鉬酸銨分光光度法測定高爾夫球場地表水總磷的方法研究

王 霞，唐少霞，陳 艷，吳 丹

（1.海南師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，海南 ?？?571158；2.海南椰島酒業(yè)發(fā)展有限公司，海南 ?？?570113）

鉬酸銨分光光度法測定高爾夫球場地表水總磷的方法研究

王 霞2，唐少霞1*，陳 艷1，吳 丹1

（1.海南師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，海南 海口 571158；2.海南椰島酒業(yè)發(fā)展有限公司，海南 ?？?570113）

針對GB 11893-1989鉬酸銨分光光度法測定總磷含量過程中出現(xiàn)的顯色不穩(wěn)定問題，文章探討顯色反應(yīng)條件(溫度、時間)及消解環(huán)節(jié)對總磷含量測定結(jié)果的影響，并對其進(jìn)行方法學(xué)考察及球場地表水樣進(jìn)行測定.結(jié)果表明：（1）顯色條件設(shè)定為在30℃水浴顯色15 min，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確；（2）磷標(biāo)準(zhǔn)溶液必須進(jìn)行過硫酸鉀消解后再顯色，然后繪制工作曲線；（3）方法學(xué)考察表明，地表水總磷含量在0.0～1.2μg/mL之間線性良好，r=0.9999，精密度、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和加樣回收試驗(yàn)的RSD均小于3%，平均回收率為98.95%，可用于球場地表水總磷含量的測定.

鉬酸銨分光光度法；總磷；顯色；消解；方法學(xué)

為了得到高質(zhì)量的草坪和良好的擊球草坪面，高爾夫球場在種植和養(yǎng)護(hù)草坪過程中所施用的化肥、有機(jī)肥，導(dǎo)致球場內(nèi)湖水質(zhì)總磷出現(xiàn)季節(jié)性超標(biāo)且比球場外農(nóng)田溝渠水高[1-2].在水質(zhì)監(jiān)測中常把總磷作為一項(xiàng)重要的監(jiān)測分析項(xiàng)目和水質(zhì)評價指標(biāo)[3].測定水樣中的總磷可以準(zhǔn)確、及時、全面地反映當(dāng)?shù)厮|(zhì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)[4].項(xiàng)目在采用國標(biāo)GB 11893-1989鉬酸銨分光光度法測定球場內(nèi)外地表水總磷含量的操作過程中，發(fā)現(xiàn)GB 11893-1989標(biāo)準(zhǔn)中：“在室溫下放置15 min（如顯色時室溫低于13℃，可在20～30℃水浴上顯色15 min）即可[5].”存在顯色不穩(wěn)定現(xiàn)象，因?yàn)榘创藯l件測定低含磷量的標(biāo)準(zhǔn)溶液時，吸光度隨時間明顯增大，由此可見室溫下放置15 min時顯色反應(yīng)尚未完全.為了更精確更方便地測定球場地表水總磷的含量，揭示其時空分布.本項(xiàng)目對國標(biāo)方法GB 11893-1989鉬酸銨分光光度法測定總磷中顯色的時間及溫度因素進(jìn)行了探討，對磷標(biāo)準(zhǔn)溶液是否需要進(jìn)行過硫酸鉀消解也進(jìn)行了對比試驗(yàn)研究，并對修訂后的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行方法學(xué)考察.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

Agilent Cary 60分光光度計(jì)（馬來西亞，Agilent）；YX-280B手提式壓力蒸汽滅菌器（合肥華秦醫(yī)療設(shè)備有限公司）（1.4～1.65 MPa）；101AS-3型不銹鋼數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司）.

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)試劑有：硫酸（H2SO4，廣州化學(xué)試劑廠）；過硫酸鉀（K2S2O8，天津市福晨化學(xué)試劑廠）；抗壞血酸（C6H8O6，西隴化工股份有限公司）；鉬酸銨（（NH4）6MO7O24·4H2O，天津市福晨化學(xué)試劑廠）；酒石酸銻鉀（KS?bC4H4O7·1/2H20，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；以上試劑均為分析純.色譜純（磷酸二氫鉀（KH2PO4），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）.所用試劑溶液均按GB 11893-1989方法標(biāo)準(zhǔn)要求配制[5].

