概述：流動注射（FIA）技術已被廣泛應用于很多分析領域，使用流動注射分析儀不僅可以大大提高檢測分析的效率，并且具有檢測精度高、可靠性好、穩定性強等特點，所以在土壤檢測方面同樣具有廣泛的應用。本文采用聚光科技（杭州）股份有限公司下屬子公司北京吉天儀器有限公司（以下簡稱“吉天儀器”）土壤樣品經過批量處理后使用流動注射分析儀進行檢測，根據檢測項目的不同對土壤樣品進行不同方法的樣品處理，本文介紹了使用流動注射分析儀檢測土壤中“氮”和“磷”含量的樣品前處理方法。

一、土壤中全氮的測定（HJ 717-2014）：

　　1.1方法原理：

　　該方法基于改進的貝特洛反應，氨氯化生成一氯胺，一氯胺與水楊酸鹽反應生成5-氨基水楊酸鹽，接下來的氧化和氧化偶合反應生成了綠色的絡合物，該絡合物在660nm有最大吸收峰。

　　1.2試樣的制備：

　　將土壤樣品置于風干盤中，平攤成2~3cm厚的薄層，先剔除植物、昆蟲、石塊等殘體，用鐵錘或瓷質研磨棒壓碎土塊，每天翻動幾次，自然風干。

　　充分混勻風干土壤，采用四分法，一份留存，一份用研磨機研磨至全部通過2mm（10目）土壤篩。取10g~20g過篩后的土壤樣品，研磨至全部通過0.25mm（60目）土壤篩，裝于樣品袋或樣品瓶中。

　　1.3還原劑的制備：

　　將五水合硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃·5H₂O）研磨后過0.25mm（60目）篩，臨用現配。

　　1.4催化劑的配置：

　　將200g 硫酸鉀（K₂SO₄）、6 g 五水合硫酸銅（CuSO₄•5H₂O）和 6 g 二氧化鈦（TiO₂）于玻璃研缽中充分混勻，研細，貯于試劑瓶中保存。

　　1.5樣品處理（HJ717-2014）：

　　稱取適量上述土壤樣品（3.2）0.2000g～1.0000g（含氮約 1mg），精確到0.1mg，放入凱氏氮消解瓶（容積50ml或100ml）中，用少量水（約 0.5ml～1ml）潤濕，再加入4ml 濃硫酸（H₂SO₄），瓶口上蓋小漏斗，轉動凱氏氮消解瓶使其混合均勻，浸泡8小時以上。使用干燥的長頸漏斗將0.5g 還原劑（3.3）加到凱氏氮消解瓶底部，置于消解器（或電熱板）上加熱，待冒煙后停止加熱。冷卻后，加入1.1g 催化劑 (3.4)，搖勻，繼續在消解器（或電熱板）上消煮。消煮時保持微沸狀態，使白煙到達瓶頸 1/3 處回旋，待消煮液和土樣全部變成灰白色稍帶綠色后，表明消解完全，再繼續消煮1h，冷卻。在土壤樣品消煮過程如果不能完全消解，可以冷卻后加幾滴高氯酸后再消煮。

　　注 1：消解時溫度不能超過400℃，以防瓶壁溫度過高而使銨鹽受熱分解，導致氮的損失。

　　1.6樣品處理（非標準方法）：

　　稱取上述土壤樣品1.5g（精確至0.1mg）于50ml的消化管中（每個樣品3次重復），每支消化管中加入2.0g加速劑（m硫酸鉀：m五水合硫酸銅=10：1）和5ml濃硫酸（H₂SO₄），然后將樣品和空白試劑置于遠紅外消解爐消解，直至土壤樣品為藍綠色或灰白色（顏色較淺）。待溶液冷卻后，定容至50ml，搖勻過濾，濾液用于樣品氮含量的測定。

　　1.7應用案例：

　　使用吉天儀器最新全自動流動注射分析儀iFIA7進行土壤中全氮含量測定。

圖1 iFIA7全自動流動注射分析儀-全氮分析通道

　　1.7.1：標準曲線的測定：

表1 土壤中全氮標準曲線

標準樣品濃度（mg/L）	吸光度峰高	吸光度峰面積	回算濃度（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土壤有效態成分分析標準物質全氮的測定：

