程度，為后續(xù)土壤治理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[2]。

2.離子色譜法對(duì)土壤中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮含量的測(cè)定

2.1測(cè)定土壤樣品的處理

在離子色譜法測(cè)定時(shí)，土壤樣品的處理非常重要。因硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的測(cè)定是在實(shí)驗(yàn)室中，相關(guān)人員需要提前在測(cè)量范圍內(nèi)的四個(gè)角落與中間位置提取土壤樣品，保障樣品的代表性。在樣品運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室前，應(yīng)做好運(yùn)輸管理，避免二次污染，影響土壤氮含量測(cè)量的精確度。在實(shí)驗(yàn)室中，提取50g新鮮土壤放于容積為500mL的錐形瓶，向瓶中傾倒?jié)舛葹?.01moL/L的氯化鈣溶液250mL，塞緊瓶塞，震蕩搖勻。后將錐形瓶放于恒溫為20℃的水浴振蕩器上，1h后，靜置10min，利用過(guò)濾器取錐形瓶中的濾液30-50mL，放置于離心管，以3000r/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)10min，將濾液離心分離。之后，以0.2μm的濾膜將離心管中的上部清液過(guò)濾，此濾液即為待測(cè)樣品溶液。

2.2繪制標(biāo)準(zhǔn)的工作曲線

在硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別吸取溶液0.0mL，0.2mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，5.0mL，并將其分別放于100mL容量瓶，用超純水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)線，震蕩搖勻后，得出濃度分別為0.00mg/L，0.20mg/L，0.50mg/L，1.00mg/L，2.00mg/L，5.00mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。將一系列的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液與待測(cè)樣品溶液防止在自動(dòng)進(jìn)樣器中，通過(guò)依次進(jìn)樣，得出離子強(qiáng)度譜圖。

2.3浸提劑的選擇

在離子色譜法應(yīng)用時(shí)，浸提劑的選擇非常重要，因鹽類(lèi)浸提劑的浸提效果優(yōu)于去離子水浸提劑的效果，因此，在土壤樣品測(cè)量中，優(yōu)先選擇氯化鈣、氯化鉀、硫酸鈉、氯化鈉等鹽類(lèi)浸提劑。首先，應(yīng)稱(chēng)取適量的氯化鈣、氯化鉀、硫酸鈉、氯化鈉，將其分別配置為濃度0.1moL/L的溶液，在新鮮土壤試樣中提取50g樣品，平行三次后，將其分別加入容積高于250mL的四種溶液中，在恒溫20℃的水浴振蕩器中震蕩1h，離心過(guò)濾后，選擇IonPac AS19柱對(duì)離心液分離，最終得出測(cè)定結(jié)果。土壤樣品中硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 四種不同浸提劑的測(cè)量結(jié)果

浸提劑 硝酸鹽氮mg/kg 亞硝酸鹽氮mg/kg

硫酸鈣 9.35 5.31

氯化鉀 11.23 6.35

氯化鈣 11.32 6.25

氯化鉀 11.10 6.12

由表1數(shù)據(jù)可知，硫酸鈉作為浸提劑，測(cè)定的土壤中硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的含量明顯較低，而其他三種浸提劑所得出的測(cè)定結(jié)果差異較小。而經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證，最終得出：以氯化鈣作為浸提劑所測(cè)定的結(jié)果最為精準(zhǔn)。對(duì)此，在離子色譜法應(yīng)用時(shí)，選擇氯化鈣作為浸提劑。

2.4提取液的濃度選擇

在測(cè)量土壤中的氮元素時(shí)，土壤提取液的濃度直接影響著浸提效果，并且，浸提液的濃度還關(guān)系著離子色譜柱的使用壽命[3]。對(duì)此，試驗(yàn)人員可將氯化鈣制成濃度分別為0.01moL/L，0.02moL/L，0.05moL/L，0.10moL/L，體積為250mL的土壤提取液，在土壤樣品中稱(chēng)取50g新鮮土壤，平行三次后，將土壤分別加入上述四種不同濃度的提取液中，在恒溫為20℃的振蕩器上震蕩1h，通過(guò)離心過(guò)濾后，檢測(cè)溶液中的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的含量，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同濃度的浸提效果

由上圖可知，在氯化鈣的濃度為0.01moL/L時(shí)，浸提效果最佳，對(duì)此，選擇濃度為0.01moL/L的氯化鈣溶液作為提取液，能夠提高離子色譜法測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.5土壤樣品的精密度實(shí)驗(yàn)

在利用離子色譜法對(duì)土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮檢測(cè)時(shí)，應(yīng)選擇新鮮的土壤樣品，依照2.1的土壤樣品處理方式對(duì)新鮮土壤進(jìn)行處理，以上文提到的儀器工作條件進(jìn)行測(cè)量，平行12次后，測(cè)定結(jié)果如下：在土壤樣品溶液中，亞硝酸鹽氮含量分別為：3.21mg/kg，3.16mg/kg，3.22mg/kg，3.18mg/kg，3.37mg/kg，3.32mg/kg，3.15mg/kg，3.16mg/kg，3.22mg/kg，3.27mg/kg，3.28mg/kg，3.22mg/kg，平均值為3.23mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為2.11%。硝酸鹽氮的含量分別為：8.56mg/kg，8.66mg/kg，8.59mg/kg，8.71mg/kg，8.73mg/kg，8.69mg/kg，8.67mg/kg，8.57mg/kg，8.77mg/kg，8.65mg/kg，8.79mg/kg，8.59mg/kg，平均值為8.67mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為0.89%。由測(cè)得的數(shù)據(jù)可知，該種檢測(cè)方式的緊密度較高，較為適用。

2.6加標(biāo)回收試驗(yàn)

為發(fā)揮離子色譜法的作用，可選擇加標(biāo)回收試驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：試驗(yàn)人員選擇新鮮的土壤樣品，將樣品添加進(jìn)不同含量的兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液中，平行檢測(cè)三次后，在上文提到的儀器工作條件下測(cè)量土壤中的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的含量，具體測(cè)量數(shù)據(jù)如下：土壤樣品中亞硝酸鹽氮離子的本底值為3.23mg/kg，添加量為1.00mg/kg，2.00mg/kg，測(cè)定值為4.18mg/kg，5.16mg/kg，回收率為95%，96.5%。土壤樣品中硝酸鹽氮離子的本底值為8.67mg/kg，添加量為2.00mg/kg，5.00mg/kg，測(cè)定值為10.58mg/kg，13.54mg/kg，回收率為95.5%，97.4%。由此可知，樣品加標(biāo)回收率在95%-97.4%之間，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。

3.總結(jié)

總之，離子色譜法的應(yīng)用，能夠快速、準(zhǔn)確測(cè)定土壤中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的含量，且結(jié)果準(zhǔn)確度較高，操作簡(jiǎn)單易行，適宜于土壤樣品的大批量檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]田野. 水中亞硝酸鹽氮三種測(cè)定方法的比較[J]. 食品安全導(dǎo)刊， 2018， 218（27）：158.

[2]陸虎， 王瑩. 離子色譜法測(cè)定水中的亞硝酸鹽氮[J]. 供水技術(shù)， 2015， 9（3）：53-54.

[3]畢建玲. 離子色譜法快速測(cè)定土壤中的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮[J]. 化學(xué)分析計(jì)量， 2018（6）：56-56.