1.3 實(shí)驗(yàn)原理及方法

1.3.1 原理

在中性條件下用0.2 g過硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽.在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物.在波長700 nm處用30 mm比色皿處測定吸光度.

1.3.2 方法

按國標(biāo)GB 11893-1989鉬酸銨分光光度法及修訂后的顯色條件，將不同濃度的磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液加入50 mL具塞（磨口）刻度管用蒸餾水定容至25 mL，然后加5%的過硫酸鉀4 mL，將具塞比色管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊，放在大燒杯中置于手提式壓力蒸汽滅菌器中加熱，待壓力達(dá)1.1 kg·cm-2，相應(yīng)溫度為120℃時，保持30 min后停止加熱.待壓力表讀數(shù)降至零后，取出放冷.然后用水稀釋至50 mL標(biāo)線，然后分別向上消解液中加入1 mL抗壞血酸溶液混勻，30 s后加2 mL鉬酸鹽溶液充分混勻，并在30℃水浴顯色15 min后，使用光程為30 mm比色皿，在700 nm波長下，以水做參比，測定吸光度，扣除空白試驗(yàn)的吸光度后，繪制磷工作曲線.測定水樣中的磷的含量，取25 mL水樣，按上述步驟操作，測定吸光度，再從磷工作曲線上查得磷的含量.

2 顯色反應(yīng)及消解環(huán)節(jié)的考察

2.1 影響顯色反應(yīng)的因素分析

2.1.1 在室溫下放置15 min低濃度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液的顯色不穩(wěn)定

按照方法1.3.2，繪制工作曲線時發(fā)現(xiàn)，顯色反應(yīng)在室溫為25℃下放置15 min后，隨著時間的推移，磷含量低（0.04 μg·mL-1、0.08 μg·mL-1）的標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度逐漸增大，說明在室溫下放置15 min低磷濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液顯色反應(yīng)并未完全，只有磷含量越高的標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度變化越小，比較穩(wěn)定，具體數(shù)據(jù)見表1.

室溫較高或較低時，可適當(dāng)縮短或延長顯色時間[6].顯色反應(yīng)完全與否與顯色溫度和時間有直接密切的關(guān)系，本文對顯色溫度和時間進(jìn)行了單因素的考察.

表1 不同顯色時間的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度對比表Tab.1Comparison of Phosphorus standard solution absorbance with different time of color reaction

2.1.2 溫度對顯色的影響

因低含量的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度變化較大，而中含量的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度較穩(wěn)定，因此選擇磷含量0.04 μg/mL（代表低含量）和0.40 μg/mL（代表中含量）的兩個梯度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行顯色溫度觀察.

取四組磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，每組各包含0.04 μg·mL-1和0.40 μg·mL-1兩個梯度的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至25 mL，然后按照方法1.3.2，對磷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行消解，發(fā)色后，分別測定在25℃、30℃、35℃和40℃下顯色15 min后的吸光度，具體數(shù)值見表2.

另取高爾夫球場內(nèi)湖水樣，按方法1.3.2在25℃、30℃、35℃和40℃下顯色15 min后測定吸光度，具體數(shù)值見圖1.

從表2、圖1可見，兩個梯度的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣在30℃顯色時吸光度達(dá)到最大值，然后趨于平緩.由此可見，最佳顯色溫度為30℃.

2.1.3 時間對顯色的影響

取四組磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，每組各包含0.04 μg·mL-1和0.40 μg·mL-1的兩梯度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法1.3.2，測定在30℃下顯色5 min、15 min、25 min、35 min的吸光度，具體數(shù)值見表3.

表2 兩梯度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同顯色溫度下的吸光度Tab.2Absorbance of two gradient phosphorus standard solution with different color temperatures

表3 兩梯度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同顯色時間下的吸光度Tab.3Absorbance of two gradients phosphorus standard solution with different time

取高爾夫球場內(nèi)湖水樣，做平行樣，按照方法1.3.2，測定在30℃下分別顯色5 min、15 min、25 min、35 min后的測定吸光度，具體數(shù)值見圖2.

由表3、圖2可知，隨著顯色時間的增加，兩梯度磷標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣的吸光度逐漸增大，在15 min后基本趨于平緩.

