流動分析儀快速測定土壤全磷含量

周文蘭

（江蘇省蘇州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測中心，江蘇 蘇州 215104）

流動分析儀測定土壤全磷含量主要是利用蠕動泵將待測樣和試劑定量輸送到檢測儀器中，并按照順序加入相應(yīng)管路中，由氣泡分隔為不同的獨(dú)立小片段。試劑經(jīng)過比色檢測后，計(jì)算機(jī)會自動處理信號，并通過計(jì)算機(jī)軟件對數(shù)據(jù)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線，整理、歸納、分析數(shù)據(jù)，并得出數(shù)據(jù)報(bào)告。流動分析儀具有較強(qiáng)的自動化功能，加入待測樣和試劑的時(shí)間較為準(zhǔn)確，并且對溫度、顯色時(shí)間、顯色反應(yīng)等控制程度較高，極大地減少了人工失誤的問題，保證測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.常用流動分析法

1.1 連續(xù)流動分析法

連續(xù)流動分析方法反應(yīng)過程如下：首先，利用取樣器吸取適量試樣，并將試樣放入分析儀中，每個(gè)試劑均以手工方法在適當(dāng)時(shí)間和點(diǎn)位加入。其次，將每個(gè)樣品分割為若干樣品片段，將試劑與試樣放入管路進(jìn)行晃動使其充分混合。最后，將試劑放入檢測模塊中，在比色皿中對實(shí)際進(jìn)行比色處理，并使用儀器記錄信號變化信息，通過計(jì)算機(jī)自動計(jì)算實(shí)際濃度值。

利用連續(xù)流動分析法測定土壤全磷含量需要進(jìn)行加熱、曲線配置、混合、預(yù)稀釋等步驟，試劑分離過程的溶劑萃取、透析膜透析等步驟可以在流動分析儀器上進(jìn)行。連續(xù)流動分析儀會自動抽取樣品，然后將樣本自動加入反應(yīng)模塊中，并通過螺旋管將試劑與樣品片段進(jìn)行充分混合。

1.2 流動注射分析法

流動注射分析法反應(yīng)過程如下：首先，將試劑放入儀器中，并以的流速進(jìn)行連續(xù)流動。在分析過程中工作人員需要在分析系統(tǒng)中加入適量的實(shí)際片段流，在試劑經(jīng)過反應(yīng)管道時(shí)，試劑與試樣會相互混合，并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。其次，將溶劑放入檢測器中，通過分光光譜測定溶劑吸光度，并使用儀器記錄不同時(shí)間段的信息號變化。

利用流動注射分析法檢測土壤全磷含量具有分析時(shí)間短、效率高，結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)勢。由于流動分析系統(tǒng)管路一般較細(xì)，因此樣本中的細(xì)小顆粒會堵塞系統(tǒng)管路，在測定前需要對樣本進(jìn)行過濾處理。

1.3 順序注射分析法

順序注射分析技術(shù)是基于流動注射分析技術(shù)研發(fā)的一種新型技術(shù)。順序注射分析技術(shù)反應(yīng)過程如下：首先，將選擇閥與試劑端、試樣端相連接，將試劑加入儀器中以一定流速連續(xù)流動。其次，在選擇閥中加入適量試樣，利用儲存罐將選擇閥與旋轉(zhuǎn)蠕動泵相連接，一般蠕動泵可以反向旋轉(zhuǎn)或者正向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)試樣經(jīng)過反應(yīng)管道時(shí)會與試劑相互融合，并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。最后，將溶液放入檢測儀中，通過分光光度測定溶液吸光度，并使用儀器記錄不同時(shí)間信號變化。

流動注射分析法與連續(xù)流動分析法相比較，后者靈敏度較高，且峰高穩(wěn)定，使用連續(xù)流動分析化可以進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。此外，連續(xù)流動分析儀較為穩(wěn)定，使用試劑量較少，適合對單數(shù)較多的樣品進(jìn)行測量，系統(tǒng)管路較寬發(fā)生堵塞概率較低，使用該儀器進(jìn)行土壤全磷含量進(jìn)行測定具有反應(yīng)快、效果高的優(yōu)勢。因此，連續(xù)流動分析儀在元素含量檢測實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用較多。

2.流動分析儀快速測定土壤全磷含量

流動分析儀快速測定土壤全磷含量的主要原理是基于磷鉬藍(lán)反應(yīng)。磷鉬藍(lán)反應(yīng)是在一聽條件的銻離子和酸堿度環(huán)境下，鉬酸銨與磷酸根形成銻磷鉬混合雜多酸，被還原劑抗壞血酸還原為磷鉬藍(lán)，然后通過比色測定土壤全磷含量。流動分析儀在設(shè)置完成之后，即可全自動測定土壤全磷含量，通過相應(yīng)管道注入試劑以及消解液，使全磷顯色液酸堿度滿足反應(yīng)條件。

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

電子分析天平、流動分析儀、紫外分光光度計(jì)、馬弗爐、烘箱、高溫電爐。

2.2 實(shí)驗(yàn)法方法

2.2.1 土壤樣品消解。稱取適量標(biāo)準(zhǔn)土樣和土壤樣品放入鎳坩堝中，加入2滴無水乙醇將土樣潤濕，然后在土樣中加入2g氫氧化鈉。將坩堝置于高溫電爐上進(jìn)行加熱，待土樣中的氫氧化鈉固體融化后，將坩堝置于馬弗爐上進(jìn)行加熱并加蓋，將溫度保持在400℃加熱20分鐘，然后繼續(xù)加熱將溫度保持在720℃持續(xù)45分鐘。加熱完畢后將坩堝取下溫度降至室溫，將溶液放入容量瓶。在坩堝中加入10毫升蒸餾水，并將其置于高溫電爐上進(jìn)行低溫加熱，待坩堝中熔塊溶解完后使用8毫升濃度為4.5的硫酸溶液清洗坩堝內(nèi)部及蓋子，并用熱水沖刷，清洗物均加入容量瓶中。在容量瓶中加入1:1濃鹽酸5滴，溶液冷卻后，水溶液進(jìn)行定容?？瞻讓φ战M不加入土壤，重復(fù)上述操作。

