CN108387540A - 一种土壤中三氮的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤中三氮的检测方法，该检测方法包括以下步骤：S1，制备测量液：S1‑1，土壤处理；选取新鲜的土壤并去除杂物，将土壤混合均匀得到待处理试样，筛选待处理试样得到试样；S1‑2，试样处理；在试样中加入氯化钾溶液得到第一混合物，恒温震荡第一混合物；静置第一混合物进行沉淀，提取上清液得到第二混合物；S1‑3，第二混合物除杂处理；过滤第二混合物得到第三混合物；对第三混合物进行离心处理，得到测量液；S2，测量氨氮；S3，测量亚硝酸盐氮；S4，测量硝酸盐氮；本发明在制备测量液的过程中进行沉淀、过滤和离心处理，减少了测量液中固体杂质的含量，达到了提高测量精确度的效果。

Description

一种土壤中三氮的检测方法

技术领域

本发明涉及土壤中物质检测技术领域，更具体地说，它涉及一种土壤中三氮的检测方法。

背景技术

三氮是土壤中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的统称，三氮的含量检测是土壤污染评定中的重要环节。土壤中的微生物对有机物进行分解时会产生三氮，而三氮会通过降水进入到河流中，最后进入到人体，导致人类健康的破坏。

现有的三氮测量往往采用氯化钾溶液-分光度法。该检测方法的原理是将需要检测的物质置于特定的溶液中形成染料混合物，并检测染料混合物对特定的波长光的吸收度。而检测使用的仪器是分光光度计，分光光度计对检测液体的澄清度要求较高。土壤的提取液中往往存在许多肉眼不可见的微小颗粒和微生物，这些物质会大大影响光的吸收度，导致检测结果出现较大偏差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种土壤中三氮的检测方法，在制备测量液的过程中进行沉淀、过滤和离心处理，减少了测量液中固体杂质的含量，达到了提高测量精确度的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，制备测量液：

S1-1，土壤处理：选取新鲜的土壤，去除土壤中的杂物，并将土壤混合均匀得到松散的待处理试样，筛选待处理试样得到试样；

S1-2，试样处理：试样中加入氯化钾溶液得到第一混合物，对第一混合物进行恒温震荡处理，恒温温度为20±2℃；接着静置第一混合物进行沉淀，并提取上清液得到第二混合物；

S1-3，第二混合物除杂处理：过滤第二混合物，去除第二混合物中的微小颗粒物，得到第三混合物；在3000r/min的条件下对第三混合物进行离心处理，得到测量液；

S2，测量氨氮：

取部分测量液记为第一试料，加入硝普酸钠-苯酚显色剂并充分混合；然后加入二氯异氰尿酸钠显色剂，静置至少5h，测量吸光度；

S3，测量亚硝酸盐氮：

取部分测量液记为第二试料，加入显色剂，待显色后测量吸光度；所述显色剂包括硫胺、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺、浓磷酸；

S4，测量硝酸盐氮：

取部分测量液记为第三试料，对第三试料进行还原，然后加入显色剂，待显色后测量吸光度。

通过上述技术方案，土壤中往往含有石子、树叶等杂质，在选取新鲜的土壤后将这些杂质去除能够减少这些杂质对测量结果的影响。接着进行恒温震荡，有利于第一混合物的混合均匀。恒温温度选取为20±2℃，既减少了在高温时第一混合物中的微生物分解有机物导致测量结果出现误差的情况，也提高了震荡的效果使得土壤中的成分充分溶解。然后对第一混合物进行沉淀后提取上清液得到第二混合物，第一混合物中的固体杂质在自重作用下沉积于底部，使得上清液中的杂质远远少于其余位置的杂质。同时，土壤中的微生物往往附着于固体颗粒上，所以进行沉淀后的上清液中的微生物等杂质的含量也相对较少。接着对第二混合物进行过滤，进一步减少第二混合物中的固体杂质并得到第三混合物。对第三混合物进行离心分离，得到测量液，大大减少了测量液中的微小颗粒和微生物。接下来取测量液对氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮进行测量。其中氨氮的测量在测量吸光度后进行计算分析就可得出氨氮的含量。而硝酸盐氮的含量计算是在得到亚硝酸盐氮的含量的基础上进行的。当第三试料经过还原后，第三试料中的硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮，接着通过吸光度测量转化后的第三试料中亚硝酸盐氮的总量，总量减去之间测得的亚硝酸盐氮的含量即为转化后的硝酸盐氮的含量。

