复合肥料磷含量测定方法比较

王春野，苗 辰，赵 东，丁 凯，蔡 毅*

（1.白山市农产品质量检验监测中心，吉林 白山 134300；2.白山市产品质量检验所，吉林 白山 134300）

磷作为植物必需三大主要营养元素之一，对于农作物的产量提升和品质改善起着关键性作用，因此肥料中水溶性磷及有效磷的含量成为衡量复合肥料质量的一个重要指标［1］。

磷含量的测定方法分为两大类：①基于形成磷钼杂多酸的化学法，如喹钼柠酮法、磷钒钼黄法、磷钼蓝法等；②现代仪器分析法，如电感耦合等离子体发射光谱法、离子色谱法等。其中，磷钼酸喹啉重量法长期作为仲裁法被广泛使用［2］。

目前，测定复合肥料磷含量常用的国标方法为GB/T 8573-2017《复混肥料中有效磷含量的测定》［3］及GB/T 15063-2020《复合肥料》［4］，本文对2种方法就准确度、精密度、所需时间等因素进行了大量实验比较研究。针对水溶性磷含量检测，2种方法中除超声提取法中提取时间及测定方法重量法中所加硝酸溶液量、加热微沸时间不同之外，其它均相同，这里选取GB/T 15063-2020测定方法比较加水研磨-重量法、超声提取-重量法。针对有效磷含量检测，GB/T 8573-2017提取法采用EDTA振荡法，GB/T 15063-2020提取法采用EDTA加热微沸法，测定方法重量法中除了所加硝酸溶液量、加热微沸时间不同之外其它均相同。

1 材料与方法

1.1 仪器

台式超声波清洗机，昆山禾创超声仪器有限公司，型号KH-300DE，超声频率40 kHz；超纯水机，莱博帕特科技发展有限公司，型号LABLB-150；电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司，型号BSA124S-CW，感量：0.1 mg；水浴振荡器，上海博迅实业有限公司医疗设备厂，型号SHZ-C；精密可程式烘箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂，型号BXH-65；玻璃坩埚式滤器，4号，30 mL。

1.2 试剂

EDTA-2Na溶液（37.5 g/L）；氢氧化钠溶液（200 g/L）；1+1硝酸溶液［5］；喹钼柠酮试剂［5］。所用试剂均为AR级。

1.3 样品

实验选取4种含磷肥料样品，样品信息详见表1。按GB/T 8571-2008制备试样［6］，用铲子将肥料在清洁、干燥、光滑的表面上堆成一圆锥形，压平锥顶，沿互成直角的二直径方向将肥料样品分成4等份，移去并弃去对角部分，将留下部分混匀，重复操作直至获得所需的样品量。将缩分后混合均匀的样品装入2个密封容器中密封，贴上标签并注明样品名称、取样日期、取样人姓名、单位名称或编号。1瓶作产品分析，1瓶保存。将1瓶样品经多次缩分后取出约100 g，用研钵研磨（研磨操作要迅速）至全部通过0.50 mm孔径筛，混合均匀，置于洁净、干燥瓶中，作成分分析。

表1 样品信息

1.4 实验方法

1.4.1 方法原理

用水和乙二胺四乙酸二钠（EDTA）提取水溶性磷和有效磷，提取液中正磷酸根离子在酸性介质中与喹钼柠酮试剂生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，用磷钼酸喹啉重量法测定磷的含量［3］。

1.4.2 水溶性磷含量测定

1.4.2.1 水溶性磷的提取（加水研磨） 称取含100～180 mg P2O5的 试 样 于75 mL瓷 蒸 发 皿 中，加25 mL水研磨，将清液倾注过滤于预先加入5 mL硝酸溶液的250 mL容量瓶中。继续用水研磨3次，每次用25 mL水，然后将水不溶物转移至滤纸上，并用水洗涤水不溶物，待容量瓶中溶液约200 mL为止。最后用水稀释至刻度，混匀，即为溶液A［4］。

1.4.2.2 水溶性磷的提取（超声提取） 称取含100～180 mg P2O5的试样于250 mL容量瓶中，加入150 mL水，摇动使试样分散均匀，塞紧瓶塞，将容量瓶置于超声波清洗仪中提取10 min（超声波清洗仪液面应高于容量瓶液面），用水稀释至刻度，混匀，干过滤，弃去最初部分滤液，即为溶液B［4］。

