土壤中营养盐检测方案

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土壤全磷的测定 1、土壤样品的分解和溶液中磷的测定 土壤全磷测定要求把无机磷全部溶解，同时把有机磷氧化成无机磷，因此全磷的测定，第一步是样品的分解，第二步是溶液中磷的测定。 1.1土壤样品的分解 样品分解有NaCO3熔融法、HClO4—H2SO4消煮法、HF—HClO4消煮法等。目前 HClO4—H2SO4消煮法应用最普遍，因为操作方便，又不需要白金坩埚，虽然HClO4—H2SO4消煮法不及NaCO3融煮法样品分解完全，但其分解率已达到全磷分析的要求。NaCO3熔法虽然操作手续较繁，但样品分解完全，仍是全磷测定分解的标准方法。目前我国已将NaOH碱熔钼锑抗比色法列为国家标准法。样品可在银或镍坩埚中用NaOH熔融是分解土壤全磷（或全钾）比较完全和简便方法。 1.2溶液中磷的测定 溶液中磷的测定，一般都用磷钼蓝比色法。多年来，人们对钼蓝比色法进行了大量的研究工作，特别是在还原剂的选用上有了很大改革。最早常用的还原剂有氯化亚锡、亚硫酸氢钠等，以后采用有机还原剂如1，2，4-胺基萘酚磺酸、硫酸联氨、抗坏血酸等，目前应用较普遍的是钼锑抗混合试剂。 还原剂中的氯化亚锡的灵敏度最高，显色快，但颜色不稳定。土壤速效磷的速测方法仍多用氯化亚锡作还原剂。抗坏血酸是近年被广泛应用的一种还原剂，它的主要优点是生成的颜色稳定，干扰离子的影响较小，适用范围较广，但显色慢，需要加温。如果溶液中有一定的三价锑存在时，则大大加快了抗坏血酸的还原反应，在室温下也能显色。 加钼酸铵于含磷的溶液中，在一定酸度条件下，溶液中的正磷酸与钼酸络合形成磷钼杂多酸。 H3PO4+12H2MoO4=H3[PMo12O40]+12H2O 杂多酸是由两种以上简单分子的酸组成的复杂的多元酸，是一类特殊的配合物。在分析化学中，主要是在酸性溶液中，利用H3PO4或H4SiO4等作为原酸，提供整个配合阳离子的中心体，再加钼酸根配位使生成相应的12-钼杂多酸，然后再进行光度法、容量法或重量法测定。 磷钼酸的铵盐不溶于水，因此，在过量铵离子存在下，同时磷的浓度较高量，即生成黄色沉淀磷钼酸铵(NH4)3[PMo12O40]，这是质量法和容量法的基础。当少量磷存在时，加钼酸铵则不产生沉淀，仅使溶液略现黄色[PMo12O40]3-，其吸光度很低，加入NH4VO3使生成磷钒钼杂多酸。磷钒钼杂多酸是由正磷酸、钒酸和钼酸三种酸组合而成的杂多酸，称为三元杂多酸H3 (PMo11VO40)·nH2O。根据这个化学式，可以认为磷钒钼酸是用一个钒酸根取代12-钼磷酸分子中的一个钼酸的结果。三元杂多酸比磷钼酸具有更强的吸光作用，亦即有较高的吸光度，这是钒钼黄法测定的依据。但是在磷较少的情况下，一般都用更灵敏的钼蓝法，即在适宜试剂浓度下，加入适当的还原剂，使磷钼酸中的一部分Mo6+离子被还原为Mo5+，生成一种叫做“钼蓝”的物质，这是钼蓝比色法的基础。蓝色产生的速度、强度、稳定性等与还原剂种类、试剂适宜浓度特别是酸度以及干扰离子等有关。 1.3还原剂的种类 对于杂多酸还原的产物——钼蓝及其机理，虽然有很多人作过研究，但意见不一致。目前一般认为，杂多酸的蓝色还原产物是由Mo6+和原子构成，仍维持12-钼磷酸的原有结构不变，且Mo5+不再进一步被还原。一般认为磷钼杂多蓝的组成可能为H3PO4·10 MoO3·Mo2O5或H3PO4·8 MoO3·2Mo2O5，说明杂多酸阳离子中有两个或四个Mo6+被还原到Mo5+。 与钒相似，锑也能与磷钼酸反应生成磷锑钼三元杂多酸，其组成为P:Sb:Mo=1:2:12，此磷锑钼三元杂多酸在室温下能迅速被抗坏血酸还原为蓝色的络合物，而且还原剂与钼试剂配成单一溶液，一次加入，简化了操作手续，有利于测定方法的自动化。 