(西華大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610039)

全氮是沉積物中所有化學(xué)形態(tài)氮的總和，沉積物全氮含量的大小，在一定程度上可反映其向上覆水釋放氮的潛力。目前，沉積物全氮測定方法通常采用開氏消煮-常量蒸餾-納氏試劑光度法(簡稱開氏法)[1-5]，但該法操作繁瑣，測定1個(gè)樣品大約需要40～60 min，不適合分析大批量的樣品。過硫酸鉀消化法[6-9]主要利用過硫酸鉀對(duì)樣品進(jìn)行消解，消解后的樣品利用分光光度法測定硝態(tài)氮的量以反映樣品中全氮含量。消落帶作為一種水陸交替的銜接地帶，在蓄水期間，消落帶土壤淹沒于水體中，具有類似于沉積物的性質(zhì)，因此當(dāng)評(píng)估淹水期間消落帶土壤氮素對(duì)上覆水體的影響時(shí)，就需要采集大量的消落帶土壤樣品進(jìn)行全氮測定。本文以凱氏消煮-常量蒸餾-納氏試劑光度法和過硫酸鉀消化法分別測定消落帶土壤樣品的全氮含量，通過對(duì)比2種測定方法的結(jié)果，分析過硫酸鉀消化法替代開氏消煮-常量蒸餾-納氏試劑光度法的可能性。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)用樣品于2012年6月采集自消落帶土壤樣品，水庫水位下降后，使用洛陽鏟采集表層土(0～20 cm)，在1 m范圍內(nèi)采集4個(gè)不同土樣，混合后用四分法縮分至1 kg左右，放在聚乙烯袋中密封好。樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后采用自然風(fēng)干的方式進(jìn)行干燥，干燥后的樣品采用瓷碾磨器碾磨，過100目不銹鋼篩子，留待分析。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 開氏消煮-常量蒸餾-納氏試劑光度法測定全氮步驟[1-2]

1)土壤樣品的消煮。

取風(fēng)干土壤樣品(100目)1.000 g放入干燥的100 mL開氏瓶中，加入1.1 g混合催化劑(硫酸鉀∶硫酸銅∶硒粉=100∶10∶1)，注入3 mL濃硫酸，搖勻，蓋一小漏斗，在電爐上消煮，待土壤變成灰白帶綠色后，再繼續(xù)消煮40 min，直到?jīng)]有黑色碳粒為止。

2)土壤的常量蒸餾。

將開氏瓶中全部消煮液轉(zhuǎn)入250 mL蒸餾瓶中，用少量蒸餾水洗滌開氏瓶4～5次，總用量不超過80 mL，用100 mL的容量瓶(內(nèi)加10 mL硼酸吸收液)接收餾出液。待蒸餾瓶固定在電爐上時(shí)，用一長頸小漏斗快速加入30 mL 40% NaOH溶液后，立即蓋上蒸餾瓶蓋，開始蒸餾。直到餾出液約80 mL時(shí)，停止蒸餾，用少量蒸餾水沖洗冷凝管及其下端，然后定容至100 mL，搖勻。

3)納氏試劑比色法測定氮含量。

吸取2.0～5.0 mL餾出液于50 mL比色管中，稀釋至標(biāo)線，搖勻，然后加入1 mL酒石酸鉀鈉，1.5 mL納氏試劑, 10 min后在420 nm波長下測定其吸光度，計(jì)算其含量，同時(shí)測定空白值。

1.2.2 過硫酸鉀消化法測定全氮步驟[6-9]

稱取經(jīng)研磨至100目的干燥樣品0.1 g(準(zhǔn)確至0.1 mg)置于消化容器(干燥的50 mL比色管)，加入20 mL消化液(0.24 mol/L NaOH，0.074 mol/L K2S2O8)加蓋搖勻，用紗布扎緊蓋子，放入高壓蒸汽滅菌器中，在135 ℃下高壓消化30 min，冷卻后取出，取上層清液測定硝態(tài)氮，此即為全氮。

