钼酸铵分光光度法测定高尔夫球场地表水总磷的方法研究

王 霞，唐少霞，陈 艳，吴 丹

（1.海南师范大学 地理与环境科学学院，海南 海口 571158；2.海南椰岛酒业发展有限公司，海南 海口 570113）

钼酸铵分光光度法测定高尔夫球场地表水总磷的方法研究

王 霞2，唐少霞1*，陈 艳1，吴 丹1

（1.海南师范大学 地理与环境科学学院，海南 海口 571158；2.海南椰岛酒业发展有限公司，海南 海口 570113）

针对GB 11893-1989钼酸铵分光光度法测定总磷含量过程中出现的显色不稳定问题，文章探讨显色反应条件(温度、时间)及消解环节对总磷含量测定结果的影响，并对其进行方法学考察及球场地表水样进行测定.结果表明：（1）显色条件设定为在30℃水浴显色15 min，试验数据更加稳定、准确；（2）磷标准溶液必须进行过硫酸钾消解后再显色，然后绘制工作曲线；（3）方法学考察表明，地表水总磷含量在0.0～1.2μg/mL之间线性良好，r=0.9999，精密度、稳定性、重现性和加样回收试验的RSD均小于3%，平均回收率为98.95%，可用于球场地表水总磷含量的测定.

钼酸铵分光光度法；总磷；显色；消解；方法学

为了得到高质量的草坪和良好的击球草坪面，高尔夫球场在种植和养护草坪过程中所施用的化肥、有机肥，导致球场内湖水质总磷出现季节性超标且比球场外农田沟渠水高[1-2].在水质监测中常把总磷作为一项重要的监测分析项目和水质评价指标[3].测定水样中的总磷可以准确、及时、全面地反映当地水质现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据[4].项目在采用国标GB 11893-1989钼酸铵分光光度法测定球场内外地表水总磷含量的操作过程中，发现GB 11893-1989标准中：“在室温下放置15 min（如显色时室温低于13℃，可在20～30℃水浴上显色15 min）即可[5].”存在显色不稳定现象，因为按此条件测定低含磷量的标准溶液时，吸光度随时间明显增大，由此可见室温下放置15 min时显色反应尚未完全.为了更精确更方便地测定球场地表水总磷的含量，揭示其时空分布.本项目对国标方法GB 11893-1989钼酸铵分光光度法测定总磷中显色的时间及温度因素进行了探讨，对磷标准溶液是否需要进行过硫酸钾消解也进行了对比试验研究，并对修订后的实验环节进行方法学考察.

1 材料与方法

1.1 实验仪器

Agilent Cary 60分光光度计（马来西亚，Agilent）；YX-280B手提式压力蒸汽灭菌器（合肥华秦医疗设备有限公司）（1.4～1.65 MPa）；101AS-3型不锈钢数显电热鼓风干燥箱（上海浦东荣丰科学仪器有限公司）.

1.2 实验试剂

实验试剂有：硫酸（H2SO4，广州化学试剂厂）；过硫酸钾（K2S2O8，天津市福晨化学试剂厂）；抗坏血酸（C6H8O6，西陇化工股份有限公司）；钼酸铵（（NH4）6MO7O24·4H2O，天津市福晨化学试剂厂）；酒石酸锑钾（KS⁃bC4H4O7·1/2H20，国药集团化学试剂有限公司）；以上试剂均为分析纯.色谱纯（磷酸二氢钾（KH2PO4），国药集团化学试剂有限公司）.所用试剂溶液均按GB 11893-1989方法标准要求配制[5].

1.3 实验原理及方法

1.3.1 原理

在中性条件下用0.2 g过硫酸钾使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐.在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物.在波长700 nm处用30 mm比色皿处测定吸光度.

