氮的测定determination of nitrogen

对土壤、植物和肥料等样品中的氮进行定量分析的过程。
土壤中氮的测定 主要测定项目是土壤全氮量和有效氮含量。有时还需测定土壤速效氮、土壤铵态氮(NH4-N)和土壤硝态氮(NO3-N)含量。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基础肥力，土壤有效氮含量能反映土壤近期内氮素的供应情况。它与农作物生长关系密切。因此，土壤氮的测定是重要的常规分析项目之一。
土壤全氮的测定 有干烧法和湿烧法两类。干烧法是1831年杜马(Dumas)创设的，又称为杜氏法。该法测定的氮较为完全，但费时，操作复杂，需要专门的仪器。湿烧法就是常用的凯氏法。是1883年丹麦人J.凯道尔(Kjeldahl)始用。此法设备简单易得，结果稳定，准确度高，适用于常规分析。但凯氏法消煮时间长，后人进行了许多改进：❶用更有效的催化剂如K₂SO₄—CuSO₄—Se等缩短消煮时间；
❷改进了氨的蒸馏和测定方法，现在一般均用半微量凯氏法，可以省时和节省试剂。另外还有用凯氏法原理组装的自动定氮仪法。
半微量凯氏法 土壤中的含氮有机化合物，在催化剂的参与下，用浓硫酸消煮分解，使其中所含的氮转化为氨，与硫酸结合生成硫酸铵，然后加碱蒸馏，使氨吸收在硼酸溶液中，用标准酸滴定之。凯氏法测定的是有机态氮和铵态氮，不包括硝态氮。如果某些土壤、植物或有机肥料样品含较高的硝态氮时，则需改用H₂SO₄-水杨酸消煮法。先使硝态氮与水杨酸生成硝基水杨酸；再用Na₂S₂O₃或Zn粒使硝基水杨酸还原为氨基水杨酸，然后进行凯氏法测定(图1)。

图1 半微量蒸馏装置

1.蒸馏瓶；2.冷凝器；3.承受瓶；4.分水筒；5.蒸气发生器；6.加碱小漏斗；7、8、9.螺旋夹子；10.开关

扩散法 用扩散皿(即Conwag皿)进行。扩散皿分为内外两室(图2)，外室盛放消化液，内室盛硼酸溶液；加碱液于外室后，立即密封，使氨扩散被吸收在硼酸中，最后用酸滴定。扩散法的准确度和精密度与蒸馏法相似，但扩散法设备简单，试剂用量少，操作方便，适于大批量样品分析。