2.2 消解對標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的影響

GB 11893-1989要求繪制工作曲線的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液需要進(jìn)行消解，但是考慮到做標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線所用的試制磷酸二氫鉀為正磷酸鹽，荀久玉[6]和李云[7]的研究也認(rèn)為在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)消解與未消解的工作曲線幾乎無差異，黃玲（2015）認(rèn)為總磷前期的消解過程既繁瑣又耗時[8].本項(xiàng)目在改進(jìn)顯色方法的基礎(chǔ)上，考慮標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線是否可以不消解，簡便操作步驟，為此對消解與未消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了比對試驗(yàn)，將消解和未消解標(biāo)準(zhǔn)溶液測得的工作曲線吸光度的數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）分析以及P檢驗(yàn)，結(jié)果顯示未消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度整體大于消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，P＜0.05，具有顯著性差異，見表4.

圖1 不同溫度對試樣吸光度的影響Fig.1 Influence of temperature on Samples solution absorbance

圖2 不同顯色時間對試樣吸光度的影響Fig.2 Influence of color reaction times on samples solution absorbance

表4 消解與未消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度比較（n=5）Tab.4Comparison of absorbances between the digested and undigested Phosphorus standard solution(n=5)

從表4中吸光度（M±SD）數(shù)值來看，未消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度整體大于消解的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，究竟是消解過程中少量磷隨蒸氣消耗了還是消解過程中消除了干擾物對吸光度的影響，則需要進(jìn)一步研究.在未有明確的研究結(jié)果報告前，按照GB 11893-1989，對磷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行消解后再顯色，然后繪制工作曲線.

3 方法學(xué)考察

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)消解及顯色反應(yīng)對試驗(yàn)結(jié)果的影響，本項(xiàng)目對其進(jìn)行方法學(xué)考察.

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在7支50 mL具塞比色管中分別加入0.0，0.50 mL，1.00 mL，3.00 mL，5.00 mL，10.0 mL，15.0mL的2 μg· mL-1磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，按方法1.3.2繪制工作曲線，得到回歸方程：y=0.0302x-0.0027，r=0.9999.測定結(jié)果表明，磷含量在0.0～1.2 μg·mL-1范圍內(nèi)，吸光度與磷含量呈良好線性關(guān)系.

3.2 精密度試驗(yàn)

在3支50 mL比色管中分別加入0.50 mL、5.00 mL、15.0 mL的2 μg·mL-1磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法1.3.2分別依法連續(xù)測定6次吸光度.結(jié)果見表5.試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)所用的Agilent Cary 60分光光度計(jì)精密度良好.

3.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

3.3.1 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液穩(wěn)定性試驗(yàn)

表5 高、中、低三個磷含量精密度試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Precision of high、middle and low concentration of phosphorus standard solutions

在3支50 mL比色管中分別加入0.50 mL、5.00 mL、15.0 mL的2 μg·mL-1磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法1.3.2測定在0、15、30、60、90、120分鐘吸光度.結(jié)果見表6.試驗(yàn)結(jié)果表明，高、中、低磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液在120 min內(nèi)穩(wěn)定性良好.

表6 高、中、低三個磷含量穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Stability of high、middle and low concentration of phosphorus standard solutions

3.3.2 試樣穩(wěn)定性試驗(yàn)

取25 mL試樣于具塞比色管中，按照方法1.3.2，分別在0、15、30、60、90、120分鐘測定吸光度分別為0.0275，0.0273，0.0268，0.0265，0.02701，0.0271，RSD=1.32%.試驗(yàn)結(jié)果表明，試樣在120min內(nèi)穩(wěn)定性良好.

3.4 重復(fù)性試驗(yàn)

取同一試樣6份，每份25 mL于具塞比色管中，按照1.3.2，分別測定吸光度，計(jì)算磷含量，結(jié)果見表7.試驗(yàn)結(jié)果表明，本方法測定磷含量，重現(xiàn)性良好.

表7 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Repetition of phosphorus standard solutions

3.5 加樣回收試驗(yàn)

采用加樣回收率法，取同一試樣9份，每份12.5 mL于具塞比色管中，分別精密加入0.2 mL、0.25 mL、0.3 mL磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后按方法照1.3.2，分別測定吸光度，并計(jì)算磷含量的回收率.試驗(yàn)結(jié)果表明，本方法有較好的回收率，見表8.