1.3.2 方法

按国标GB 11893-1989钼酸铵分光光度法及修订后的显色条件，将不同浓度的磷酸盐标准溶液加入50 mL具塞（磨口）刻度管用蒸馏水定容至25 mL，然后加5%的过硫酸钾4 mL，将具塞比色管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧，放在大烧杯中置于手提式压力蒸汽灭菌器中加热，待压力达1.1 kg·cm-2，相应温度为120℃时，保持30 min后停止加热.待压力表读数降至零后，取出放冷.然后用水稀释至50 mL标线，然后分别向上消解液中加入1 mL抗坏血酸溶液混匀，30 s后加2 mL钼酸盐溶液充分混匀，并在30℃水浴显色15 min后，使用光程为30 mm比色皿，在700 nm波长下，以水做参比，测定吸光度，扣除空白试验的吸光度后，绘制磷工作曲线.测定水样中的磷的含量，取25 mL水样，按上述步骤操作，测定吸光度，再从磷工作曲线上查得磷的含量.

2 显色反应及消解环节的考察

2.1 影响显色反应的因素分析

2.1.1 在室温下放置15 min低浓度磷标准溶液的显色不稳定

按照方法1.3.2，绘制工作曲线时发现，显色反应在室温为25℃下放置15 min后，随着时间的推移，磷含量低（0.04 μg·mL-1、0.08 μg·mL-1）的标准溶液吸光度逐渐增大，说明在室温下放置15 min低磷浓度的标准溶液显色反应并未完全，只有磷含量越高的标准溶液吸光度变化越小，比较稳定，具体数据见表1.

室温较高或较低时，可适当缩短或延长显色时间[6].显色反应完全与否与显色温度和时间有直接密切的关系，本文对显色温度和时间进行了单因素的考察.

表1 不同显色时间的磷标准溶液吸光度对比表Tab.1Comparison of Phosphorus standard solution absorbance with different time of color reaction

2.1.2 温度对显色的影响

因低含量的磷标准溶液吸光度变化较大，而中含量的磷标准溶液吸光度较稳定，因此选择磷含量0.04 μg/mL（代表低含量）和0.40 μg/mL（代表中含量）的两个梯度磷标准溶液进行显色温度观察.

取四组磷标准溶液，每组各包含0.04 μg·mL-1和0.40 μg·mL-1两个梯度的磷标准溶液，加水至25 mL，然后按照方法1.3.2，对磷标准溶液进行消解，发色后，分别测定在25℃、30℃、35℃和40℃下显色15 min后的吸光度，具体数值见表2.

另取高尔夫球场内湖水样，按方法1.3.2在25℃、30℃、35℃和40℃下显色15 min后测定吸光度，具体数值见图1.

从表2、图1可见，两个梯度的磷标准溶液和试样在30℃显色时吸光度达到最大值，然后趋于平缓.由此可见，最佳显色温度为30℃.

2.1.3 时间对显色的影响

取四组磷标准溶液，每组各包含0.04 μg·mL-1和0.40 μg·mL-1的两梯度磷标准溶液，按照方法1.3.2，测定在30℃下显色5 min、15 min、25 min、35 min的吸光度，具体数值见表3.

表2 两梯度磷标准溶液在不同显色温度下的吸光度Tab.2Absorbance of two gradient phosphorus standard solution with different color temperatures

表3 两梯度磷标准溶液在不同显色时间下的吸光度Tab.3Absorbance of two gradients phosphorus standard solution with different time

取高尔夫球场内湖水样，做平行样，按照方法1.3.2，测定在30℃下分别显色5 min、15 min、25 min、35 min后的测定吸光度，具体数值见图2.

由表3、图2可知，随着显色时间的增加，两梯度磷标准溶液和试样的吸光度逐渐增大，在15 min后基本趋于平缓.

2.2 消解对标准溶液工作曲线的影响

GB 11893-1989要求绘制工作曲线的磷标准溶液需要进行消解，但是考虑到做标准溶液工作曲线所用的试制磷酸二氢钾为正磷酸盐，荀久玉[6]和李云[7]的研究也认为在实际操作中发现消解与未消解的工作曲线几乎无差异，黄玲（2015）认为总磷前期的消解过程既繁琐又耗时[8].本项目在改进显色方法的基础上，考虑标准溶液工作曲线是否可以不消解，简便操作步骤，为此对消解与未消解的磷标准溶液进行了比对试验，将消解和未消解标准溶液测得的工作曲线吸光度的数据进行了标准偏差（SD）分析以及P检验，结果显示未消解的磷标准溶液吸光度整体大于消解的磷标准溶液吸光度，P＜0.05，具有显著性差异，见表4.