H3PO4、H3AsO4和H3SiO4都能与钼酸结合生成杂多酸，在磷的测定中，硅的干扰可以控制酸度抑制之。磷钼杂多酸在较高酸度下形成（0.4～0.8mol·L-1，H+），而硅钼酸则在较低 酸度下生成；砷的干扰则比较难克服，所幸，土壤中砷的含量很低，而且砷钼酸还原速度较慢，灵敏度较磷低，在一般情况下，不致影响磷的测定结果。但是在使用农药砒霜量，要注意砷的干扰影响，在这种情况下，在未加钼试剂之前将砷还原成亚砷酸而克服之。 在磷的比色测定中，三价铁也是一种干扰离子，它将影响溶液的氧化还原势，抑制蓝色的生成。在用SnCl2作还原剂时，溶液中的Fe3+不能超过20mg·kg-1，因此过去全磷分析中，样品分解强调用NaCO3熔融或HClO4消化，进入溶液的Fe3+较少。但是用抗坏血酸作还原剂，Fe3+含量即使超过400 mg·kg-1，仍不致产生干扰影响。因为抗坏血酸能与Fe3络合，保持溶液的氧化还原势。因此，磷的钼蓝比色法中，抗坏血酸作为还原剂已广泛被采用。 钼蓝显色是在适宜的试剂浓度下进行的。不同方法所要求的适宜试剂浓度不同。所谓试剂的适宜浓度是指酸度。钼酸铵浓度以及还原剂用量要适宜，使一定浓度的磷产生最深最稳定的蓝色。磷钼杂多酸是一定酸度条件下生成的，过酸与不足均会影响结果。因此在磷的钼蓝比色测定中酸度的控制最为重要。不同方法有不同的酸度范围。兹将常用的三种钼蓝法的工作范围和各种试剂在比色液中的最终浓度列于表1-1。 表1-1 三种钼蓝法的工作范围和试剂浓度 项目 SnCl2-H2SO4体系 SnCl2-HCl体系 钼锑抗体系 工作范围（mg·kg-1，P） 0.02～1.0 0.05～2 0.01～0.6 显色时间（min） 5～15 5～15 30～60 稳定性 15 min 20 min 8h* 最后显色酸度（mol·L-1，H+） 0.39～0.40 0.6～0.7 035～0.55 显色适宜温度（℃） 20～25 20～25 20～60 钼酸铵（g·L-1）还原剂（g·L-1） 1.0 0.07 3.0 0.12 1.0 抗坏血酸0.8～1.5酒石酸氧锑钾0.024～0.05 *见《土壤农业化学常规分析方法》，科学出版社，1983年，P96 上述三种方法SnCl2-H2SO4体系最灵敏，钼锑抗—硫酸体系的灵敏度接近SnCl2-H2SO4体系，而显色稳定，受干扰离子的影响亦较小，更重要的是还原剂与钼试剂配成单一溶液，一次加入，简化了操作手续，有利于测定方法的自动化，因此目前钼锑抗—硫酸体系被广泛采用。 土壤全磷测定方法之一——HClO4—H2SO4法 2.1方法原理 用高氯酸分解样品，因为它既是一种强酸，又是一种强氧化剂，能氧化有机质，分解矿物质，而且高氯酸的脱水作用很强，有助于胶状硅的脱水，并能与Fe3+络合，在灰的比色测定中抑制了硅和铁的干扰。硫酸的存在提高消化液的温度，同时防止消化过程中溶液蒸干，以利消化作用的顺利进行。本法用于一般土壤样品分解率达97%～98%，但对红壤性土壤样品分解率只有95%左右。溶液中磷的测定采用钼锑抗比色法。 2.2主要仪器 光光度计；红外消化炉。 2.3试剂 （1）浓硫酸（H2SO4，ρ≈1.84 g·cm-3，分析纯）。 （2）高氯酸[CO（HClO4）≈70%～72%，分析纯]。 （3）2，6-二硝基酚或2，4-二硝基酚指示剂溶液。溶解二硝基酚0.25g于100mL水中。此指示剂的变色点约为pH3，酸性时无色，碱性时呈黄色。 （4）4mol·L-1氢氧化钠溶液，。溶解NaOH16g于100mL水中。 （5）2mol·L-1（1/2H2SO4）溶液，吸取浓硫酸6mL，缓缓加入80mL水中，边加边搅动，冷却后加水至100mL。 （6）钼锑抗试剂。A.5 g·L-1酒石酸氧锑钾溶液：取酒石酸氧锑钾[K(SbO)C4H4O6]0.5g，溶解于100mL水中。