全氮、水解性氮、銨態氮檢測：關鍵項目與方法

氮素是植物生長發育不可或缺的大量元素，其形態多樣且在土壤-植物系統中循環轉化。準確測定不同形態氮的含量對于評估土壤肥力、優化施肥管理、監測環境污染及研究生態過程至關重要。常見的檢測項目主要包括全氮（Total Nitrogen, TN）、水解性氮（Hydrolyzable Nitrogen, HN）和銨態氮（Ammonium Nitrogen, NH??-N）。全氮反映樣品中所有形態氮素（有機氮+無機氮）的總儲量；水解性氮，也稱為堿解氮或有效氮，主要指在特定條件下（如堿性環境）可被水解轉化為無機氮（主要是銨態氮）的那部分有機氮和部分無機氮，常被用作土壤供氮能力的指標之一；銨態氮則是以銨離子（NH??）形式存在的無機氮，易被植物直接吸收利用或通過硝化作用轉化。理解這些項目定義是選擇合適檢測方法的基礎。

檢測項目、儀器與方法詳解

1. 全氮 (TN) 檢測

項目概述： 測定樣品（土壤、植物、水體、肥料等）中所有含氮化合物的總量，包括有機氮（如蛋白質、氨基酸、核酸等）和無機氮（銨態氮、硝態氮、亞硝態氮等）。

主要檢測方法：

• 凱氏定氮法 (Kjeldahl Method): 這是最經典和廣泛應用的標準方法（尤其對于土壤、植物、食品）。
  • 原理： 樣品在濃硫酸及催化劑（如硫酸鉀、硫酸銅）存在下消化，有機氮轉化為硫酸銨；加堿蒸餾，將銨轉化為氨氣；用硼酸吸收氨；最后用標準酸滴定。
  • 儀器： 凱氏消化爐、凱氏定氮蒸餾裝置（或自動定氮儀）、酸式滴定管或自動電位滴定儀。
• 高溫燃燒氧化-化學發光法/熱導法： 常用于水質檢測（如TNb）和部分固體樣品。
  • 原理： 樣品在高溫（>720℃）富氧環境下燃燒，所有含氮化合物轉化為NO；NO與臭氧反應激發化學發光，通過檢測發光強度定量氮；或通過檢測燃燒后氣體中氮氣（N?）導致的熱導率變化定量（杜馬斯法，Dumas Method）。
  • 儀器： 總氮/總有機碳(TOC)分析儀（化學發光法或熱導檢測器）。

相關標準：
GB 7173-1987 《土壤全氮測定法 凱氏法》
HJ 636-2012 《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》 (此法將各種形態氮最終轉化為硝酸鹽測定)
ISO 11261:1995 《土壤質量 總氮的測定 改良凱氏法》
AOAC Official Method 978.02 (食品等)

2. 水解性氮 (HN) / 堿解氮 檢測

項目概述： 指在特定水解條件下（常用稀堿溶液）能夠釋放出的銨態氮。這部分氮主要來源于易礦化的有機氮（如易分解的蛋白質、氨基酸、酰胺等）和土壤中存在的銨態氮，被普遍認為是當季作物可吸收利用的速效氮指標。

主要檢測方法：

• 堿解擴散法 (Cornfield 擴散法)： 土壤檢測中最常用。
  • 原理： 土壤樣品與氫氧化鈉溶液在密閉擴散皿中反應，水解產生的氨氣被內室（或擴散皿邊緣）的硼酸溶液吸收。然后用標準酸滴定吸收液中的氨。
  • 儀器： 擴散皿（特制玻璃皿）、恒溫箱、滴定裝置。
• 堿解蒸餾法：
  • 原理： 土壤樣品與氫氧化鈉溶液加熱蒸餾，將水解產生的氨和原有的銨態氮一起蒸出，用硼酸吸收后滴定。
  • 儀器： 定氮蒸餾裝置或自動定氮儀。

相關標準：
LY/T 1229-1999 《森林土壤水解性氮的測定》
通常參照各實驗室或研究機構廣泛采用的Cornfield方法改進版。

3. 銨態氮 (NH??-N) 檢測

項目概述： 直接測定以銨離子（NH??）形式存在的無機氮含量。它是植物可直接吸收的速效氮形態之一，也是土壤氮素礦化、硝化過程的起點。

主要檢測方法：

• 靛酚藍比色法 (Berthelot Reaction)： 最常用，靈敏度高，適用于土壤浸提液、水樣。
  • 原理： 在堿性介質和次氯酸鹽存在下，銨與苯酚反應生成藍色的靛酚藍絡合物，在特定波長（通常630nm或697nm）測定吸光度。
  • 儀器： 分光光度計、振蕩器（用于土壤浸提）、離心機/過濾裝置。
  • 浸提劑： 常用2M KCl溶液浸提土壤中的交換性銨。
• 納氏試劑比色法： 傳統方法，但納氏試劑（含汞）有毒性，使用漸少。
  • 原理： 銨與納氏試劑（K?HgI?的強堿溶液）反應生成橙棕色的碘化氨基氧汞絡合物，比色測定。
• 離子色譜法 (IC)： 可同時測定多種陰陽離子（包括NH??、NO??、NO??），自動化程度高，用于水質等要求高的場景。
  • 儀器： 離子色譜儀（配備抑制器和電導檢測器）。
• 氨氣敏電極法： 適用于現場或連續監測。
  • 原理： 在強堿性條件下，銨轉化為氨氣透過透氣膜影響電極內部pH值，產生電位差。
  • 儀器： 氨氣敏電極及配套的電位計/pH計/離子計。
• 蒸餾滴定法： 經典方法，結果準確，但較繁瑣。
  • 原理： 樣品加堿蒸餾出氨，硼酸吸收后滴定。
  • 儀器： 定氮蒸餾裝置。

相關標準：
HJ 535-2009 《水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》
HJ 536-2009 《水質 氨氮的測定 水楊酸分光光度法》 (類似靛酚藍原理)
GB/T 32737-2016 《土壤硝態氮、亞硝態氮、銨態氮的測定 氯化鉀溶液浸提 分光光度法》 (包含靛酚藍法測銨態氮)
LY/T 1231-1999 《森林土壤銨態氮的測定》
ISO 11732:2005 《水質 溶解態銨態氮的測定 流動分析（CFA and FIA）法和光譜檢測法》 (含靛酚藍法)

關鍵考量

• 樣品前處理： 土壤樣品通常需要風干、研磨、過篩（如2mm），水樣需冷藏或加酸保存防止轉化。選擇合適的浸提劑（如

  檢測機構資質證書

  

  CMA認證

  檢驗檢測機構資質認定證書

  證書編號：241520345370

  有效期至：2030年4月15日

  

  CNAS認可

  實驗室認可證書

  證書編號：CNAS L22006

  有效期至：2030年12月1日

  

  ISO認證

  質量管理體系認證證書

  證書編號：ISO9001-2024001

  有效期至：2027年12月31日
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