图1 不同温度对试样吸光度的影响Fig.1 Influence of temperature on Samples solution absorbance

图2 不同显色时间对试样吸光度的影响Fig.2 Influence of color reaction times on samples solution absorbance

表4 消解与未消解的磷标准溶液吸光度比较（n=5）Tab.4Comparison of absorbances between the digested and undigested Phosphorus standard solution(n=5)

从表4中吸光度（M±SD）数值来看，未消解的磷标准溶液吸光度整体大于消解的磷标准溶液吸光度，究竟是消解过程中少量磷随蒸气消耗了还是消解过程中消除了干扰物对吸光度的影响，则需要进一步研究.在未有明确的研究结果报告前，按照GB 11893-1989，对磷标准溶液进行消解后再显色，然后绘制工作曲线.

3 方法学考察

为了进一步检验消解及显色反应对试验结果的影响，本项目对其进行方法学考察.

3.1 标准曲线的绘制

在7支50 mL具塞比色管中分别加入0.0，0.50 mL，1.00 mL，3.00 mL，5.00 mL，10.0 mL，15.0mL的2 μg· mL-1磷酸盐标准溶液，按方法1.3.2绘制工作曲线，得到回归方程：y=0.0302x-0.0027，r=0.9999.测定结果表明，磷含量在0.0～1.2 μg·mL-1范围内，吸光度与磷含量呈良好线性关系.

3.2 精密度试验

在3支50 mL比色管中分别加入0.50 mL、5.00 mL、15.0 mL的2 μg·mL-1磷酸盐标准溶液，按照方法1.3.2分别依法连续测定6次吸光度.结果见表5.试验结果表明，实验所用的Agilent Cary 60分光光度计精密度良好.

3.3 稳定性试验

3.3.1 磷标准溶液稳定性试验

表5 高、中、低三个磷含量精密度试验结果Tab.5 Precision of high、middle and low concentration of phosphorus standard solutions

在3支50 mL比色管中分别加入0.50 mL、5.00 mL、15.0 mL的2 μg·mL-1磷酸盐标准溶液，按照方法1.3.2测定在0、15、30、60、90、120分钟吸光度.结果见表6.试验结果表明，高、中、低磷酸盐标准溶液在120 min内稳定性良好.

表6 高、中、低三个磷含量稳定性试验结果Tab.6 Stability of high、middle and low concentration of phosphorus standard solutions

3.3.2 试样稳定性试验

取25 mL试样于具塞比色管中，按照方法1.3.2，分别在0、15、30、60、90、120分钟测定吸光度分别为0.0275，0.0273，0.0268，0.0265，0.02701，0.0271，RSD=1.32%.试验结果表明，试样在120min内稳定性良好.

3.4 重复性试验

取同一试样6份，每份25 mL于具塞比色管中，按照1.3.2，分别测定吸光度，计算磷含量，结果见表7.试验结果表明，本方法测定磷含量，重现性良好.

表7 重复性试验结果Tab.7 Repetition of phosphorus standard solutions

3.5 加样回收试验

采用加样回收率法，取同一试样9份，每份12.5 mL于具塞比色管中，分别精密加入0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL磷酸盐标准溶液，然后按方法照1.3.2，分别测定吸光度，并计算磷含量的回收率.试验结果表明，本方法有较好的回收率，见表8.

4 球场地表水平行水样的测定

项目采用上述方法及仪器对靶区两个球场内外地表水进行测定，结果见表9.实验结果显示，每个采样点的平行样基本无差异.由于东山球场内湖一和内湖二内没有种植植物，湖水中磷的含量均超出国家地表水三类水限值，但该球场由于湖底铺有防渗膜，球场内湖水在旱季没有向外排放时，球场西侧水库的水质并没有受到内湖水到影响，球场西侧水库水体磷的含量小于国家地表水三类水限值，磷的单因子污染指数Pi为0.88，水库堤坝处水的总磷含量ci＜0.025 μg·mL-1.观澜湖球场两个内湖均用火山岩砌成，并在湖内种植再力花，有研究表明火山岩及再力花对磷有具有较强的吸附作用[9].观澜湖两个内湖水体、灌溉水及羊山水库水中所含磷的测定值均小于国家地表水三类水限值.

