解读新国标《GB/T 42955-2023 肥料中总氮含量的测定-杜马斯燃烧法》

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肥料农业生产中重要的生产资料一般分为有机肥、无机肥、复合肥以及生物性肥料。也可按所含成分分为氮素肥、钾素肥、微量元素肥和稀土元素肥。氮元素是构成蛋白质的成分，是植物体内氨基酸的组成部分，含大量氮元素的肥料如氮肥有利于增强植物光合作用，改善农产品的质量，促进作物的长势，以及促进作物细胞的生长和分裂，提高作物产量。因此肥料中总氮含量的测定，对评估肥料改善土壤质量的肥力非常重要。2023年新的国家标准《GB/T 42955-2023 肥料中总氮含量的测定——杜马斯燃烧法》发布，并于2024年3月1日实施。在此之前，肥料中总氮含量的测定通常使用GB/T 8572 蒸馏后滴定法也就是凯氏定氮法。那新国标的杜马斯燃烧定氮法和凯氏定氮这种经典方法相比有哪些优势呢？一、杜马斯燃烧与凯氏定氮方法比较方法比较杜马斯燃烧定氮法凯氏定氮法湿化学试剂无需化学试剂，安全环保需要强酸强碱等化学试剂样品处理与步骤无需耗时的处理或步骤须消解、蒸馏、滴定等步骤实验效率每个样品仅需3~4分钟，无需大量人工操作须数小时的实验分析，需要持续大量人工操作自动化连续自动进样，不间断工作；可大批量做样无法全程连续自动检测，难以大量做样二、杜马斯燃烧法新国标的使用范围新标准中第1项规定了本方式适用于肥料中总氮的测定，不适用于碳酸氢铵中总氮的测定。肥料的种类繁多，涉及到需要进行氮含量测定的肥料主要有：有机肥，有机无机复混肥，复合肥料，水溶肥料，磷酸铵，氯化铵，硝酸钾，尿素硝铵溶液等。杜马斯燃烧法普遍适用于这些肥料的总氮含量测定。三、测试原理新标准中第4项介绍了杜马斯燃烧法的原理：在富氧环境下，样品在燃烧管中高温燃烧，其中的氮元素全部转化为NOx，所产生的干扰成分经过吸收去除，NOx在还原剂的作用下，被定量转化成分子氮，经热导检测器检测，得到样品的总氮含量。从原理来看，杜马斯燃烧法主要分为4个阶段：燃烧，还原，分离（吸收杂质），检测。燃烧：样品在高温炉中加热并在约1000ºC的富氧及催化助燃状态下迅速燃烧。从而释放出诸如二氧化碳，水，二氧化氮等物质，最重要的是，氮以几种氧化物（NxOy）的形式释放出来。样品+ O2 → CO2 + H20 + NxOy + O2 +其他氧化物。燃烧阶段最重要的就是样品中氮元素的完全转化，所以适宜的燃烧管反应温度和良好的助燃剂设计可确保样品的完全燃烧。还原：在高温铜（还原剂）存在的情况下，氮氧化物被还原成氮气。CO2 + H20 + NxOy + O2 +铜→ CO2 + H20 +氧化铜+ N2 → N2，还原阶段最考验的是还原剂的还原能力以及流程的设计。例如将还原管置于除水装置之后的设计，不仅极大降低了酸性杂质对系统的腐蚀性，同时也大大提高了还原管的还原能力和还原管及仪器的使用寿命。分离：分离阶段是将杂质分离或去除。分离是否完全对最终的分析结果至关重要；分离不完全，有杂质进入后续阶段，不仅分析结果不准确，还会损伤检测器。检测：去除杂质后的分子氮经过热导检测器（TCD），样品产生的信号转换为总氮含量。检测器的精确度和检测限就起到了决定性的作用。四、仪器设备本新标准第6项对分析所需的主要仪器设备进行的列举，包含：杜马斯定氮仪：配有热导检测器分析天平：分度值0.1mg粉碎机或者研钵实验筛：孔径为0.5mm，1.0mm, 带底座和筛盖杜马斯定氮仪是该标准中用到的最主要的分析设备，杜马斯定氮仪的性能好坏直接关系到了测试的结果。配备独特热导检测器的VELP杜马斯定氮仪NDA702不仅满足新国标的要求，还具有诸多优点，无疑是非常好的选择：双载气选择，可随时根据需要切换氦气或氩气；最低的LOD为0.001mgN（使用氦气），RSD低于0.5%（EDTA），保证了高精度的结果和出色的重复性；LoGasTM TCD无需参比气体，在确保准确性和精确度的同时，极大降低载气的用量（省气50%）；免维护的DriStepTM疏水阀是独特设计的物理性疏水阀，可去除99%的水，节省了化学品消耗成本；独特可自再生免维护的VELP二氧化碳捕获吸附器确保完全的二氧化碳去除；功能强大，直观简便的软件实现了高效的操作和准确的数据分析。