1.4.2.3 水溶性磷的测定（重量法） 用单标线吸管分别吸取25 mL溶液A和溶液B，分别移入400 mL高型烧杯中，分别加入20 mL硝酸溶液，用水稀释至100 mL，加玻璃棒搅拌均匀，盖上表面皿，在电热板上加热微沸至少10 min，取下，用少量水冲洗表面皿和烧杯内壁，加入35 mL喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，在电热板上微沸1 min至沉淀分层，取下烧杯，冷却至室温。用预先在（180±2）℃电热恒温干燥箱内干燥至恒重的玻璃坩埚式过滤器过滤，先将上层清液滤完，然后用倾泻法洗涤沉淀2次，每次用25 mL水，将沉淀移入滤器中，再用水洗涤6次，每次用25 mL水，将沉淀连同滤器置于（180±2）℃干燥箱内，待温度达到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器内，冷却至室温，称量［4］。

1.4.3 有效磷含量测定

1.4.3.1 EDTA振荡-重量法 称取含100～180 mg P2O5的试样置于滤纸上，用滤纸包裹试样，塞入250 mL容量瓶中，加入150 mL EDTA溶液，塞紧瓶塞，摇动容量瓶使滤纸破碎，试样分散于溶液中，置于（60±2）℃的恒温水浴振荡器中，保温振荡1 h（振荡频率以容量瓶内试样能自由翻动即可）。然后取出容量瓶，冷却至室温，用水稀释至刻度，混匀。干过滤，弃去最初部分滤液，即得测定溶液。用单标线吸管吸取25 mL测定溶液，移入500 mL烧杯中，加入10 mL硝酸溶液，用水稀释至100 mL。在电炉上加热微沸3 min，取下，加入35 mL喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，在电热板上微沸1 min至沉淀分层，取出烧杯，冷却至室温。用预先在（180±2）℃干燥箱内干燥至恒重的玻璃坩埚式滤器过滤，先将上层清液滤完，然后用倾泻法洗涤沉淀2次，每次用25 mL水，将沉淀移入滤器中，再用水洗涤，所用水共150 mL，将沉淀连同滤器置于（180±2）℃干燥箱内，待温度达到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器内，冷却至室温，称量［3］。

1.4.3.2 EDTA加热微沸-重量法 称取含100～180 mg P2O5的试样置于400 mL烧杯中，加入150 mL EDTA碱性溶液，盖上表面皿，置于电热板上加热微沸15 min，取下冷却至室温，定量转移至250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。干过滤，弃去最初部分滤液，即为测定溶液。用单标线吸管吸取25 mL测定溶液，移入400 mL高型烧杯中，加入20 mL硝酸溶液，用水稀释至100 mL，用玻璃棒搅拌均匀，盖上表面皿。在电热板上加热微沸至少10 min，取下，用少量水冲洗表面皿和烧杯内壁，加入35 mL喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，在电热板上微沸1 min至沉淀分层，取下烧杯，冷却至室温。用预先在（180±2）℃电热恒温干燥箱内干燥至恒重的玻璃坩埚式过滤器过滤，先将上层清液滤完，然后用倾泻法洗涤沉淀2次，每次用25 mL水，将沉淀移入滤器中，再用水洗涤6次，每次用25 mL水，将沉淀连同滤器置于（180±2）℃干燥箱内，待温度达到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器内，冷却至室温，称量［4］。

水溶性磷含量（ω1）及有效磷含量（ω2），以P2O5质量分数计，数值以%表示，依次按式（1）和式（2）计算：

式中：m1—测定水溶性磷所得磷钼酸喹啉沉淀质量的数值，g；m2—测定水溶性磷时，空白实验所得磷钼酸喹啉沉淀质量的数值，g；0.03207—磷钼酸喹啉质量换算为P2O5质量的系数；mA—测定水溶性磷时，试样质量的数值，g；25—吸取试样溶液体积的数值，mL；250—试样溶液总体积的数值，mL；m3—测定有效磷所得磷钼酸喹啉沉淀质量的数值，g；m4—测定有效磷时，空白实验所得磷钼酸喹啉沉淀质量的数值，g；mB—测定有效磷时，试样质量的数值，g；每个样品进行6次平行测定，取平行测定结果的算数平均值为测定结果。

2 结果与分析

2.1 水溶性磷的测定方法对比

针对水溶性磷含量的检测，选取GB/T 15063-2020测定方法比较加水研磨-重量法、超声提取-重量法，其实验结果如表2所示，同时计算平均值、极差及相对标准偏差（RSD），考察方法精密度。其中极差为测定结果最大值与最小值的差值，RSD=（标准偏差/平均值）×100%。

