硝化抑制率检测中遇到问题的完整解决过程

绿洲

2011/12/21

私聊

土壤固体废弃物监测

11月的参赛作品得了二等奖，十分兴奋。再发一篇，顺便提高土壤板块的人气。欢迎大家拍砖。
本文讲述我实验室开发一个新的检测方法的完整过程。
一，发现问题：按照公司指定标准方法进行实验，以双氰胺为硝化抑制剂，测量产品的硝化抑制率。以尿素为基质肥料，双氰胺添加量分别为2%、4%、6%（按含氮量计算，此用量数据综合参考国内外文献），硝酸根离子检测方法为直接比色法，按正常推理，应该是双氰胺添加量越高，硝化抑制率越高，实验结果中硝酸根离子的浓度越低。但是在实验条件下培养两天后，按标准使用直接比色法进行测试，发现结果反常：双氰胺添加量越高，测得该组硝酸根浓度也越高。问题出现了，咋回事呢？

二，分析：有几个可能：一，双氰胺不抑制硝化，反而促进硝化。进一步查阅大量文献，国内外都在这方面做了很多研究证实了双氰胺的硝化抑制作用，排除了这个可能性。二，测试方法不对，考虑到所得结果中硝酸根离子的浓度与双氰胺添加量呈正相关，认为测试方法有误的可能性大一些。进一步查阅文献发现，南方酸性土壤（本实验所用土壤）中，硝化作用进行的较慢，那么在实验条件下培养2天，尿素硝化产生的硝酸根离子浓度是很小的，目标物浓度很小，受其他物质影响的可能性就更大了。

三，假设：考虑到试验结果中硝酸根离子的浓度与双氰胺添加量呈正相关，很可能是双氰胺在实验条件下有较强吸收，干扰了硝酸根离子的测定。

实验验证：分别配制了硝酸钾溶液、双氰胺溶液（浓度忘了记录了，都是毫克/升数量级的），并测定其紫外光谱。得光谱分别如下：图一，双氰胺水溶液的紫外光谱图二，硝酸根离子水溶液的紫外光谱图二，硝酸根离子水溶液的紫外光谱
由上述光谱图可见，两种物质的紫外光谱图形状十分相似，在210nm附近均有明显吸收。
为进一步确认通常用量下，双氰胺是否会对硝酸根离子的检测产生干扰，又配制了固定浓度的溶液各一份，其中双氰胺的浓度为硝酸根浓度的百分之一（以氮含量计），扫描得下图光谱（放在一个图里便于比较）

图中绿色线为该浓度硝酸根的紫外光谱，黄色线为该浓度双氰胺的紫外光谱，可见该浓度下，双氰胺在210nm处有明显吸收。

通过以上分析认为，双氰胺在通常用量下（1%数量级）会对硝酸根的测定产生干扰。更进一步，在实际实验中，含氮肥料（以尿素为例），不可能完全转化成硝酸根离子，那么在最后的测试步骤中，双氰胺的量会远大于硝酸根离子的1%，即干扰会更大。

初步分析完成。

寻找理论支持：没有其他实验室的对比验证，本实验室做出来的数据及谱图能否保证无误呢？我试图搜索到权威数据库中硝酸根和双氰胺的紫外光谱图，未果。如果哪位版友能提供，不胜感谢。

为找到能够支持本实验结论的理论依据，进一步查阅文献，发现了一个大宝，《双氰胺抑制剂对土壤硝态氮测定的影响》，作者张云、张胜、刘长礼、宋超、王秀艳。这篇文献证实了上文实验及推断的正确性。文献见附件。

开发新的测试方法：又根据该文献提示，决定采用酚二磺酸法进行肥料硝化抑制率的测定实验。

测定过程基本顺利，标准曲线线性较好。又解决了试验过程中出现的一些小问题，最后使用自制的硝酸根浓度为一定值的样品（添加双氰胺），测得结果与理论值吻合的很好，彻底排除了双氰胺的干扰。

结论：使用直接比色法测稳定性肥料的硝化抑制率，双氰胺添加剂会对硝酸根离子的测试产生较大干扰，改用酚二磺酸法测试，可解决这一问题。

成果：得出了用酚二磺酸法测肥料硝化抑制率的整个实验方法。硝酸根离子浓度检测部分可参考GB7480-87水质硝酸盐氮的测定酚二磺酸分光光度法，前处理过程与原使用标准相同。

附件：

双氰胺抑制剂对土壤硝态氮测定的影响.pdf

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