进一步优选为：在所述S1-1的土壤处理中，先对新鲜的土壤经过震动处理，然后去除土壤中的杂物。

通过上述技术方案，震动处理后的土壤中结块的固体变得松散，在不破坏土壤结构的同时达到减小土壤颗粒的效果，方便后面的杂物去除。

进一步优选为：在S1-2的试样处理中，通过吸取的方式分批次提取第一混合物的上清液，且每一次提取前均保持上清液液面静止。

通过上述技术方案，当提取上清液时会对第一混合物下部的沉淀造成影响，从而导致提取出来的上清液中带有部分杂质。采用吸取的方式能够减少对第二混合物中下部沉淀的影响，同时设置分批次吸取得到第二混合物，进一步减少了吸取后第二混合物中杂质的含量。

进一步优选为：在所述S3的测量亚硝酸盐氮中，加入显色剂前，取部分测量液记为初始液，在初始液中加入酚酞，当初始液呈红色时缓慢加入磷酸直至红色消失，然后对初始液进行离心分离得到完成液，取部分完成液为第二试料。

通过上述技术方案，当第二试料呈碱性时，亚硝酸盐氮的稳定性较差，会导致最后的测量结果有偏差，而亚硝酸盐氮在酸性环境下的稳定性较好，通过酚酞显色并加入磷酸进行调节，防止第二试料呈碱性环境而破坏亚硝酸盐氮的稳定性。

进一步优选为：在所述S1-3的第二混合物除杂处理中，第二混合物通过分级过滤装置进行过滤，所述分级过滤装置包括多个依次连通设置分级腔室；位于两端的两个分级腔室上分别设有入料口和出液管，所述出液管上设有启闭阀；每个所述分级腔室均设置有活性炭纤维层。

通过上述技术方案，使用时第二混合物从入料口进入到分级过滤装置内部，使得第二混合物在重力作用下依次经过每一个分级腔室内部的活性炭纤维层的过滤。第二混合物通过活性炭纤维层内部的微型孔洞，自上而下地流动，最后从出液管中输出。其中，活性炭纤维呈布满微孔的纤维状，其对颗粒物和有机物的吸附效果极佳，能够减少测量液中颗粒物和微生物的含量。

进一步优选为：多个所述分级腔室同轴设置，且多个所述分级腔室的截面在入料口向出液管的方向上依次缩小设置。

通过上述技术方案，设置截面逐级缩小的分级腔室，其一能够减缓第二混合物经过分级腔室时的速度，提高过滤效果，其二能够增加第二混合物与活性炭纤维层之间的接触时间和面积。

进一步优选为：多个所述分级腔室的连接处设有弧形导向板，所述弧形导向板与所述分级腔室平滑连接。

通过上述技术方案，使得第二混合物在分级腔室之间的流动更加顺畅，减少第二混合物在流动过程中对分级腔室内壁的冲击，延长分级过滤装置的使用寿命。

进一步优选为：所述活性炭纤维层包括平行设置的底层和面层，所述底层和面层之间设有多层交叉设置的加强层；所述分级腔室上靠近出液管和靠近入料口的位置均设有均化棉层。

通过上述技术方案，对第二混合物进行均化，使得下落的第二混合物均匀地与活性炭纤维层进行接触，增加第二混合物与活性炭纤维层之间的接触面积，提高过滤效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过依次对第二混合物进行沉淀、过滤和离心得到测量液，减少测量液中颗粒物和微生物的含量，提高测量精度。

附图说明

图1是实施例1中的分级过滤装置的结构示意图；

图2是实施例4中的分级过滤装置的结构示意图。

图中，1、分级过滤装置；11、分级腔室；111、弧形导向板；12、入料口；13、出液管；131、启闭阀；2、活性炭纤维层；21、底层；22、面层；23、加强层；3、均化棉层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种土壤中三氮的检测方法，包括以下步骤：

S1，制备测量液：

S1-1，土壤处理：选取新鲜的土壤，通过手动或者机械的方式对土壤经过震动处理，然后人工去除土壤中的杂物，测量者操作时需要佩戴橡胶手套，减少对土壤的二次污染。接着将土壤混合均匀得到松散的待处理试样，通过样品筛筛选待处理试样得到试样。

S1-2，试样处理：称取40g试样放入500ml聚乙烯瓶中，接着加入200ml氯化钾溶液得到第一混合物。将第一混合物放置于恒温水浴震荡机中进行恒温震荡处理，恒温温度为20±2℃，震荡时间为1h。接着静置第一混合物进行沉淀，静置时间为4h-6h。然后通过胶头滴管吸取的方式，分批次提取第一混合物的上清液，每一次均提取少量上清液，减少对第二混合物底部沉淀的影响，且每一次提取前均保持上清液液面静止，提取完毕后得到60ml第二混合物。

S1-3，第二混合物除杂处理：通过分级过滤装置过滤第二混合物，去除第二混合物中的微小颗粒物，得到第三混合物；在3000r/min的条件下对第三混合物进行离心分离，分离时间不少于10min；离心分离完成后提取上方液体得到50ml测量液。

