土壤磷含量的测定方法

郭 鑫 陈 魏* 张及亮 李 智 王家珍

（1.中国检验认证集团湖北有限公司 湖北武汉 430000；2.湖北中检检测有限公司）

1 前言

磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一[1]。它既是植物体内许多重要有机化合物的组分，同时又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。磷肥能够促进植物花、芽的分化，促进幼苗根系生长，改善果实品质。缺磷时，幼芽和根系生长缓慢，植株矮小，叶色暗绿无光泽。磷通常以正磷酸盐（磷酸氢根或磷酸二氢根）的形式被植物吸收，进入植物体后，大部分成为有机物，一部分仍然以无机盐的形式存在。磷在ATP（腺苷三磷酸）的反应中起关键作用，在糖类代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢中也起着重要的作用，适当对植物施用磷肥能够促进各种代谢的正常进行，同时提高植物的抗寒性和抗旱性。

由于磷与糖类、蛋白质和脂肪三者相互转变都有关系，所以不论是栽培粮食作物、豆类作物和油类作物都需要磷肥，而土壤是植物磷营养的主要来源，生产过程中，人们通过向土壤中施加磷肥的方式提高土壤中磷的含量[2]。由于磷以沉积的形式存在和贮存[3-5]，在土壤中具有特定的化学行为，使其在当季作物的利用率仅为10%～25%，而其余大部分的磷则迁移到环境中，对环境造成了较大的影响[6]。在雨水的冲刷下，磷会通过渗透作用污染地下水，或随着地表径流进入水环境中，导致水体富营养化。因此，准确测定土壤中的磷含量意义重大。

目前，测定土壤磷含量的方法测量主要有LY/T 1232—2015《森林土壤磷的测定》（以下简称《磷测》）[7]，HJ 632—2011《土壤总磷的测定 碱熔-钼锑抗分光光度法》[8]及 NY/T 88—1988《土壤全磷测定法》[9]。

前处理方法主要分为碱熔法和酸溶法2种。对于酸溶法，由于土壤中某些物质不易溶解，造成了消解时间过长，或因消解不充分而导致结果偏低；而相较于酸溶法，碱熔法则由于其高温作用，使有机物更容易彻底分解，从而得到较为准确的测试结果。因此，碱熔法普遍被业界采用[10，11]。

碱熔法测定土壤中的磷含量虽然可以使样品分解较为彻底，但同时也对操作过程要求较高，如样品的称量方式、熔融物的浸出及洗涤等因素都会影响结果的准确性[12-14]。故本文就上述环节进行研究和优化，总结了前处理过程中的注意事项，使其能更好地满足日常检测需求。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

SolidSpec3700 紫外可见近红外分光光度计，日本岛津；

CWF-1100 马弗炉，英国卡博莱；C-MAG HP 7可调式电热板，德国艾卡；

超声清洗仪，美国Bransonic；

试验所用试剂均为分析纯试剂，由国药试剂提供；

实验所用水为电阻率是18.25 MΩ·cm 的超纯水。

本文所研究的土壤样品为有证标准物质，名称为土壤成分分析标准物质 [GB W07454(GSS—25)]，由地球物理地球化学勘查研究所提供，定值日期为2010年4月，有效期至 2025年3月。其中，磷元素的含量为（857±39）mg/kg；

2.2 实验方法

主要依据《磷测》对称样方式及熔融物浸提方式做了优化，详见下文。

3 结果与讨论

3.1 样品称取方式

《磷测》中规定的样品称取方式为：于30 mL 坩埚中称取0.2 g 试料，再向其中加入2 g 氢氧化钠。此种称样方式不利于样品和氢氧化钠的混合，接触面积也有限。通过多次试验发现，若调整称取顺序，采用“夹心法”称取，即先称1 g 氢氧化钠置于坩埚底部，再加0.2 g 样品，样品上层再覆盖1 g 氢氧化钠，会得到较好的熔融效果。

3.2 坩埚及熔融物的浸出和洗涤

《磷测》中规定熔融物浸出和洗涤过程为：取出熔融物，冷却，加10.0 mL 水，在电炉上加热至约80℃，熔块溶解后再微沸5 min，将坩埚内的溶液转入50 mL容量瓶中。

采用此方法，不容易使熔融物测定洗净，从而使样品组分不能有效地转移到容量瓶，最终导致结果偏低。因此，此处可以将熔融物直接转移到50 mL 烧杯中，加入约20 mL 80℃的超纯水，然后将烧杯放入超声清洗仪中，超声5 min，最后转移至50 mL 容量瓶中。

由于借助了超声波的作用，烧杯中的液体能够形成微气泡并保持持续振动和摩擦，进而破坏了熔融物与坩埚内壁的吸附，达到了较好的浸出效果，实现了待测组分的全部转移。

3.3 试验结果

依据《磷测》的测定方法及优化后的测定方法，即采用“夹心法”称样，采用超声清洗仪对熔融物进行浸提的方式，分别对标准样品进行了6 次平行试验，经优化后的方法准确定度为98.13%～100.82%，精密度为1.04%，结果较为满意，具体信息详见表1。

表1 不同的前处理方法对结果的影响（n=6）

3.4 其他注意事项

3.4.1 坩埚的选择

《磷测》中并未对坩埚的材质进行说明，但其他一些方法中推荐使用铂金坩埚，但是由于铂金坩埚过于昂贵，使用会受一定限制，故实验中可以采用镍坩埚进行熔融，但是不可采用实验室常用的瓷坩埚。

3.4.2 氢氧化钠的处理

氢氧化钠极易吸潮，称量过程中要迅速。另外，氢氧化钠吸收的水分不仅会对称量结果产生影响，还会对后续的熔融过程产生影响（水分过多会导致熔融过程出现沸腾，造成样品的损失）。因此，实验前可将氢氧化钠在105℃下进行干燥处理。另外，基于增大试样与氢氧化钠的接触面积的考虑，在氢氧化钠选择时，宜选用颗粒状。

3.4.3 升温速率的控制

升温速率对熔融效果的影响也较大，如果升温速率过快，将导致氢氧化钠沸腾剧烈，尤其是在氢氧化钠水含量较高的情况下，沸腾更为剧烈。较适宜的升温速率应控制在10℃/min。

3.4.4 坩埚是否加盖

《磷测》的相关标准中，并未对熔融过程中是否加盖进行规定。加盖可以有利于熔融过程中的回流，但是，一方面，加盖后一部分熔融物会附着在坩埚盖内表面，甚至是坩埚外壁，会导致加大洗涤用水的量；另一方面会导致部分样品损失，不利于获得准确的结果，因此，建议在熔融过程中不加盖。

4 结语

综上所述，采用优化后的方法测定熔融，即“夹心法”称样和利用超声清洗仪对熔融物进行浸提的方式，可以得到较好的测试结果。该方法准确度高于98.1%，精密度小于1.04%。因此，此方法具有较强的实用性，不但可以满足日常检测需求，也为摸清土壤磷污染情况，制定土壤修复计划及环境政策等提供了技术依据。