氮对作物生长起着非常重要的作用，是作物生长必需的营养元素。它是植物体内氨基酸的组成成分、是构成蛋白质的成分，也是叶绿素的组成部分。常见氮肥主要有：①铵态氮肥：主要有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢氨等。②硝态氮肥：主要来自硝酸铵，如硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙等。③酰胺态氮肥：如尿素。④有机质氮肥：来自有机质，是指肥料中加入的动物排泄物、农作物残渣、草炭等，氮含量低。复混肥料是把上述4种氮肥中的一种或几种与磷肥、钾肥按一定的比例通过粉碎、混合等工艺生产的混合肥料。
1 复混肥料中总氮的测定原理
根据GB/T8572-2010，复混肥料中的总氮含量测定原理为：在碱性介质中用定氮合金将硝态氮还原，直接蒸馏出氨或在酸性介质中还原硝酸盐成铵盐，在混合催化剂存在下，用浓硫酸消化，将有机态氮或酰胺态氮和氰氨态氮转化为铵盐，从碱性溶液中蒸馏氨。将氨吸收在过量硫酸溶液中，在甲基红-亚甲基蓝混合指示剂存在下，用氢氧化钠标准溶液返滴定[1]。铵态氮、酰胺态氮、有机态氮肥无论是单独存在或者共存，都可以通过浓硫酸消化后蒸馏的方法检测其总氮含量（如果复混肥中只有铵态氮，无需消化，可直接蒸馏测定）。如果复混肥中含有硝态氮，用硫酸直接消化会引起硝态氮分解为二氧化氮逸出，导致检测数据偏离真实值。当复混肥料中含有硝态氮时，必须先在酸性或碱性条件下还原再进行检验。当样品中仅含有硝态氮和铵态氮时，在碱性介质中用定氮合金将硝酸态氮还原为铵态氮并直接蒸馏。当样品中含有硝态氮、酰胺态氮或有机质氮时，用酸还原的方法，将硝态氮还原为铵态氮，然后再消化蒸馏[2]。综上所述，复混肥料中总氮含量测定的工作流程见下图1所示。
因GB/T8572-2010中关于样品消化、蒸馏和滴定方法存在检测时间长和滴定终点不明显的不利因素。本文参照GB5009.5-2010食品中蛋白质含量的检测方法，探索出快速有效测定复混肥中总氮含量的方法——凯氏定氮法。结果发现运用凯氏定氮仪法可同时消化4-8个样品、蒸馏时间短，工作效率明显提高，且滴定终点明显，结果准确。

图 1 复混肥料中总氮含量测定流程图
Figure 1 Flow chart for determination of total nitrogen in compound fertilizer
2 实验部分
2.1 样品的采集与制备
按GB/T8571规定制备检测样品。
2.2 仪器和试剂
2.2.1 仪器
FOSS凯氏定氮仪（KT260）。定氮蒸馏装置：如图2所示。
2.2.2 试剂
硫酸铜（CuSO4·5H2O）；
硫酸钾（K2SO4）；
硫酸（H2SO4 密度为1.84g/L）；
硼酸（H3BO3）；
甲基红指示剂（C15H15N3O2）；
溴甲酚绿指示剂（C21H14Br4O5S）；
亚甲基蓝指示剂（C16H18ClN3S·3H2O）；
氢氧化钠（NaOH）；
95%乙醇（C2H5OH）；
硼酸溶液（20 g/L）；
氢氧化钠溶液（400 g/L）；
硫酸标准滴定溶液（0.0500 mol/L）；或盐酸标准滴定溶液（0.0500 mol/L）；
甲基红乙醇溶液（1 g/L）；
亚甲基蓝乙醇溶液（1 g/L）；
溴甲酚绿乙醇溶液（1 g/L）；
混合指示液：2份甲基红乙醇溶液与1份亚甲基蓝乙醇溶液临用时混合。也可用1份甲基红乙醇溶液与5份溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合。