表8 加样回收率试验结果Tab.8 Results of recovery of adding to phosphorus standard solutions

表9 球场内外地表水检测结果Tab.9 The phosphorus element content from water in the surface around golf courses

5 结论

1）本项目对GB 11893-1989钼酸铵分光光度法测定球场地表水总磷含量过程中出现的显色不稳定问题，进行时间、温度因素的科学考察，建议将GB 11893-1989标准中的显色条件由原“室温下放置15 min（如显色时室温低于13℃，可在20～30℃水浴上显色15 min即可）”改为30℃水浴显色15 min，可以使试验数据更加准确、稳定，而且用此方法测定的平行水样吸光度基本无差异.

2）由于消解与未消解，显色后测得的吸光度数据，具有显著性差异，因此磷标准溶液需进行过硫酸钾消解步骤，再显色后绘制工作曲线.

3）方法学考察表明，在0.0～1.2 μg/mL之间线性良好，r=0.9999，不同浓度磷酸盐标准溶液和试样精密度和稳定性RSD均小于2%，重现性RSD为2.18%，平均回收率为98.95%，RSD为2.49%，精密度高、回收率好，可用于球场地表水总磷含量的测定.

[1]常智慧，韩烈保.甲霜灵在高尔夫球场根系层和淋溶水中的残留研究[J].草地学报，2005，13（2）：159-161.

[2]唐少霞，吴丹，侯璇音，等.少雨季节高尔夫球场周围地表水特征分析[J].草业科学，2015（5）：837-846.

[3]李春燕，郭凤震.手提式蒸汽消毒器同时消解总磷总氮实验分析[J].环境科学与技术，2012，35（10）：116-119.

[4]蔡秀萍.分光光度法测定水中总磷的若干影响因素[J].江苏农业科学，2011，39（4）：436-438.

[5]GB11893－1989.水质总磷的测定钼酸铵分光光度法[S].

[6]荀久玉.水质总磷测定存在的问题初探[J].能源与环境科学，2014（12）：166.

[7]李云.钼酸铵分光光度法测定总磷的有关问题探讨[J].仪器仪表与分析监测，2006（4）：40-42.

[8]黄玲.总氮总磷测定前同时预处理的可行性研究[J].环境工程，2015，33：205-208.

[9]蒋跃，童琰，由文辉，等.3种浮床植物生长特性及氮、磷吸收的优化配置研究[J].中国环境科学，2011，31（5）：774-780.

责任编辑：刘 红

Methodologyical Study in Determination of Total Content of Phosphorus from Water in the Surface of A Golf Courses by Ammonium Molybdate Spectrophotometric Method

WANG Xia2，TANG Shaoxia1＊，CHEN Yan1，WU Dan1
（1.School of Geography and Environmental Science，Hainan Normal University，Haikou571158，China；2.Hainan Yedao Wine Development co.LTD，Haikou570113，China）

In order to resolve the unstable color appearing and enhance the determination accuracy recorded in GB 11893-1989,this paper studies the reaction temperature and duration time,meanwhile compares the data obtained with/ without sample digestion.After all,the modified method was used to measuring the phosphorus element content of water in the surface of golf courses.The results appeared that(1)the coloring temperature and duration time should be set as 30℃and 15 min respectively to obtain the more stable and accuracy data;(2)the reaction was colored after digesting by K2S2O8, then the standard solution should be operated;(3)the methodology showed that the linear range between 0.0～1.2μg/mL (for phosphorus content)was fitting good(r=0.9999),and the RSD values for precision,stability,repeatability and recovery were less than 3%.The average recovery was 98.95%,the conclusion of this study was that the modified method could be used to measuring the phosphorus element content exists in the surface around golf courses.

ammonium molybdate spectrophotometric method；total phosphorus；coloration；digestion；methodology

O 655；X 830.2

A

1674-4942（2017）01-0040-07

2016-11-26

国家自然科学基金项目（41361108）；省应用技术研究与示范推广专项（ZDXM2015019）；海南省重点特色—地理学科项目；研究生校级创新项目

*通讯作者：唐少霞，教授，E-mail：519635162@qq.com

10.12051/j.issn.1674-4942.2017.01.008