4 球場地表水平行水樣的測定

項(xiàng)目采用上述方法及儀器對靶區(qū)兩個球場內(nèi)外地表水進(jìn)行測定，結(jié)果見表9.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，每個采樣點(diǎn)的平行樣基本無差異.由于東山球場內(nèi)湖一和內(nèi)湖二內(nèi)沒有種植植物，湖水中磷的含量均超出國家地表水三類水限值，但該球場由于湖底鋪有防滲膜，球場內(nèi)湖水在旱季沒有向外排放時，球場西側(cè)水庫的水質(zhì)并沒有受到內(nèi)湖水到影響，球場西側(cè)水庫水體磷的含量小于國家地表水三類水限值，磷的單因子污染指數(shù)Pi為0.88，水庫堤壩處水的總磷含量ci＜0.025 μg·mL-1.觀瀾湖球場兩個內(nèi)湖均用火山巖砌成，并在湖內(nèi)種植再力花，有研究表明火山巖及再力花對磷有具有較強(qiáng)的吸附作用[9].觀瀾湖兩個內(nèi)湖水體、灌溉水及羊山水庫水中所含磷的測定值均小于國家地表水三類水限值.

表8 加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果Tab.8 Results of recovery of adding to phosphorus standard solutions

表9 球場內(nèi)外地表水檢測結(jié)果Tab.9 The phosphorus element content from water in the surface around golf courses

5 結(jié)論

1）本項(xiàng)目對GB 11893-1989鉬酸銨分光光度法測定球場地表水總磷含量過程中出現(xiàn)的顯色不穩(wěn)定問題，進(jìn)行時間、溫度因素的科學(xué)考察，建議將GB 11893-1989標(biāo)準(zhǔn)中的顯色條件由原“室溫下放置15 min（如顯色時室溫低于13℃，可在20～30℃水浴上顯色15 min即可）”改為30℃水浴顯色15 min，可以使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定，而且用此方法測定的平行水樣吸光度基本無差異.

2）由于消解與未消解，顯色后測得的吸光度數(shù)據(jù)，具有顯著性差異，因此磷標(biāo)準(zhǔn)溶液需進(jìn)行過硫酸鉀消解步驟，再顯色后繪制工作曲線.

3）方法學(xué)考察表明，在0.0～1.2 μg/mL之間線性良好，r=0.9999，不同濃度磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣精密度和穩(wěn)定性RSD均小于2%，重現(xiàn)性RSD為2.18%，平均回收率為98.95%，RSD為2.49%，精密度高、回收率好，可用于球場地表水總磷含量的測定.

[1]常智慧，韓烈保.甲霜靈在高爾夫球場根系層和淋溶水中的殘留研究[J].草地學(xué)報，2005，13（2）：159-161.

[2]唐少霞，吳丹，侯璇音，等.少雨季節(jié)高爾夫球場周圍地表水特征分析[J].草業(yè)科學(xué)，2015（5）：837-846.

[3]李春燕，郭鳳震.手提式蒸汽消毒器同時消解總磷總氮實(shí)驗(yàn)分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（10）：116-119.

[4]蔡秀萍.分光光度法測定水中總磷的若干影響因素[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（4）：436-438.

[5]GB11893－1989.水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法[S].

[6]荀久玉.水質(zhì)總磷測定存在的問題初探[J].能源與環(huán)境科學(xué)，2014（12）：166.

[7]李云.鉬酸銨分光光度法測定總磷的有關(guān)問題探討[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2006（4）：40-42.

[8]黃玲.總氮總磷測定前同時預(yù)處理的可行性研究[J].環(huán)境工程，2015，33：205-208.

[9]蔣躍，童琰，由文輝，等.3種浮床植物生長特性及氮、磷吸收的優(yōu)化配置研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（5）：774-780.

責(zé)任編輯：劉 紅

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

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41361108）；省應(yīng)用技術(shù)研究與示范推廣專項(xiàng)（ZDXM2015019）；海南省重點(diǎn)特色—地理學(xué)科項(xiàng)目；研究生校級創(chuàng)新項(xiàng)目

*通訊作者：唐少霞，教授，E-mail：519635162@qq.com

10.12051/j.issn.1674-4942.2017.01.008