S2，测量氨氮：

取10ml测量液记为第一试料，加入40ml硝普酸钠-苯酚显色剂并充分混合，静置15min；然后加入1ml二氯异氰尿酸钠显色剂，充分混合，在15～35℃条件下静置5h-8h。接着在630mm波长处，测量吸光度，通过计算、分析得到氨氮的含量；

S3，测量亚硝酸盐氮：

取5ml测量液记为初始液，在初始液中加入酚酞，当初始液呈红色时缓慢加入磷酸直至红色消失，然后对初始液进行离心分离得到完成液。取1ml完成液上方的液体为第二试料，在第二试料中加入20ml水并摇匀。接着加入0.2ml显色剂，充分混合，静置60min至90min，在室温下显色后测量波长543mm处的吸光度，通过计算、分析得到亚硝酸盐氮的含量a1。

S4，测量硝酸盐氮：

取1ml测量液记为第三试料，将第三试料通入还原柱中进行还原，还原柱制备方法详见HJ643-2012中的附录C。然后往还原柱中加入10ml浓度为10g/l的氯化铵缓冲溶液，并用50ml比色管收集从还原柱中流出的洗脱液，接着继续往还原柱中加入20ml浓度为10g/l的氯化铵缓冲溶液,并收集从还原柱中流出的液体于之前的比色管中。最后往比色管中加入0.2ml显色剂，充分混合，于543mm波长处测量吸光度，通过计算、分析得到还原后亚硝酸盐氮的总含量a2,则硝酸盐氮的含量即为a1-a2。

其中，在S3的测量亚硝酸盐氮和S4的测量硝酸盐氮中的显色剂通过如下步骤制备而成：

步骤一，制备原材料，在1000ml容量瓶中加入600ml水、200ml浓度为1.71g/ml的弄磷酸和80g磺胺，用水定容后混匀得到磺胺溶液。称取0.4g盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶于100ml水中，混匀后得到盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液。

步骤二，制备显色剂，量取20ml硫胺溶液、20ml盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液、20ml浓度为1.71g/ml的浓磷酸于100ml棕色试剂瓶中，并在4℃下保存。

如图1所示，分级过滤装置1包括多个自上而下依次连通设置分级腔室11，多个分级腔室11同轴设置，且多个分级腔室11的截面自上而下依次缩小设置。每两个相邻的分级腔室11的连接处均设有弧形导向板111，弧形导向板111与分级腔室11平滑连接。

位于顶端的分级腔室11的上方设有顶部开口设置的入料口12；位于底端的的分级腔室11的底部连通有出液管13，出液管13的截面小于底端的分级腔室11的截面，且出液管13上设有启闭阀131。每个分级腔室11均水平设置有活性炭纤维层2，活性炭纤维层2包括平行设置的底层21和面层22，底层21和面层22之间设有多层交叉设置的加强层23。顶部的分级腔室11内的活性炭纤维层2上方以及底部的分级腔室11的活性炭纤维层2的下方均设有均化棉层3。

使用时，先关闭启闭阀131，第二混合物从入料口12进入到分级过滤装置1内部。第二混合物经过位于顶部发均化棉层3的降速和均分后，依次经过每一个分级腔室11内部的活性炭纤维层2的过滤作用，流动到出液管13中。接着打开启闭阀131，使得过滤后的第二混合物从出液管13输出。

实施例2：一种土壤中三氮的检测方法，与实施例1的唯一区别在于S1-1的土壤处理，在不进行震动处理的情况下直接对新鲜土壤进行除杂。

实施例3：一种土壤中三氮的检测方法，与实施例1的唯一区别在于S1-2的试样处理，对第一混合物进行恒温震荡后，静置4-6h，用胶头滴管提取60ml得到第二混合物，每一次提取均连续操作。

实施例4：与实施例1的唯一区别在于，如图2所示，分级过滤装置1包括一个分级腔室11。分级腔室11顶部设置有入料口12，底部设置有出液管13。分级腔室11内设置活性炭纤维层2。

对比例1：一种土壤中三氮的检测方法，与实施例1的唯一区别在于，在S1-2的试样处理中，对第一混合物进行恒温震荡后，不进行静置，直接提取60ml得到第二混合物。

对比例2：一种土壤中三氮的检测方法，与实施例1的唯一区别在于，在S1-3的第二混合物除杂处理中，离心分离后提取第二混合物中部的液体得到50ml测量液。

对比例3：一种土壤中三氮的检测方法，与实施例1的唯一区别在于，在S1-3的第二混合物除杂处理中，将第二混合物作为第三混合物进行离心分离，离心分离完成后提取上方液体得到50ml测量液。

