凱氏定氮儀用于土壤陽(yáng)離子交換量測(cè)定

1 前言

陽(yáng)離子交換量的大小，可以作為評(píng)價(jià)土壤保水保肥能力的指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一。土壤的陽(yáng)離子交換性能是由土壤膠體表面性質(zhì)所決定，由有機(jī)質(zhì)的交換基與無(wú)機(jī)質(zhì)的交換基所構(gòu)成，前者主要是腐殖質(zhì)酸，后者主要是粘土礦物。它們?cè)谕寥乐谢ハ嘟Y(jié)合著，形成了復(fù)雜的有機(jī)無(wú)機(jī)膠質(zhì)復(fù)合體，所能吸收的陽(yáng)離子總量包括交換性鹽基(K+、Na+、Ca+、Mg+)和水解性酸，兩者的總和即為陽(yáng)離子交換量。其交換過(guò)程是土壤固相陽(yáng)離子與溶液中陽(yáng)離子起等量交換作用。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)原理

依據(jù)《森林土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定》（LYT 1243-1999）。用1mol/L的乙酸銨溶液反復(fù)處理土壤，使土壤成為銨離子飽和土，過(guò)量的乙酸銨用95%乙醇洗去，然后加氧化鎂，用定氮蒸餾的方法進(jìn)行蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，以標(biāo)準(zhǔn)酸液滴定，根據(jù)銨離子的量計(jì)算土壤陽(yáng)離子交換量。

2.2儀器與試劑

2.2.1  K1160全自動(dòng)凱氏定氮儀(濟(jì)南海能儀器股份有限公司)。

2.2.2  離心機(jī)

2.2.3  離心管

2.2.4  分析天平

2.2.5  鹽酸 分析純，c(HCL)=0.1mol/L，標(biāo)準(zhǔn)滴定液。

2.2.6  1mol/L乙酸銨溶液：稱取77.09g乙酸銨，用水溶解并稀釋至近1L。

必要時(shí)用1:1氨水或乙酸調(diào)節(jié)至PH7.0，然后定容至1L。

2.2.7  95%乙醇溶液

2.2.8  液體石蠟（化學(xué)純）

2.2.9  氧化鎂：將氧化鎂放入鎳蒸發(fā)皿內(nèi)，在500~600℃馬福爐中灼燒

30min,冷卻后貯藏在密閉的玻璃 器皿中。

2.2.10 20g/L硼酸溶液：20g硼酸溶于1L無(wú)二氧化碳蒸餾水。

2.2.11 溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑 0.099 g 溴甲酚綠和 0.066 g 甲基

紅于瑪瑙研缽中，加少量乙醇，研磨至指示劑溶解為止，后

加乙醇至 100 ml。

2.2.12 pH緩沖溶液：67.5g氯化銨溶于無(wú)二氧化碳水中，加入新開(kāi)瓶中濃

氨水570ml，用水稀釋至1L，貯存于塑料瓶中，并注意防止吸收空

氣中的二氧化碳。

2.2.13 K-B指示劑：0.5g酸性鉻藍(lán)K和1.0g萘酚率與100g一同研磨勻，

越細(xì)越好，貯于棕色瓶中。

2.2.14 納氏試劑：134g氫氧化鉀溶于460ml水中，20g碘化鉀溶于50ml水

中加入約32g，使溶液至飽和狀態(tài)，然后將兩溶液混合即成。

2.2.15 1mol/L氯化銨溶液：53.5g氯化銨溶于水中，并定容至1L。

2.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.3.1樣品制備：稱取通過(guò)1mm篩孔的風(fēng)干土樣2.00g，放入100ml離心管中沿壁加入少量1mol/L乙酸銨溶液，用橡皮頭玻璃攪拌土樣，使其成為均勻的泥漿狀態(tài)，在加入乙酸銨溶液至總體積約60ml，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓笥靡宜徜@溶液洗凈橡皮玻棒，溶液收入離心管內(nèi)。

將離心管用乙酸銨溶液使之質(zhì)量平衡，粗配平。平衡好的離心管對(duì)稱放入離心機(jī)中，離心3-5min，轉(zhuǎn)速3000r/min。每次離心后的清液收集在250ml容量瓶中，如此用乙酸銨溶液處理2-3次，直到浸出液中無(wú)鈣離子反應(yīng)為止（檢查鈣離子：取浸出液5ml，放在試管中，加pH10緩沖溶液1ml，再加入少許K-B指示劑，如呈藍(lán)色，表示無(wú)鈣離子：如呈紫紅色，表示有鈣離子）。后用乙酸銨溶液定容，保留離心清液用于測(cè)定交換性鹽基。

2.3.2清洗：往載土的離心管中加入少量95%的乙醇，用橡皮玻璃棒攪拌土樣，使其成為泥漿狀態(tài)，再加乙醇約至60ml，用橡皮玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆颍员阆慈ネ亮１砻娑嘤嗟囊宜徜@，切不可有小土團(tuán)存在、然后將離心管用乙醇使之質(zhì)量平衡，粗配平，并對(duì)稱放入離心機(jī)中，離心3-5min，轉(zhuǎn)速3000r/min，棄去乙醇溶液。如此反復(fù)用乙醇洗2-3次，直至后一次乙醇清液中無(wú)銨離子為止（檢查銨離子：取乙醇清液，立即加一滴納氏試劑，如無(wú)黃色，表示無(wú)銨離子）。

洗去多余的銨離子后，先用水沖洗離心管外壁，再往離心管中加入少量水，并攪拌成糊狀，再用水將泥漿洗入消化管中，并用橡皮玻璃棒擦洗離心管內(nèi)壁，使全部土樣轉(zhuǎn)入消化管中，洗入水的體積應(yīng)控制在50-80ml。

2.3.3測(cè)試：消化管內(nèi)加入2ml液體石蠟和1g左右氧化鎂。立即把消化管

裝在儀器上,設(shè)置程序如下：

稀釋水： 0ml

硼酸：   25ml

堿：     0ml

蒸餾時(shí)間：5min

每份土樣做不少于兩次的平行的測(cè)定。同時(shí)做試驗(yàn)。

2.3.4 儀器自動(dòng)滴定并給出滴定體積。

3.結(jié)果計(jì)算：

式中:CEC: 陽(yáng)離子交換量,cmol(+)/kg;

C:   鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L ;

V:   鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，mL ;

V₀:  試驗(yàn)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量,mL ;

m₁:  風(fēng)干土樣質(zhì)量，g ;

K_2:    將風(fēng)干土換算成烘干土的水分換算系數(shù);

10:  將mmol換算成cmol 的倍數(shù)。

注意事項(xiàng)

1如沒(méi)有離心機(jī)也可改用淋洗法。

2檢查鈣離子的方法：取后一次乙酸銨浸出液5 ml  放在試管中，加pH10  緩沖液1ml，加少許K-B指示劑。如溶液呈藍(lán)色，表示無(wú)鈣離子；如呈紅色，表示有鈣離子，還要用乙酸銨繼續(xù)浸提。