　　采用中國計量科學研究院的土壤有效態成分分析標準物質（GBW07414，標準值0.094%，不確定度0.005%， GBW07417，標準值0.076%，不確定度0.004%），對方法及儀器進行檢驗，測定結果如下。

表2 土壤有效態成分分析標準物質全氮含量測定結果

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

 

二、土壤中氨氮的測定（HJ 634-2012）：

　　2.1方法原理：

　　氯化鉀溶液提取土壤中的氨氮，在堿性條件下，提取液中的氨離子在有次氯酸根離子存在時與苯酚反應生成藍色靛酚染料，在630 nm波長具有最大吸收峰。在一定濃度范圍內，氨氮濃度與吸光度值符合朗伯-比爾定律。

　　2.2試樣的制備：

　　將采集后的土壤樣品去除雜物，手工或儀器混勻，過樣品篩。在進行手工混合時應戴橡膠手套。過篩后樣品分成兩份，一份用于測定干物質含量，測定方法參見HJ613；另一份用于測定待測組分含量。

　　2.3樣品處理： 

　　稱取40.0g試樣（1.2），放入500ml聚乙烯瓶中，加入200ml氯化鉀溶液（1mol/L），在20±2℃的恒溫水浴振蕩器震蕩提取1h。轉移約60ml提取液于100ml聚乙烯離心管中，在3000r/min的條件下離心分離10min。然后將約10ml上清液轉移至10ml樣品管中。

三、土壤中硝酸鹽氮/亞硝酸鹽氮的測定（HJ 634-2012）：

　　3.1硝酸鹽氮方法原理：

　　氯化鉀溶液提取土壤中的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，提取液通過還原柱，將硝酸鹽氮還原成亞硝酸鹽氮，在酸性條件下，亞硝酸鹽氮與磺胺反應生成重氮鹽，再與鹽酸N-（1萘基）乙二胺偶聯生成紅色染料，在波長543nm處具有最大吸收峰，測定硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮總量。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮總量與亞硝酸鹽氮含量之差即為硝酸鹽氮含量。

　　3.2亞硝酸鹽氮方法原理：

　　氯化鉀溶液提取土壤中的亞硝酸鹽氮，在酸性條件下，亞硝酸鹽氮與磺胺反應生成重氮鹽，再與鹽酸N-（1萘基）乙二胺偶聯生成紅色染料，在波長543nm處具有最大吸收峰。在一定濃度范圍內，亞硝酸鹽氮濃度與吸光度值符合朗伯-比爾定律。

　　3.3試樣的制備：同2.2

　　3.4樣品處理：同2.3

四、土壤中全磷的測定（GB 9837-88）：

　　4.1方法原理：

　　土壤樣品與氫氧化鈉熔融，使土壤中含磷礦物及有機磷化合物全部轉化為可溶性的正磷酸鹽，用水和稀硫酸溶液熔塊，在規定條件下樣品溶液與鉬銻抗顯色劑反應，生成磷鉬藍。

　　4.2樣品的制備：

　　取通過1mm孔徑篩的風干土樣在牛皮紙上鋪上薄層，劃分成許多小方格。用小勺在每個方格中提取出等量土樣（總量不少于20g）與瑪瑙研缽中進一步研磨，是全部通過0.149mm孔徑篩。混勻后裝入磨口瓶中備用。

　　4.3溶樣（樣品處理）：

　　準確稱取風干樣品0.25g（精確到0.1mg）小心放入鎳（或銀）坩堝，切勿粘在壁上。加入無水乙醇3~4，滴潤濕樣品，在樣品上平鋪2g氫氧化鈉（NaOH）。將坩堝（處理大批樣品時暫放入大干燥器中以防潮吸潮）放入高溫電路，升溫。當溫度升至400℃左右時，切斷電源，暫停15min。然后繼續升溫720℃，并保持15min，取出冷卻。加入80℃的水10ml，待熔塊溶解后，將溶液無損失地轉入100ml容量瓶內，同時用3mol/L的硫酸溶液和10ml水多次洗坩堝，洗滌液也一并移入該容量瓶。冷卻，定容。用無磷定性濾紙過濾或離心澄清。同時做空白式樣。