试验：三氮含量检测对比试验。

试验样品：选取实施例1-4作为试验样品1-4，选取对比例1-3作为对照样品1-3，并将试验样品1-4和对照样品1-3依次编号为1-7。

试验方法：试验样品1-4和对照样品1-3中每一组均制备3份50ml测量液测试，每一份50ml测量液均测量得到一组氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值。对三组氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值分别取平均值，作为该样品的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值。根据HJ643-2012中的方法制备3份50ml测量液，测量氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值。将1-7组样品的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值与通过HJ643-2012中的方法测得的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值做差得到含量值之差，以此来确定试验所得样品对测量氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值精确度的影响。

试验结果：第1-7组样品的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值之差如表1所示。

表1.第1-7组样品的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值之差(mg/kg)

通过实施例1和实施例2进行对比可知，在不进行震动处理的情况下直接对新鲜土壤进行除杂处理，会导致氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值偏差变大。其中，由于直接进行除杂会出现细碎的树叶等有机物残留于除杂后的土壤中的情况，而这些有机物中的微生物含量相对较高。所以导致实施例中测得的氨氮含量偏低，而作为微生物分解氨氮产生的产物亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量相对较高。

由实施例1和实施例3对比可得，当连续提取第一混合物得到第二混合物时，测得的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值相对偏低。说明当连续提取会造成提取所得的第二混合物中的杂质含量较实施例1方法得到的结果多，使得测量液对光线的吸收能力下降，导致氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值相对偏低。

由实施例1和对比例1-2对比可得，当不进行静置而直接提取得到第二混合物以及提取第二混合物中部的液体得到的50ml测量液时，测得的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值相对偏低。也就是说，测量液中的杂质含量相对较高，影响了测量液的吸光能力。

由实施例1、实施例4和对比例3对比可知，当使用分级过滤装置对第二混合物进行过滤时，测得的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量值相对未使用分级过滤装置的对比例3中的结果精确。并且实施例1中的分级过滤装置对试验结果的精确度的贡献更大。

在本试验中通过对比可得，当按照本实施1中所述的方法进行测量时，测得的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的精确度是最高的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，制备测量液：

S1-1，土壤处理：选取新鲜的土壤，去除土壤中的杂物，并将土壤混合均匀得到松散的待处理试样，筛选待处理试样得到试样；

S1-2，试样处理：在试样中加入氯化钾溶液得到第一混合物，对第一混合物进行恒温震荡处理，恒温温度为20±2℃；接着静置第一混合物进行沉淀，并提取上清液得到第二混合物；

S1-3，第二混合物除杂处理：过滤第二混合物，去除第二混合物中的微小颗粒物，得到第三混合物；在3000r/min的条件下对第三混合物进行离心处理，得到测量液；

S2，测量氨氮：

取部分测量液记为第一试料，加入硝普酸钠-苯酚显色剂并充分混合；然后加入二氯异氰尿酸钠显色剂，静置至少5h，测量吸光度；

S3，测量亚硝酸盐氮：

取部分测量液记为第二试料，加入显色剂，待显色后测量吸光度；所述显色剂包括硫胺、盐酸N-（1-萘基）-乙二胺、浓磷酸；

S4，测量硝酸盐氮：

取部分测量液记为第三试料，对第三试料进行还原，然后加入显色剂，待显色后测量吸光度。

2.根据权利要求1所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，在所述S1-1的土壤处理中，先对新鲜的土壤经过震动处理，然后去除土壤中的杂物。

3.根据权利要求1所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，在S1-2的试样处理中，通过吸取的方式分批次提取第一混合物的上清液，且每一次提取前均保持上清液液面静止。

4.根据权利要求1所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，在所述S3的测量亚硝酸盐氮中，加入显色剂前，取部分测量液记为初始液，在初始液中加入酚酞，当初始液呈红色时缓慢加入磷酸直至红色消失，然后对初始液进行离心分离得到完成液，取部分完成液为第二试料。

5.根据权利要求1所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，在所述S1-3的第二混合物除杂处理中，第二混合物通过分级过滤装置(1)进行过滤，所述分级过滤装置(1)包括多个依次连通设置分级腔室(11)；位于两端的两个分级腔室(11)上分别设有入料口(12)和出液管(13)，所述出液管(13)上设有启闭阀(131)；每个所述分级腔室(11)均设置有活性炭纤维层(2)。

6.根据权利要求5所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，多个所述分级腔室(11)同轴设置，且多个所述分级腔室(11)的截面在入料口(12)向出液管(13)的方向上依次缩小设置。

7.根据权利要求6所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，多个所述分级腔室(11)的连接处设有弧形导向板(111)，所述弧形导向板(111)与所述分级腔室(11)平滑连接。

8.根据权利要求5所述的一种土壤中三氮的检测方法，其特征在于，所述活性炭纤维层(2)包括平行设置的底层(21)和面层(22)，所述底层(21)和面层(22)之间设有多层交叉设置的加强层(23)；所述分级腔室(11)上靠近出液管(13)和靠近入料口(12)的位置均设有均化棉层(3)。