由表2可以得出，加水研磨-重量法测定结果中水溶性磷的极差在0.13%～0.19%之间、RSD在0.14%～0.81%之间；超声提取-重量法测定结果中水溶性磷的极差在0.05%～0.09%之间、RSD在0.08%～0.26%之间。2种方法均符合GB/T 15063-2020对肥料中水溶性磷平行测定结果的允许差要求。但对比发现超声提取-重量法有着更高的精密度，这是因为水研磨法提取水溶性磷由于增加了多次研磨、转移、洗涤的过程，使结果准确性、精密性影响因素增加。由于超声波技术是基于空化效应，空化时微小的气泡增加了两相间的接触面积、气泡的破碎和产生非常迅速导致高频的振荡，同时会产生局部的高温高压，十分有利于待测成分的溶解、浸出［7］。同时，超声提取-重量法所需时间短，这是因为加水研磨大约用时0.5 h，且步骤繁琐，超声提取-重量法方便快捷，仅需10 min时间，且操作简单［2］。所以，综合比较，超声提取-重量法在测定水溶性磷方面有其较独特的优势。

2.2 有效磷的测定方法对比

针对有效磷含量的检测，选取GB/T 8573-2017的EDTA振荡-重量法、GB/T 15063-2020的EDTA加热微沸-重量法进行比较，其实验结果如表3所示，同时计算平均值、极差及RSD，考察方法的精密度。

由表3可以得出，EDTA振荡-重量法测定结果中有效磷的极差为0.07%～0.14%、RSD为0.10%～0.30%；EDTA加热微沸-重量法测定结果中有效磷的极差为0.08%～0.15%、RSD为0.11%～0.35%。2种方法均符合GB/T 8573-2017及GB/T 15063-2020对肥料中有效磷平行测定结果的允许差要求，同时精密度相当。但对比发现EDTA加热微沸-重量法所需时间较短，这是因为EDTA振荡提取需60℃恒温振荡1 h，且步骤繁琐，EDTA加热微沸提取更方便快捷，加热微沸仅需15 min，且操作简单。同时EDTA振荡提取法所使用的量瓶占用面积大，EDTA加热微沸提取法所用烧杯占用面积小，更适合复合肥料多样品同时测定。所以，综合比较，EDTA加热微沸-重量法在测定有效磷方面有其较独特的优势。

2.3 方法的准确度

选取编号为RMK005的复合肥料中总磷、有效磷、水溶性磷分析质量控制物质，按实验方法各平行处理3份，测定其水溶性磷及有效磷含量，结果见表4。

表4 质量控制物质中水溶性磷及有效磷测定结果 （%）

表4结果表明，不同方法水溶性磷及有效磷的测定值都在标准值的范围内，准确度较好。

2.4 t检验

研究对象为上述4个样品，分别应用t检验法研究加水研磨-重量法与超声提取-重量法对水溶性磷测定结果的平均值及EDTA振荡-重量法与EDTA加热微沸-重量法对有效磷测定结果的平均值是否存在显著性差异。

t检验法检验步骤［1］：

①选择检验的显著性水平α；

选择检验的显著性水平α为0.05，当自由度为3时，t0.975=3.182，对表2及3中的数据进行t检验，结果见表5。由表5可知，所有条件比对试验的均小于u。

表5 方法比较试验t检验结果

通过t检验结果发现，不同方法对于水溶性磷及有效磷测定结果没有显著性差异。

2.5 检测技术关键点

磷钼酸喹啉重量法的沉淀组成稳定，溶解度小，易于过滤，因此在国家标准中被作为仲裁法使用［2］。为了使数据结果得到更高的准确度，以下是来自国家标准及文献的关键点：（1）以加水研磨进行水溶性磷提取时，先将试样置于瓷蒸发皿中，加25 mL水研磨，将清液倾注过滤于预先加入5 mL硝酸溶液的250 mL容量瓶中，继续用水仔细研磨3次，每次用水25 mL，用水洗涤滤纸上的水不溶物，直到容量瓶中的溶液达到200 mL为止［3］。（2）进行有效磷提取时，应按标准规定配制EDTA溶液浓度，还应严格控制提取温度（60±2）℃、振荡频率（量瓶内试样能自由翻动）和保温时间1 h［3］。本文选取振荡频率为150 r/min［8］。（3）喹钼柠酮试剂应储存于聚乙烯瓶中，因其能腐蚀玻璃，同时放于暗处，避光、避热保存［5］。（4）加入喹钼柠酮试剂生成沉淀后，在冷却过程中需转动烧杯3～4次，防止沉淀粘附在烧杯壁上难以洗涤，影响结果的准确性［9］。（5）测定同时做好空白实验，不能忽视空白实验的作用，以免引起误差［4］。

3 结论

GB/T 8573-2017及GB/T 15063-2020方法测定肥料中水溶性磷及有效磷含量均能满足检测需求，且测试结果均在允许差要求范围之内，准确度较好，不同方法对测定结果没有显著性差异。但对比发现，测定水溶性磷含量时，建议选取超声提取-重量法，因其有着更高的精密度、时间短、操作简单、方便快捷等优势。测定有效磷含量时，建议选取EDTA加热微沸-重量法，因其时间短、提取方便快捷、操作简单，更适用于大批量的分析测定。