五、土壤中有效磷的測定（HJ 704-2014）：

　　5.1方法原理：

　　用0.5mol/L碳酸氫鈉溶液（pH=8.5）浸提土壤中的有效磷。浸提液中的磷與鉬銻抗顯色劑反應生成磷鉬藍，在波長880nm處測量吸光度。在一定濃度范圍內，磷的含量與吸光度值符合朗伯-比爾定律。

　　5.2干擾和消除：

　　砷(V )、鈮、鉭、鋯、鈦和鉬酸銨產生同主反應類似的雜多酸，砷大于2mg/L干擾測定，1μg砷同0. 35 μg磷相當，當水樣中砷含量超過磷時，應采用硫代硫酸鈉掩蔽。對鈮、鉭、鋯、鈦的影響可通過萃取或加氟化物來避免。硅和鉬酸銨產生同主反應類似的雜多酸，干擾測定，使結果偏高，在微酸性（pH4－6）的條件下，加入酒石酸可消除干擾。鐵含量為20mg/L，使結果偏低5%，在大于30mg/L以上會使鉬藍退色， 可加入過量抗壞血酸抑制。亞硝酸影響鉬蘭顯色，顯色液中亞硝酸鹽達數毫克會使顯色液褪色，可在加入鉬酸銨前加入0.05g氨基磺酸(NH₂SO₃H)以防干擾。六價鉻大于50mg/L有干擾，可用亞硫酸鈉去除。硫化物含量大于2mg/L有干擾，在酸性條件下通氮氣可去除。強氯化劑及鉻酸鹽使生成鉬藍褪色，高亞硝酸鹽也有褪色作用，可在加入鉬酸銨前加入0.05g氨基磺酸(NH₂SO₃H)以防干擾。

　　5.3浸提劑的制備c（NaHCO₃）=0.5mol/L：

　　稱取42.0g碳酸氫鈉溶于約800ml水中，加水稀釋至約990ml，用氫氧化鈉溶液（10%）調節至pH=8.5（用pH計測定），加水定容至1L，溫度控制在25±1℃。貯存于聚乙烯瓶中，該溶液應在4h內使用。

　　注1：浸提劑溫度需控制在25±1℃。具體控制時，最好有1小間恒溫室，冬季除室溫要維持25℃外，還需將去離子水事先加熱至26～27℃后再進行配制。

　　5.4樣品采集與保存：

　　按HJ/T 166的相關規定進行采集和保存土壤樣品。

　　5.5試樣的制備：

　　試樣的制備按NY/T 395-2012《農田土壤環境質量監測技術規范》進行土壤處理和制備。

　　5.6干物質含量的測定：

　　準確稱取適量試樣（5.5），參照HJ 613測定樣品干物質的含量。

　　5.7樣品處理：

　　稱取2.50g試樣（5.5），置于干燥的150ml具塞錐形瓶中，加入50.0ml浸提劑（5.3），塞緊，置于恒溫往復振蕩器上，在25±1℃下以180~200r/min的振蕩頻率振蕩30±1min，立即用無磷濾紙過濾，濾液應當天分析。

　　注2：浸提時最好有1小間恒溫室，冬季應先開啟空調，待室溫達到25℃，且恒溫往復振蕩器內溫度達到25℃后，再打開振蕩器進行振蕩計時。

　　5.8應用案例：

　　使用吉天儀器最新全自動流動注射分析儀iFIA7進行土壤中有效磷含量測定:

　　5.8.1標準曲線的測定：

表3土壤中有效磷工作曲線

標準樣品濃度（µg/L）	吸光度峰高	吸光度峰面積	回算濃度（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

 

圖4土壤中有效磷標準樣品分析圖

圖5土壤中有效磷方法工作曲線

　　5.8.2土壤中有效態成分分析標準物質有效磷的測定：

表4 土壤中有效態成分分析標準物質有效磷含量測定結果

樣品名稱	已知濃度mg/kg	回算濃度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 土壤中有效態成分分析標準物質土壤有效磷加標測定：

表5  土壤中有效磷加標回收率實驗

樣品名稱	樣品濃度（mg/kg）	加標前濃度（mg/kg）	加標濃度（mg/kg）	加標后濃度（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