图 2 定氮蒸馏装置图
Figure 2 Facility of Kjeldahl method
1－电炉；2－水蒸气发生器（2 L 烧瓶）；3－螺旋夹； 4－小玻杯及棒状玻塞；5－反应室；6－反应室外层；
7－橡皮管及螺旋夹；8－冷凝管；9－蒸馏液接收瓶
2.3 分析方法
2.3.1 消化
称取总氮含量不大于235mg，硝态氮含量不大于60 mg的样品0.5-2g（精确至0.0001g）。移入干燥的500 mL 消化管中，加入0.2 g 硫酸铜、6 g 硫酸钾及20 mL 硫酸，置于消化炉上消化，加强火力，并保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿色并澄清透明后，再继续加热0.5 h～1 h。取下放冷，小心加入20 mL 水。放冷后，移入100 mL 容量瓶中，并用少量水洗消化管，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混匀备用。同时做试剂空白试验。
2.3.2 蒸馏：
按图2 装好定氮蒸馏装置，向水蒸气发生器内装水至2/3 处，加入数粒玻璃珠，加1 g/L甲基红乙醇溶液数滴及数毫升浓硫酸，以保持水呈酸性，加热煮沸水蒸气发生器内的水并保持沸腾。 向接收瓶内加入 10.0 mL 20 g/L硼酸溶液及1 ～2 滴混合指示液，并使冷凝管的下端插入液面下，根据试样中氮含量，准确吸取2.0 mL～10.0 mL 试样处理液由小玻杯注入反应室，以10 mL水洗涤小玻杯并使之流入反应室内，随后塞紧棒状玻塞。将10.0 mL 氢氧化钠溶液倒入小玻杯，提起玻塞使其缓缓流入反应室，立即将玻塞盖紧，并加水于小玻杯以防漏气。夹紧螺旋夹，开始蒸馏。蒸馏至蒸馏液呈中性，液面离开冷凝管下端，再蒸馏1 min。然后用少量水冲洗冷凝管下端外部，取下蒸馏液接收瓶。
2.3.3 滴定
以0.0500 mol/L硫酸或0.0500 mol/L盐酸标准滴定溶液滴定接收瓶内溶液至终点，其中2 份甲基红乙醇溶液与1 份亚甲基蓝乙醇溶液指示剂，颜色由紫红色变成灰色，pH 5.4；1 份甲基红乙醇溶液与5 份溴甲酚绿乙醇溶液指示剂，颜色由酒红色变成绿色，pH 5.1。同时作试剂空白。[3]
2.3.4 分析结果的表述
样品中总氮的含量按下式进行计算。



X—样品中总氮的含量，单位为克每百克（g/100 g）；
V2—样品消化液消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积，单位为毫升（mL）；
V1—试剂空白消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积，单位为毫升（mL）；
c—硫酸或盐酸标准滴定溶液浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；
0.01401—1.0 mL 硫酸[c (1/2H2SO4)＝1.000 mol/L]或盐酸[c (HCl) ＝1.000 mol/L]标准滴定溶液相当的氮的质量，单位为克（g）；
m—样品的质量，单位为克（g）；
3 结果与讨论
3.1 凯氏定氮法准确度试验
选用凯氏定氮法测定复混肥中总氮含量试验测结果与国标法测定值非常接近，绝对误差为0.07-0.20%，实验结果符合GB/T8572允许的误差。
实验结果见表1所示。


表1 凯氏定氮法与国标法测定复混肥中总氮准确度实验结果
Table 1　Precision test results of total nitrogen in compound fertilizers by Kjeldahl and GB method %
样品号
Sample number 凯氏定氮法测定值
measured value by Kjeldahl 国标法测定值
measured value by GB 绝对误差
absoluteness error
1# 8.65 8.53 0.12
2# 13.01 13.08 0.07
3# 16.78 16.93 0.15
4# 12.33 12.13 0.20
3.2 凯氏定氮法精密度试验
选择4个样品进行精密度实验，总氮含量的检测结果凯氏定氮法与国标法测定值基本一致，极差在0.19-0.27%之间，结果表明凯氏定氮法平行性好。实验结果见表2所示。