图2 微量扩散皿

(a)横断面图；(b)平面图

土壤有效氮的测定 一般分为生物方法和化学方法。生物培养法又可分为好气培养和厌气培养两种。操作手续均较繁，但测出的结果与作物吸收氮量和作物产量之间有较高的相关性。已被用来作为标准法以检验化学提取法。化学方法则快速简便，比较受人欢迎，但化学试剂不像微生物那样有选择性地释放土壤中某部分的有效氮，因此只能用化学模拟估计土壤有效氮的供应。化学测定方法有酸水解法（用丘林法测定水解氮），碱水解法两种。碱水解法又可分为碱解扩散法和碱解蒸馏法。以碱解扩散法较为理想。即应用扩散皿，以1摩尔/升或1.2摩尔/升NaOH进行碱解，它不仅能测出土壤中氮的供应强度，也能看出氮的供应容量和释放效率。
土壤速效氮的测定 常采用Zn-FeSO₄在碱性介质中还原NO₃-N成NH₄-N，使还原和蒸馏过程同时进行。土壤铵态氮的测定，有直接蒸馏法和浸提后测定法。多用2摩尔/升KCl溶液浸出土壤中NH⁺⁴，然后可选用蒸馏、比色或氨电极等方法测定。土壤硝态氮的测定，先用水或中性盐溶液提取(以饱和CaSO₄溶液最为简便和有效)，然后用酚二磺酸比色法，还原蒸馏法，硝酸根电极法，流动注射分析和紫外分光光度等方法测定。此外，还有同位素测定法，由于同位素15N的生产成本高，测定用的质谱仪价格贵，操作技术要求高等因素限制了它的广泛应用。
植物中氮的测定 也可采用凯氏法。H₂SO₄-混合加速剂消煮-蒸馏法被公认为是定氮的标准法。鉴于植物组织中的有机氮比较容易转化为铵态氮，故多采用氧化剂H₂SO₄ H₂O₂消煮方法。该法的优点是样品经 一次消煮可以同时测定氮、磷、钾，但不包括硝态氮。对于某些含硝态氮量较高的植物样品必须将硝态氮还原后用H2SO4—混合加速剂法消煮。H₂SO₄—H₂O₂消化液中氮的测定，可以用靛酚蓝比色法、扩散法、蒸馏法等。
靛酚蓝比色法是消化液中的氮在pH值为10.5～11.7之间的碱性条件下与次氯酸盐和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚蓝。亚硝酰铁氰化钠是此反应的催化剂，干扰的金属离子可用EDTA等螯合剂掩蔽。
肥料中氮的测定 化学肥料在 一般情况下是不再需要分析其养分含量的。但是，在运输和贮存过程中可能因标签失落或混淆、变质；有些厂因受到原料来源和技术设备条件所限制，化肥的成分和含量亦可能变动较大，又每年要进出口大量化肥，对其养分含量的分析测定是很重要的。有机肥料种类多，成分复杂，养分含量的差别很大。测定有机肥料的含氮量，不仅可以计算肥料的用量，而且能说明有机肥料在积制过程中养分的变化。
氮素化学肥料中氮的测定 可以通过一定的化学处理，把各种形态的氮素转化为铵态氮进行测定。一般铵态氮素化肥都可以用甲醛法、中和法或蒸馏法测定其含氮量。蒸馏法结果准确可靠，是测定氮的标准方法；甲醛法操作简便快速，已被列为硫酸铵、硝酸铵、氯化铵和尿素等化肥含氮量分析的国家标准和部颁标准；中和法更为方便快速，被列为氨水、碳酸氢铵等化肥含氮量分析的部颁标准方法。
甲醛法 用于铵态氮肥中氮的测定。将肥料溶液中和后，其中的铵离子与甲醛作用，生成六亚甲基四胺和等量的酸，用标准NaOH溶液滴定，即可间接计算出氮肥中的含氮量。如果是硝酸铵氮肥，同样按此法进行分析，只是其测定结果应乘2。
Zn-FeSO₄还原—蒸馏法 用于硝态氮肥中氮的测定。一般可利用强还原剂在酸性或强碱性介质中还原硝态氮为氨后，用蒸馏法测定含氮量。应用的还原剂有达氏合金(50%铜，45%铝，5%锌)，铁粉+锌粉，锌粉+硫酸亚铁等。还有应用紫外光度法直接测定硝态氮肥中的含氮量，亦可取得较好的效果。
H₂SO₄消煮—甲醛法 用于尿素中氮的测定。尿素中酰胺态氮经浓H₂SO₄加热分解，生成铵盐。多余的H₂SO₄被中和后，可选用甲醛法或蒸馏法测定其含氮量。
H₂SO₄消煮—蒸馏法 用于石灰氮中氮的测定。一般用凯氏法消煮、蒸馏，测定其总氮量。也可用硝酸银容量法，直接测定其氰氨态氮量。
有机肥料中氮的测定 包括全氮和速效氮的测定。速效氮含量的高低是衡量有机肥料腐熟程度和品质优劣的标志，同时也是有机肥料与氮素化肥配合施用的依据。
全氮的测定 有机肥料除含有机氮、铵态氮外，还含有较多的硝态氮，测定全氮时必须包括硝态氮(见土壤全氮的测定)。据报道采用铬粒—HCl还原硝态氮，回收率可以显著提高。
速效氮的测定 用中性1摩尔/升NaCl为浸提剂，适用范围比较广泛。浸出液中的NO₃-N，在强碱介质中，用Zn-FeSO₄ 粉还原为NH₄-N，连同原有的NH₄-N同时被蒸馏测定。