凱氏定氮儀用于土壤陽離子交換量測定

1 前言

陽離子交換量的大小，可以作為評價土壤保水保肥能力的指標，是改良土壤和合理施肥的重要依據之一。土壤的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質所決定，由有機質的交換基與無機質的交換基所構成，前者主要是腐殖質酸，后者主要是粘土礦物。它們在土壤中互相結合著，形成了復雜的有機無機膠質復合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基(K+、Na+、Ca+、Mg+)和水解性酸，兩者的總和即為陽離子交換量。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中陽離子起等量交換作用。

2 實驗部分

2.1實驗原理

依據《森林土壤陽離子交換量的測定》（LYT 1243-1999）。用1mol/L的乙酸銨溶液反復處理土壤，使土壤成為銨離子飽和土，過量的乙酸銨用95%乙醇洗去，然后加氧化鎂，用定氮蒸餾的方法進行蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，以標準酸液滴定，根據銨離子的量計算土壤陽離子交換量。

2.2儀器與試劑

2.2.1  K1160全自動凱氏定氮儀(濟南海能儀器股份有限公司)。

2.2.2  離心機

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，標準滴定液。

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。

必要時用1:1氨水或乙酸調節至PH7.0，然后定容至1L。

2.2.7  95%乙醇溶液

2.2.8  液體石蠟（化學純）

2.2.9  氧化鎂：將氧化鎂放入鎳蒸發皿內，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氯化銨溶于無二氧化碳水中，加入新開瓶中濃

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K和1.0g萘酚率與100g一同研磨勻，

越細越好，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，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實驗過程

2.3.1樣品制備：稱取通過1mm篩孔的風干土樣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，在加入乙酸銨溶液至總體積約60ml，并充分攪拌均勻，然后用乙酸銨溶液洗凈橡皮玻棒，溶液收入離心管內。

將離心管用乙酸銨溶液使之質量平衡，粗配平。平衡好的離心管對稱放入離心機中，離心3-5min，轉速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，直到浸出液中無鈣離子反應為止（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，如呈藍色，表示無鈣離子：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，再加乙醇約至60ml，用橡皮玻璃棒充分攪拌均勻，以便洗去土粒表面多余的乙酸銨，切不可有小土團存在、然后將離心管用乙醇使之質量平衡，粗配平，并對稱放入離心機中，離心3-5min，轉速3000r/min，棄去乙醇溶液。如此反復用乙醇洗2-3次，直至后一次乙醇清液中無銨離子為止（檢查銨離子：取乙醇清液，立即加一滴納氏試劑，如無黃色，表示無銨離子）。

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壁，使全部土樣轉入消化管中，洗入水的體積應控制在50-80ml。

2.3.3測試：消化管內加入2ml液體石蠟和1g左右氧化鎂。立即把消化管

裝在儀器上,設置程序如下：

稀釋水： 0ml

硼酸：   25ml

堿：     0ml

蒸餾時間：5min

每份土樣做不少于兩次的平行的測定。同時做試驗。

2.3.4 儀器自動滴定并給出滴定體積。

3.結果計算：

式中:CEC: 陽離子交換量,cmol(+)/kg;

C:   鹽酸標準溶液的濃度，mol/L ;

V:   鹽酸標準溶液的用量，mL ;

V₀:  試驗鹽酸標準溶液的用量,mL ;

m₁:  風干土樣質量，g ;

K_2:    將風干土換算成烘干土的水分換算系數;

10:  將mmol換算成cmol 的倍數。

注意事項

1如沒有離心機也可改用淋洗法。

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。如溶液呈藍色，表示無鈣離子；如呈紅色，表示有鈣離子，還要用乙酸銨繼續浸提。