五、样品制备–试验步骤新标准第7和8项说明了样品制备以及试验步骤。杜马斯燃烧法的试验过程和步骤比较简单，按照标准要求可顺利完成做样。该部分中重要的环节为样品混匀以及样品称量。由于进样量较小（50 mg~300 mg），将样品充分混匀以及精确的称量至关重要，其对结果的准确性和重复性影响较大。国内外相关法规标准情况国内国家、地方及行业标准—关于肥料中氮含量的标准GB/T 42955-2023 肥料中总氮含量的测定 杜马斯燃烧法GB 8572-1988 复混肥料中总氮含量测定NY/T 1977-2010 水溶肥料 总氮、磷、钾含量的测定SN/T 3097-2012 肥料中总氮含量的测定.燃烧分析法GB/T 17767.1-1999 有机-无机复混肥料中总氮含量的测定GB/T 8572-2010 复混肥料中总氮含量的测定 蒸馏后滴定法GB/T 3595-2000 肥料中氨态氮含量的测定 蒸馏后滴定法DB41/T 1704-2018 复混肥料中总氮含量的测定 杜马斯燃烧法国外相关标准法规英国标准学会，关于肥料中氮含量的标准BS EN 15750:2010 肥料 用两种不同方法测定只作为氮、氨和脲氮的含有氮肥料中总氮含量BS EN 15750:2009 肥料.用两种不同方法测定只作为氮、氨和脲氮的含有氮肥料中总氮含量BS DD CEN/TS 15478:2006 肥料.测定尿中氮含量法国标准化协会，关于肥料中氮含量的标准NF U42-503*NF EN 15750:2010 肥料 用两种不同方法测定只作为五价氮、氨和脲氮中含有氮的肥料中总氮含量NF U42-416*NF EN 15478:2009 肥料.尿素中总氮含量的测定NF U42-191:1988 肥料.合成有机氮中氮肥含量的测定欧洲标准化委员会，关于肥料中氮含量的标准PD CEN/TS 15750:2008 肥料.用两种不同方法测定含有硝态氮,氨态氮和脲氮肥料中的总氮含量德国标准化学会，关于肥料中氮含量的标准DIN CEN/TS 17762:2022-07 无机肥料 高氮硝酸铵肥料中铜含量的测定DIN CEN/TS 15750:2008 肥料.用两种不同方法测定含有硝态氮、氨态氮和脲氮肥料中的总氮含量DIN CEN/TS 17761:2022-07 无机肥料 高氮硝酸铵肥料中氯化物含量的测定AOAC美国分析化学家协会，肥料中氮含量的标准AOAC 993.13 肥料中氮含量的测定：燃烧法AOAC 955.04 肥料中氮含量的测定：凯氏定氮法测定肥料中的氮含量VELP 杜马斯定氮仪应用案例——杜马斯与凯氏定氮法测定液体肥料中总氮的比较采用VELP DKL20 全自动凯氏定氮消解装置进行消化, UDK159 全自动凯氏定氮分析仪、VELP NDA 702 杜马斯定氮分析仪液体肥料的测试结果：此次测试所得值均在预期氮值范围内，说明了VELP设备：凯氏定氮仪和杜马斯分析仪NDA 702的高性能。两种测试技术都保证了良好的重复性，极低的RSD值说明了这一点。NDA 702 杜马斯燃烧氮测定仪具有高生产率和不间断的性能，确实是高通量的理想选择，完全自动化，每次分析仅需3-4分钟。VELP 凯氏定氮分析仪使用独特的催化剂片KJTabsTM，是一个强大氮元素测定的解决方案，提供多功能性，以适应每一个通量的要求。总之，这两种方法都是有效的，能够对液体肥料样品进行高精度、重复性的分析。VELP其它可进行氮元素分析的元素分析仪此外，VELP的CN802碳氮元素分析仪和EMA502 元素分析仪都可以同时对氮元素和碳元素进行检测。CN 802碳/氮元素分析仪EMA 502 元素分析仪