譚 飛，馮麗瓊，金曉峰

(云南省有色地質(zhì)局地球物理化學(xué)勘查院測(cè)試中心，云南昆明 650000)

生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、公益性的地質(zhì)調(diào)查工作，調(diào)查任務(wù)是全方位的，只測(cè)定元素總量不能滿(mǎn)足要求，還要分析元素的各種賦存形式，即形態(tài)分析，才能可靠評(píng)價(jià)痕量元素對(duì)環(huán)境和生態(tài)體系的影響[1]。土壤水解性氮便是形態(tài)分析中的一項(xiàng)，包括銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和部分有機(jī)物中易水解的氨基酸氮、酰胺以及易水解蛋白質(zhì)氮[2]。其含量能夠表明土壤供氮水平，是土壤化驗(yàn)分析中最關(guān)鍵的一項(xiàng)，同時(shí)精確分析水解性氮含量能更好的為測(cè)土配方施肥工作提供可靠的有效數(shù)據(jù)[3]，為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供有力保障。

本文選用PE材質(zhì)制成，標(biāo)注耐熱性強(qiáng)的自粘性保鮮膜進(jìn)行試驗(yàn)。市面售賣(mài)的保鮮膜有PE(聚乙烯)膜、PVDC(聚偏二氯乙烯)膜、PVC(聚氯乙烯)膜，其中PE膜和PVDC膜無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，PVDC膜耐熱溫度最高(140℃)，但價(jià)格高，PVC膜安全性較差，二者均不做選擇[4]。PE膜耐熱溫度為110℃，密封性較好，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)受溫度影響較小[5]，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)中拉平包裹擴(kuò)散皿外室并與邊沿緊密貼合的條件，從經(jīng)濟(jì)實(shí)惠與保鮮膜性能兩方面綜合考慮，PE保鮮膜最合適。

1 試劑配制、標(biāo)定及儀器

1.1 試 劑

(1)0.1mol/L/1.8mol/L和1.2mol/L氫氧化鈉溶液分別稱(chēng)取4g/72g/48g氫氧化鈉溶于水，定容于1L。

(2)稱(chēng)取磨細(xì)并通過(guò)0.25mm篩孔的硫酸亞鐵50.0g及10.0g鋅粉混勻，貯存于棕色瓶中。

(3)0.01mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸取8.4mL濃鹽酸用水定容至1L，該鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度約0.1mol/L，量取100mL0.1mol/L上述鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水定容至1L。

(4)0.1mol/L硼砂標(biāo)準(zhǔn)溶液

準(zhǔn)確稱(chēng)取9.534g硼砂溶于水，移入500mL容量瓶中，用水定容至刻度，搖勻，該溶液為0.1mol/L硼砂溶液。將0.1mol/L硼砂溶液準(zhǔn)確稀釋5倍，此溶液為0.02mol/L。

(5)甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑

稱(chēng)取0.50g溴甲酚綠及0.1g甲基紅于瑪瑙研缽中研細(xì)，用少量95%乙醇研磨至全部溶解，用95%乙醇定容于100mL，該指示劑貯存期不超過(guò)2個(gè)月。

(6)硼酸-指示劑溶液

稱(chēng)取10.0g硼酸溶于1L水中。使用前每升硼酸溶液中加5mL甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，并用0.1mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)至紅紫色(pH值約4.5)。此溶液放置時(shí)間不宜超過(guò)一周，如使用過(guò)程中pH值有變化，需隨時(shí)用稀酸或稀堿調(diào)節(jié)。

1.2 0.01mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定

吸取10.0mL 0.02mol/L硼砂溶液于100mL錐形瓶中，加入1滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)樽霞t色為終點(diǎn)。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3 儀 器

儀器名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)性能狀況(計(jì)量/校準(zhǔn)狀態(tài)、量程、靈敏度等)數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱101A-2ES儀器校準(zhǔn)、檢定合格且在有效期內(nèi)

2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)稱(chēng)取過(guò)2mm篩的風(fēng)干土樣1.00g～2.00g(精確至0.01g))均勻地平鋪于擴(kuò)散皿外室，在土壤外室內(nèi)加1g鋅-硫酸亞鐵還原劑平鋪土壤上(若為潛育土壤不需加還原劑)。同樣做試劑空白作參比。

