ICP-AES法测定碱性土壤中有效磷、速效钾

2021-06-19梅连平刘晨曦李云东杨晓龙

磷肥与复肥 2021年5期

梅连平，刘晨曦，李云东，杨晓龙，张慧

（云南云天化股份有限公司研发中心，云南昆明 650228）

土壤有效磷、速效钾等农化指标对于研究土壤的肥力有着至关重要的指导作用。传统方法有效磷采用碳酸钠提取、分光光度法或电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定［1-2］；速效钾采用乙酸铵提取、原子吸收分光光度法测定［3-4］。为满足磷、钾快速测定需求，笔者采用NH4HCO3作为提取剂，同时提取碱性土壤中有效磷和速效钾，大大缩短了分析时间。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：iCAP7400型全谱直读等离子体光谱仪（ICP-AES），美国赛默飞世尔（Thermo Fisher）公司，中阶梯光栅，二维阵列（CID）检测器，耐氢氟酸雾化器；SHA-2制冷水浴恒温振荡器，江苏金怡仪器科技有限公司。

试剂：标准物质GBW 07459（新疆灰钙土）；磷标准溶液（1 000μg/mL），钢铁研究总院；钾标准溶液（1 000μg/mL），钢铁研究总院；NH4HCO3溶液，称取碳酸氢铵（GR）79.0 g溶于1 L容量瓶中，加去离子水定容，摇匀，并调节pH至7.6；去离子水，电阻率18MΩ·cm。

1.2 ICP-AES工作条件

高频发射功率1 150W，冷却气流量12 L/min，辅助气流量0.5 L/min，观测高度12mm，样品提升量1.5 L/min，冲洗泵转速75 r/min，分析泵转速75 r/min，积分时间短波7 s，积分时间长波5 s，光室温度（38±1）℃。磷、钾分析波长分别为177.495 nm、766.490 nm。

1.3 实验原理

针对碱性土壤，采用NH4HCO3提取，由于碳酸根的同离子效应，碳酸钙的溶解度降低，提取剂中HCO3-可和土壤溶液中的Ca2+形成碳酸钙沉淀，从而降低了Ca2+的活度而使某些活性较大的Ca-P（磷酸钙盐）被浸提出来，此外，碳酸氢铵的碱溶液存在着OH-、HCO-3、CO32-等阴离子，有利于吸附态磷的置换；NH4+与K+的半径相似，水化能也相似，所以NH4+能有效取代土壤矿物表面的交换性钾，同时NH4+进入矿物层间，能有效地引起层间收缩，不会使矿物层间的非交换钾释放出来［5］。

1.4 实验方法

称取通过2mm尼龙筛的风干土样5 g（精确到0.000 1 g）置于250mL三角瓶中，加入NH4HCO3溶液100mL，在室温下于水浴恒温振荡器（振荡速率为120次/min）中振荡30min。取出后用干燥的漏斗和无磷滤纸过滤，滤液稀释5倍后即为待测液。同时做空白实验。

2 结果与讨论

2.1 提取时间选择

对同一个土壤样品在室温下提取不同时间，测定结果见表1。由表1可知，提取时间在30～90 min时有效磷和速效钾测定结果保持平稳。振荡时间过短，有效成分不能完全被提取出来，而振荡时间太长不仅导致分析时间加长而且会使其他形式存在的磷、钾释放出来。为保证有效磷、速效钾均被提取出来，本法选择提取时间为30min。

表1 提取时间对测定结果的影响

2.2 提取温度的选择

对同一个土壤样品在不同温度下提取30min，测定结果见表2。由表2可知，随着提取温度升高，w（有效磷）、w（速效钾）测定结果逐渐增加，温度达到20～30℃时，趋于平稳，当温度达到35℃以上时增加明显，说明此时其他形式存在的磷、钾也被提取出来。结合实验数据和昆明的实际温度，实验选择在室温条件下进行提取。

表2 提取温度对测定结果的影响

2.3 雾化器的选择

玻璃同心雾化器孔径最小，最容易堵塞；高盐雾化器稳定性差，耐氢氟酸雾化器灵敏度最低。为了满足大批量土壤检测要求，本方法选择采用耐氢氟酸雾化器进行测定。

2.4 方法标准曲线及检出限

将购买的磷、钾标准溶液，分别配制成质量浓度100 g/L的标准储备液。然后利用标准储备液配制成质量浓度0、0.1、1.0、2.0mg/L的P标准系列溶液和0、1.0、5.0、10.0mg/L的K标准系列溶液。按照仪器工作条件对P、K的标准系列溶液进行测定，并绘制标准曲线。重复测定空白溶液11次，以3倍标准偏差计算各元素的检出限。线性方程、相关系数及检出限见表3。