Способ подготовки почвенных проб для анализа соотношения изотопов азота Советский патент 1983 года по МПК G01N33/24 

iU

:о

D1

а

:л

Изобретение относится к анализу почв для определения соотношения изотопов различных форм минерального азота почвы и может быть использовано в практике научно-исследовательских организаций и учреждений агрохимслужбы.

Известен способ количественного определения форм азота в почвах, включающий определение аммония колориметрически с помощью фенолятгипохлоритной реакции. Эта реакция основана на селективном связьшании иона аммония фенолятом No с образованием индофенола I,

Однако этот способ не позволяет одновременно определить изотопный состав различных форм азота,

Известен способ подготовки проб для анализа изотопного состава азота нитратов, обменного и необменного аммония, включающий обработку пробы реактивами для перевода ра.зличных форм азота в аммонитную форму и дистилляцию аммиака в раствор серной кислоты 2,

Однако известный способ весьма трудоемок и длителен, требует большого расхода реактивов и зачастую не дает необходимой точности и репрегзентативности (при восстановлении нитратов до аммония сплавом Деварда и при разрушении органического вещества почвы может происходить искажение результатов ) .

Целью изобретения является ускорение я повышение достоверности анализа.

Поставленная цель достигается тем что перед дистилляцией аммиака аммонийную форму азота переводят в индофенол с помощью фенолятгипохлоритной реакции/ образующийся индофенол экстрагируют этилацетатом при рН 3, после чего Еьзделяют из экстракта, смеща рН до 10-12.

Использование этилацетата позволяет избирательно экстрагировать необходимое (не менее 10 мг N ) количество индофейола из растворов.

Пример 1. Для анализа используют воздУшно-сухую или нативно-влажную почву.

Обменный аммоний. 10-50 г почвы помещают в полиэтиленовые колбы 0,51,0 л добавляют 1 к. при соотHolueHHH почва - раствор 1:10, встряхивают в течение 0,5 ti при комнатной температуре и фильтруют в колбы 0,5 л. После отбора из этих колб аликвоты фильтрата (5-10 мл) для определения количества обменного aviMOния фильтрат разливают пополам я две полиэтиленовые колбы и в одной из колб (вторую половину фильтрата ис,пользуют для определения нитратов) добавляют 5 мл комбинированного реактива (для приготовления которого

смешивают 18 мг NaOH, 20 мл фенола, 260 мг нитропрусида Na с 400 мл 112и после охлаждения доводят объем до 1 л), 1 мл 1% гипохлорита Na и оставляют на 40-60 мин для образования индофенола.

После развития окраски в полиэтиленовые колбы добавляют 50 мл этилацетата и доводят рН раствора до 3,0, что создает, как установлено экспериментально, наилучшие условия для экстракции. Экстракцию проводят в течение 15-20 мин, после чего отделяют слой этилацетата с экстрагированным индофенолом от остального раствора на делительной воронке, К оставшемуся в делительной воррнке раствору индофенола в этилацетате добавляют 3-5 мл 1 н. КОН. При этом рН раствора сдвигается до 10-12, происходит разделение этилацетата и вновь образовавшегося в щелочной среде индофенола интенсивно синего цвета. Из делительной воронки индофенол переносят в термостойкие колбы емкостью 0,5-1,0 л, добавляют 50 ,мл40% раствора NaOH и производят дистилляцию NHj с воздушным холодильником в пробирку с титрованным раствором Н2Й04. Количество кислоты берут из следующего расчета: 1 мл 0,1 н. связывает 1,4 мг N. Конец титрования определяется по индикатору метилроту добавляемому в пробирку с кислотой. После дистилляции пробы упаривают .до 1-2 мл и анализируют соотношение изотопов азота на масс-спектрометре или оптико-эмиссионном cneKTpoFviexpe.

П р и м е р 2. Нитраты, В колбы с фильтратом суспензии почвы в растворе 1 н . Na2SO4 добавляют 0,5 г металлического порошковидного Zn и 1 мл 5% водного раствора Си304; встряхивают 2 ч на экстракторе для восстановления нитратов до аммиака и фильтруют в полиэтиленовые к-олбы. После отбора из этих колб аликвоты для количественного определения нитратного азота в колбах проводят развитие фенолятгипохлоритной реакции и экстракцию индофенола аналогично примеру 1. .

Примерз. Необменный 2-6 г почвы помещают в полиэтиленовые колбы 0,5 л, добавляют смеси кис лот 2 н. HF и 1 н, НС1 в соотношении почва - раствор , встряхивают в течение 2 ч при комнатной температуре. Затем колбы оставляют на 22 ч для полной экстракции необменного аммония. После экстракции образовавшуюся суспензию нейтрализуют 150 мл 4% КОН, фильтр пот в полиэтиленовые колбы 0,5 л. После отбора из этих колб аликвоты фильтрата (5-10 мл) для определения количества необмена го аммония в колбах проводят pasвитие фенолятгипохлоритной реакции и экстракцию индофенола аналогично примеру i. При определении нитратов и необменного аммония количество обменного аммония вычитается из соответствующей суммарной величины, П р и м е р 4. Сумма минерального азота (нитраты, обменный и необмер-. ный С1ММОНИЙ) . 2-6 г почвы помещают в полиэтиленовые колбы 0,5 л, добавляют 1 г металлического порошковидного Zn и заливают смесью кислот 2 н HF и 1 н НС1 при соотношении поч ва - раствор 1:25. Колбы встряхивают в течение 2-ч на экстракторе инастаивают в течение 22 ч при комнатной температуре длЯ полной экстракции аммония (обменного и необменного) и восстановления нитратов до аммиака. Затем образовавшуюся суспензию нейтрализуют 4,2% КОН, настаивают в течение 0,5-1 ч, но не более 3 ч, и фильтруют в полиэтиленовые колбы 0,5 л. После отбора яз этих колб аликвоты (5-10 мл) для количественно го определения суммы минерального азота в колбах проводят развитие фенолятгипохлоритной реакции и экстракцию индофенола аналогично примеру 1. В таблице на примере наиболее легко разлагаемой аминокислоты мочевины экспериментально показано, что при использовании предлагаемой процедуры не происходит экстракции и гидролиза азотсодержащихорганических соединений почвы. Это свидетельствует о чистоте вьаделения минеральных форм азота.. Предлагаемый способ позволяет значительно (в 14 раз) сократить суммарное (для трех форм минерального азота) время проведения операций. Время подготовки проб для анализа изотопного состава суммы минерального азота в почвах сокращается в 43 раза. Примерно в 2 раза уменьшается расход основных реактивов применение некоторых КЗ них (например др.) вообще отпадает. Унификация методов повышает их надежность и также сокра щаёт время анализа за счет использования одинаковых реактивов.

СПСХ;ОБ ПОДГОТОВКИ ПОЧВЕННЫХ ПРОБ ДЛЯ АНАЛИЗА СООТНОШЕНИЯ ИЗОТОПОВ АЗОТА, включающий обработку пробы реактивами для перевода различных форм аэота в аммонийную форму, дистилляЦию аммиака в растворе серной кислоты, о т л и ч а ю ц и и с я .тем, что, с целью ускорения и повышения достоверности анализа, перед дистилляцией аммиака аммонийную форму азота переводят в индофенол с помощью фенолятгипохлоритной реакции, образующийся индофенол экстрагируют этилацетатом при рН 3, после чего выделяют из экстракта, смещая рН до 1012.