分光光度计测定土壤中硝酸盐方法

土壤中易溶盐的测定一般包括有:Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-,但是近年来由于污染源的增多,尤其是工程上使用杂填土会使土壤中易溶盐全盐量的含量明显增高,只测定八大离子就会出现阴阳离子总和相差太大的问题,而且也使易溶盐全盐量的测定结果偏低,所以,易溶盐含量较高的土壤,除八大离子外,硝酸根含量的测定也非常重要。
 
1  实验与原理
 
1.1 原理
 
酚二磺酸在无水条件下与硝酸盐作用,生成硝基二磺酸酚,在碱性溶液中发生分子重排,生成黄色化合物,在波长 410nm 处,当一束单色光照射待测物质的溶液时,可见光所具有的能量(hf)恰好与待测物质分子中的价电子的能级差相适应(即 ∆E=E2-E1=hf)时,待测物将对该波长的可见光产生选择性的吸收。用 722 型可见分光光度计可以测量和记录其吸收程度。由于在一定条件下,吸光度 A 与待测物质的浓度 C 及吸收地长度 l 的乘积成正比,即 A=K×C×l,所以,在测得吸光度 A 后,可采用标准曲线法进行定量分析。
 
1.2 实验
 
1.2.1 仪器及试剂
 
(1)相关仪器:上海光谱仪器有限公司生产的 722 型可见分光光度计,测量波长范围 325—1000(nm), 1cm 比色皿;布氏漏斗(φ9cm);吸滤瓶;真空泵;磨口瓶(500ml);
(2)药品:硝酸钾(AR)(广州市飞涛化工贸易有限公司);苯酚(AR)(北京宏盛苑化工有限公司);硫酸(AR)(晋江市瑞兴化工贸易有限公司);氨水(AR)( 北京华业寰宇化工有限公司)
(3)试剂以及配制:
 
①硝酸根离子标准溶液(1ml 的溶液中含有 1mg 的 NO3-):称取 0.1631g 于 120—130℃干燥**恒重的硝酸钾,溶于水,定容** 100ml;
   ②酚二磺酸溶液:称取 25g 无色纯结晶苯酚放入 300 ml 锥形瓶中(如药品呈有色,需蒸馏),加入 150ml 浓硫酸,混匀后置于 100℃水浴上加热 6 小时取下冷却,保存于棕色瓶中;
   ③氨水溶液:1+1
 
1.2.2 样品制备
 
风干土样经 2mm 筛后,称量 80.0g(准确** 0.0χg),置于 500ml 的磨口瓶中,按 5:1 的比例加入 400ml 无二氧化碳水,密封,摇匀放置 12—16 小时;
 
布氏漏斗内放置中速定量滤纸,用水润湿后贴在漏斗底部,轻微抽气,并将溶液上层清液倒入玻璃杯中,将剩余小部分悬浊液倒入漏斗中,使均匀分布于底部,过滤,收集滤液于磨口瓶中备用。
 
1.2.3 分析步骤
 
⑴标准曲线的制备:吸取 10.0 ml 硝酸根离子标准溶液于 50ml 烧杯中,在水浴上加热蒸干,取下冷却,加入 1.0 ml 酚二磺酸溶液,使与蒸干残余物充分接触反应,静置 10min,加水 10-20 ml。以氨水溶液中和**溶液的深黄色不再加深为止,再加入 5 ml,移入 100 ml 容量瓶中,稀释**刻度,此溶液 1 ml 含有0.1mg 的 NO3-,分别取含 0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0 及 2.0mg 硝酸根溶液于 50 ml 比色管中,加水稀释**刻度,摇匀。用 722 型分光光度计于 410nm 处测定吸光度;
⑵样品测定:吸取 10.0 ml 滤液于 50 ml 烧杯中,以下按步骤⑴进行;⑶计算:

 
结果与讨论
 
2.1 氯离子的影响
 
氯离子在加入酚二磺酸后,在强酸性溶液中能与硝酸根反应,使测定结果偏低,当氯离子含量超过30 毫克/升时,应加不含硝酸根的硫酸银将氯离子沉淀分离出去。若水样中硝酸根含量很高,取一毫升水样测定时可不必分离氯离子。
 
2.2 亚硝酸盐的影响
 
亚硝酸盐在硫酸作用下生成亚硝酸并进而分解产生一部分硝酸而使测定结果偏高,当样品中亚硝酸盐氮含量超过 0.2 毫克/升时,可用过氧化氢氧化成硝酸盐一并测定,而后从计算结果中减去,计算公式如下:


2.3 铵的影响
 
铵存在时在蒸发过程中会使硝酸铵分解而使测定结果偏低。由于酚二磺酸在无水条件下才与硝酸盐作用,所以待测溶液**蒸干,规范要求于电热板上加热蒸干,通过做实验笔者发现电热板温度不易控制,而温度过高会使测定结果偏低,水浴蒸干温度稳定,对测试结果影响不大。见表 1
 

2.4 铁、铝、钙、镁等离子的影响
 
铁、铝、钙、镁等离子含量高时,加碱后会产生浑浊,测定时水样中加入与总硬度相当量的 EDTA就是为掩蔽这些离子,使其不发生浑浊。
 
2.5 样品制备方法及注意事项
 
所测试样品的制备方法依据规范《土工试验方法》(GB/T50123—1999)此规范要求水土比例为 5:
1,水土比例大小直接影响测定结果,实验表明水土比例增大,NO3-含量增加。浸出液的水土比例不能随意变动,否则分析结果无法比对。浸提或震荡时间加长对分析结果有影响,会使 NO3-含量增加,所以要严格控制时间。
 
3 结论
 
本文总结出影响硝酸根测试质量的因素主要有氯离子含量大于 30 毫克/升的影响,蒸干温度的影响,为保证测试的稳定度,消除氯离子的影响,可以加入氯化钠代替硫酸银降低成本,温度的控制**好使用水浴蒸干,这样就确定了 NO3-的**佳测试条件,从而保证了分析结果的可靠性。