(2)加3.0mL20g/L硼酸-指示劑溶液于擴(kuò)散皿內(nèi)室。保鮮膜覆蓋在擴(kuò)散皿上，毛玻璃壓住保鮮膜，露出一條狹縫，在此缺口加入10.0mL1.8mol/L氫氧化鈉于擴(kuò)散皿的外室，立即用保鮮膜密封，需與擴(kuò)散皿邊沿緊密貼合保證不漏氣。水平地輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿，使外室溶液與土樣充分混合。放在恒溫箱中，于40℃保溫24h，在此期間應(yīng)間歇地水平輕輕轉(zhuǎn)到3次。

(3)用0.01mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定內(nèi)室硼酸中吸收的氨量，顏色由藍(lán)變紫紅，即達(dá)終點(diǎn)。滴定時(shí)應(yīng)用細(xì)玻璃棒攪動(dòng)內(nèi)室溶液，不宜搖動(dòng)擴(kuò)散皿，以免溢出，接近終點(diǎn)時(shí)可用玻璃棒少沾滴定管尖端的標(biāo)準(zhǔn)酸溶液，以防滴過(guò)終點(diǎn)。在樣品測(cè)定同時(shí)進(jìn)行試劑空白和標(biāo)準(zhǔn)土樣的測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果計(jì)算

式中：

WN-水解性氮含量，單位為毫克每千克(mg/kg)；

V-滴定樣品所用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，單位為毫升(mL)；

V0-滴定空白所用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，單位為毫升(mL)；

c-鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L)；

m-風(fēng)干土樣質(zhì)量，單位為克(g)

k-由風(fēng)干土樣換算成烘干土樣的水分換算系數(shù)；

14-氮原子的摩爾質(zhì)量，單位為毫克每毫摩爾(mg/mol)。

3.2 準(zhǔn)確度

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07493、GBW07496平行測(cè)定12次，由表1結(jié)果可見(jiàn)，兩個(gè)實(shí)測(cè)標(biāo)樣與推薦值絕對(duì)差均在不確定度范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%的常規(guī)要求。

表1 方法的準(zhǔn)確度

3.3 精密度

對(duì)樣品RT21-1854、RT21-1868平行測(cè)定12次，由表2結(jié)果可見(jiàn)，兩個(gè)樣品試驗(yàn)結(jié)果的最大值與最小值絕對(duì)差值均在測(cè)定值200mg/Kg～50mg/Kg對(duì)應(yīng)允許偏差(絕對(duì)偏差)10mg/Kg～2.5mg/Kg范圍內(nèi)。

表2 方法的精密度

3.4 擴(kuò)散時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

對(duì)樣品RT21-1854、RT21-1868進(jìn)行相同溫度(40℃)不同擴(kuò)散時(shí)間多次平行試驗(yàn)由表3可看出，RT21-1854含量相對(duì)較低，在擴(kuò)散時(shí)間為12h時(shí)所測(cè)結(jié)果絕對(duì)差已在允許偏差范圍內(nèi)，但RT21-1868已超出允許偏差范圍。兩個(gè)試驗(yàn)樣品測(cè)試結(jié)果絕對(duì)差值隨擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)，絕對(duì)差值在減小，擴(kuò)散時(shí)間18h、24h時(shí)絕對(duì)差值均小于允許偏差下限2.5mg/Kg。擴(kuò)散時(shí)間18h時(shí)樣品中水解性氮已堿解完全，擴(kuò)散時(shí)間增長(zhǎng)到24h對(duì)測(cè)試結(jié)果并無(wú)影響。LY/T1228-2015[6]森林土壤氮的測(cè)定中水解性氮的測(cè)定中擴(kuò)散溫度為40℃，擴(kuò)散時(shí)間24h僅是水解性氮作為相對(duì)同一的指標(biāo)[7]。當(dāng)樣品含量較高時(shí)僅擴(kuò)散24h有可能結(jié)果偏低，需測(cè)定兩個(gè)不同擴(kuò)散時(shí)間的結(jié)果，若平行性較差，超出允許偏差范圍，需延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間再測(cè)，保證兩次分析結(jié)果在允許偏差范圍內(nèi)，此時(shí)的分析結(jié)果較接近其真實(shí)的水解性氮含量。