2 結(jié)果與討論

2.1 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證2種測定全氮方法的準(zhǔn)確性，本文進(jìn)行了開氏法和過硫酸鉀法測定全氮的回收率實(shí)驗(yàn)(每種測定方法設(shè)4組實(shí)驗(yàn))。在1.000 g土壤樣品中加入1.00 mg的硫酸銨，分別用開氏法和過硫酸鉀消化法測定并計(jì)算全氮含量。表1是2種方法測定硫酸銨回收率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出，這2種方法的回收率相差不大，過硫酸鉀消化法的回收率略高于開氏法，平均回收率為99.6%，2種方法的回收率范圍分別為99.3%～99.9%、99.2%～99.6%，均能有效回收加入的硫酸銨。

表1 開氏法和過硫酸鉀消化法測定硫酸銨的回收率 %

2.2 開氏法和過硫酸鉀消化法測定結(jié)果比較

樣品測定結(jié)果如圖1所示，樣品特征如表2所示，可知采用開氏法測定的全氮，其含量明顯低于使用過硫酸鉀消化法測定的結(jié)果。這主要是因?yàn)橐蚤_氏法測定的全氮，其值一般未包括硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量，而過硫酸鉀消化法由于過硫酸鉀的強(qiáng)氧化性，可將土壤中的氮素全部轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，測定結(jié)果幾乎包括了土壤中所有形態(tài)的氮；所以，以過硫酸鉀消化法測定的全氮含量高于以開氏法測定的全氮含量。由于本文所用的樣品均為三峽庫區(qū)消落帶土壤樣品，而通過2種測試方法比較，開氏法全氮含量明顯低于過硫酸鉀消化法全氮含量，說明消落帶土壤樣品中含有一定量的以硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮形態(tài)存在的氮，而硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮均易溶于水；因此，消落帶土壤存在向上覆水體釋放氮素的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 開氏法和過硫酸鉀消化法測定全氮的結(jié)果

測定方法開氏法過硫酸鉀消化法均值1.051.23范圍0.59～1.790.75～2.05標(biāo)準(zhǔn)偏差0.280.28

2.3 開氏法和過硫酸鉀消化法相關(guān)性比較

由圖1可以簡單看出2種方法測定全氮的變化趨勢，隨著開氏法測定結(jié)果的增大或減少，過硫酸鉀消化法測定結(jié)果也具有類似的規(guī)律性，說明2者具有一定的關(guān)系。為此，本文利用SPSS16.0軟件對(duì)2種方法的測試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖2，可知2種方法測定結(jié)果具有高度的線性正相關(guān)(R=0.928，Sig<0.01)，其回歸公式為

Y=0.9146X-0.0682

(1)

式中：Y為開氏法測定的全氮值；X為過硫酸鉀消化法測定的全氮值。

采用開氏法和過硫酸鉀消化法測定結(jié)果具有較強(qiáng)的可比性。過硫酸鉀消化法測定的全氮含量包含了以硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮形態(tài)存在的氮含量，故其測定結(jié)果更接近于土壤全氮含量真實(shí)值，測定程序也更簡單；因此，在研究三峽水庫消落帶土壤樣品的氮含量特征時(shí)，可以用過硫酸鉀消化法替代開氏法測定土壤全氮含量。

圖2 開氏法和過硫酸鉀消化法測定全氮含量的相關(guān)性

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過2種測定土壤全氮方法的對(duì)比，得出以下結(jié)論。

1) 開氏法和過硫酸鉀消化法測定硫酸銨的回收率值較高，分別為99.4%和99.6%，說明2種方法均可以用來有效測定全氮含量。

2)開氏法測定全氮值低于過硫酸鉀消化法，主要是由于開氏法測定全氮通常不包括硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，而過硫酸鉀消化法測定結(jié)果更接近于全氮真實(shí)值。

3)開氏法測定全氮結(jié)果和過硫酸鉀消化法測定結(jié)果呈顯著性正相關(guān)，2種方法測定結(jié)果具有可比性。過硫酸鉀消化法操作簡單、成本低，能快速完成土壤全氮的測定，而且測定結(jié)果更接近于真實(shí)值；因此，可用于三峽水庫消落帶土壤樣品全氮含量的分析。

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