B.钼酸铵—硫酸溶液：称取钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]10g，溶于450mL水中，缓慢地加入153mL浓H2SO4，边加边搅。再将上述A溶液加入到B溶液中，最后加水至1L。充分摇匀，贮于棕色瓶中，此为钼锑混合液。 临用前（当天），称取左旋抗坏血酸（C6H8O5，化学纯）1.5g，溶于100mL钼锑混合液中，混匀，此即钼锑抗试剂。有效期24小时，如藏冰箱中则有效期较长。此试剂中H2SO4为5.5mol·L-1（H+），钼酸铵为10 g·L-1，酒石酸氧锑钾为0.5 g·L-1，抗坏血酸为1.5 g·L-1。 （7）磷标准溶液。准确称取在105℃烘箱中烘干的KH2PO4（分析纯）0.2195g，溶解在400mL水中，加浓H2SO45mL（加H2SO4防长霉菌，可使溶液长期保存），转入1L容量瓶中，加水至刻度。此溶液为50μg·m L-1P标准溶液。 吸取上述磷标准溶液25mL，即为5 g·m L-1P标准溶液（此溶液不宜久存）。 2.4操作步骤 （1）待测液的制备 准确称取通过100目筛子的风干土样0.5000～1.0000g（注1），置于50mL开氏瓶（或100mL消化管）中，以少量水湿润后，加浓H2SO48mL，摇匀后，再加70%～72%HClO410滴，摇匀，瓶口上加一个小漏斗，置于电沪上加热消煮（至溶液开始转白后继续消煮）20min。全部消煮时间为40～60min。在样品分解的同时做一个空白试验，即所用试剂同上，但不加土样，同样消煮得空白消煮液。 将冷却后的消煮液倒入100mL容量瓶中（容量瓶中事先盛水30～40mL），用水冲洗开氏瓶（用水应根据少量多次的原则），轻轻摇动容量瓶，待完全冷却后，加水定容。静置过夜，次日小心地吸取上层澄清液进行磷的测定；或者用干的定量滤纸过滤，将滤液接收在100mL干燥的三角瓶中待测定。 （2）测定 吸取澄清液或滤液5mL[（对含P，0.56g·kg-1以下的样品可吸取10mL），以含磷（P）在20～30μg为最好]注入50mL容量瓶中，用水冲稀至30mL，加二硝基酚指示剂2滴，滴加4mol·L-1 NaOH溶液直至溶液变为黄色，再加2mol·L-1（1/2H2SO4）溶液1滴，使溶液的黄色刚刚褪去（这里不用NH4OH调节酸度，因消煮液酸浓度赠大，需要较多碱去中和，而NH4OH浓度如超过10g·L-1就会使钼蓝色迅速消退）。然后加钼锑抗试剂5mL，再加水定容50mL，摇匀。30min后，用880nm或700nm波长进行比色（注2），以空白液的透光率为100（或吸光度为0），读出测定液的透光度或吸收值。 （3）标准曲线 准确吸取5μg·m L-1，P标准溶液0、1、2、4、6、8、10mL。分别放入50mL容量瓶中，加水至约30mL，再加空白试验定容后的消煮液5mL，调节溶液pH为3，然后加钼锑抗试剂5mL，最后用水定容至50mL。30min后开始进行比色。各瓶比色液磷的浓度分别为0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg·m L-1P。 2.5结果计算 从标准曲线上查得待测液的磷含量后，可按下式进行计算： 土壤全磷（P）量（g·kg-1）= 式中：ρ——待测液中磷的质量浓度（g·kg-1）； V——样品制备溶液的mL数； m——烘干土质量（g）； V1——吸取滤液mL数； V2——显色的溶液体积（mL）； 10-3——将μg数换算成的g·kg-1乘数。 注释： 注1.最后显色溶液中含磷量在20～30μg为最好。控制磷的浓度主要通过称取量或最后显色时吸取待测液的毫升数。 注2.本法钼蓝显色液比色时用880nm波长比700nm更灵敏，一般分光光度计为721型，只能选700nm波长。 PAGE - 1 -