表3 相同擴(kuò)散溫度不同擴(kuò)散時(shí)間結(jié)果比對(duì)

3.5 擴(kuò)散溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

對(duì)樣品RT21-1854、RT21-1868進(jìn)行相同時(shí)間(24h)不同擴(kuò)散溫度多次平行試驗(yàn)，表4中擴(kuò)散溫度38℃和42℃對(duì)應(yīng)分析結(jié)果與40℃所測(cè)得結(jié)果都很接近，45℃時(shí)分析結(jié)果均已超出允許偏差范圍，35℃時(shí)含量較低樣品影響不大，含量較高樣品就會(huì)出現(xiàn)堿解不完全，分析結(jié)果偏低，延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間也可以達(dá)到堿解完成，但是會(huì)造成分析效率低下，故不采用該擴(kuò)散溫度進(jìn)行樣品分析。

表4 相同擴(kuò)散時(shí)間不同擴(kuò)散溫度結(jié)果比對(duì)

4 誤差控制

土樣與還原劑混合均勻(用玻棒攪勻)，并均勻平鋪在擴(kuò)散皿外室，檢查有無(wú)樣品和還原劑混勻平鋪過(guò)程中落入內(nèi)室。如果沒(méi)混勻或是在擴(kuò)散皿中分布不均勻會(huì)造成堿解不完全，測(cè)試結(jié)果偏低，內(nèi)室被樣品落入污染結(jié)果會(huì)偏高。采用涂堿性膠密封過(guò)程中涂堿性膠液及加氫氧化鈉均有可能造成誤差。堿性膠液涂少易漏氣造成分析結(jié)果偏低，涂多了會(huì)有大量堿性膠附著在毛玻片上，恒溫堿解過(guò)程中溶入形成的水汽中滴落入內(nèi)室造成結(jié)果偏高。采用PE保鮮膜密封只需注意加氫氧化鈉不要觸碰到保鮮膜及擴(kuò)散皿外沿。水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)幅度盡量小，避免外室溶液及樣品沾到保鮮膜或毛玻片上隨著水汽滴入內(nèi)室造成結(jié)果偏高。采用5mL微量滴定管，減小讀數(shù)誤差，滴定時(shí)滴定管內(nèi)不能有氣泡，用玻棒攪動(dòng)內(nèi)室溶液，切勿搖動(dòng)擴(kuò)散皿導(dǎo)致溶液溢出，造成實(shí)驗(yàn)失敗。接近終點(diǎn)時(shí)可用玻棒沾下滴定管尖的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液?？瞻着c樣品測(cè)定同時(shí)進(jìn)行。硼酸溶液放置時(shí)間不宜超過(guò)一周，若pH值發(fā)生變化，需隨時(shí)用稀酸或稀堿調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

采用本方法對(duì)兩個(gè)國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品分別平行測(cè)定12份，平均值與推薦值絕對(duì)差均在不確定度范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%的常規(guī)要求。兩個(gè)試驗(yàn)樣品結(jié)果的最大值與最小值絕對(duì)差值均在方法規(guī)定允許偏差范圍內(nèi)。對(duì)同一擴(kuò)散溫度不同擴(kuò)散時(shí)間試驗(yàn)，含量較低樣品完全堿解需要時(shí)間相對(duì)較短，堿解完全后擴(kuò)散時(shí)間增長(zhǎng)對(duì)其并無(wú)影響。當(dāng)樣品含量較高時(shí)需測(cè)定兩個(gè)不同擴(kuò)散時(shí)間的結(jié)果，保證兩次分析結(jié)果在允許偏差范圍內(nèi)。同一擴(kuò)散時(shí)間不同擴(kuò)散溫度時(shí)溫度在40±2℃時(shí)結(jié)果相對(duì)較穩(wěn)定。該方法操作簡(jiǎn)便，大批土樣的分析速度快，有效避免涂堿性膠液引入的誤差，結(jié)果的再現(xiàn)性較好。