2.2.2 方法回收率實(shí)驗(yàn)。將土壤樣本分為兩組，在兩組土樣中各稱取0.2g土壤，共稱取8組。在4組土樣中加入0.5毫升磷酸二氫鉀溶液，另外4組土樣中加入0.25毫升磷酸二氫鉀，將8組土樣放入烘箱中烘干，并加入2地?zé)o水乙醇將土樣潤濕，然后加入2g氫氧化鈉，重復(fù)加熱消解步驟。回收率公式為：全磷回收率=（加標(biāo)土壤磷含量-樣品土壤磷含量）/加標(biāo)土壤磷含量×100%。

2.2.3 流動分析儀

2.2.3.1 試劑。進(jìn)樣清洗液（氯化鈉58.5克、5.3毫升硫酸，定容至1000毫升）、氫氧化鈉（1000毫升水中加入12可氫氧化鈉）、系統(tǒng)清洗液（250毫升去離子水中加入0.5克硫酸鈉）、鉬酸銨溶液（鉬酸銨1克、酒石酸銻鉀0.05克、硫酸6.5毫升，定容至100毫升），抗壞血酸溶液（100毫升水中加入1.5克抗壞血酸）。

2.2.3.2 儀器條件。流動分析儀流速每小時(shí)60個(gè)，清洗液比例為3:1，樣品進(jìn)樣時(shí)間為48秒，儀器清洗時(shí)間為24s，流動分析儀自動設(shè)計(jì)漂移校正和基線，基線自動參比為5%，濾光片波長660納米。若土樣中全磷含量地域每升5毫克，則選擇低濃度管吸取樣品。

2.2.3.3 流動分析儀模塊管理。圖1為流動分析儀10個(gè)管路為空氣、氫氧化鈉、水、鉬酸銨溶液、清洗液、抗壞血酸溶液、消解液進(jìn)樣。

圖1 流動分析儀模塊管路

2.2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立。分別抽取0、0.25、1.00、0.1、0.75、1.25、1.50、1.75毫升磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，并將消解空白對照組溶液定容至25毫升，磷溶液配制濃度為0、1.00、3.00、5.00、2.00、4.00、6.00、7.00毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液，經(jīng)過檢測，構(gòu)建土壤全磷標(biāo)準(zhǔn)曲線：y=1.001x-0.007（R2=0.9998）

2.2.4 鉬銻抗比色法

2.2.4.1 試劑。鉬銻抗顯色劑（水中加入硫酸溶液，攪拌混合冷卻至室溫，倒入鉬酸銨水溶液中，并加入酒石酸銻鉀溶液，定容至1升后即為鉬銻抗溶液。在實(shí)驗(yàn)開始前在鉬銻抗溶液中加入抗壞血酸，混合均勻即為顯色劑）、氫氧化鈉、硫酸、2，4一二硝基酚。

在構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體時(shí)，應(yīng)該遵循“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則，以學(xué)習(xí)者特征分析數(shù)據(jù)為依據(jù)，以促進(jìn)溝通交流為目的，從而為課堂活動的順利展開打下基礎(chǔ)。

2.2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立。分別提取0、0.50、2.00、0.25、1.00、3.00、4.00、5.00毫升磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入空白對照組溶液配置磷溶液濃度為0、0.20、0.80、0.10、0.40、1.20、1.60、2.00毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液。加入2，4一二硝基酚，攪拌均勻后加速滴加入氫氧化鈉，溶液逐漸變?yōu)榈S色后，加入硫酸直至溶液呈透明無色狀態(tài)，再加入少量氫氧化鈉溶液，這時(shí)溶液會逐漸變?yōu)榈S色。加入顯色劑，將溶液定容至25毫升，搖晃均勻，將溶液靜置40分鐘，然后利用紫外分光光度計(jì)測量波長，并構(gòu)建土壤全磷曲線：y=1.801x-0.0032（R2=0.9998）

2.2.4.3 抽取。去一定量的土壤消解液，調(diào)整溶液酸堿度，并加入顯色劑，進(jìn)行溶液和檢測。

2.3 數(shù)據(jù)分析

土壤全磷測定實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和繪制圖表，分析雙樣本-t檢驗(yàn)均值，通過直線方式對參數(shù)進(jìn)行回歸發(fā)內(nèi)心，檢測系數(shù)顯著性。土壤全磷測定實(shí)驗(yàn)中選擇3組土壤，并對其進(jìn)行重復(fù)測定。測量值Xi平均值為土壤全磷含量估計(jì)值，標(biāo)準(zhǔn)偏差公式為：

2.4 結(jié)果與分析

2.4.1 流動分析儀與鉬銻抗比色法比較。由圖2分析得出，鉬銻抗比色法與流動分析儀對11個(gè)樣本進(jìn)行全磷含量測定，每個(gè)樣本消解液均進(jìn)行3次測定，測定得出每千克土壤全磷含量約為0.19～0.88、0.19～8.83克，鉬銻抗比色法與流動分析儀測定的每千克土壤全磷含量均值約為0.408、0.414克。

圖2 流動分析儀與鉬銻比色法測定土壤全磷含量比較

從表1中得出，兩種測定結(jié)果經(jīng)過t值檢驗(yàn)過后，p=0.525（T≤t），兩組數(shù)值均沒有明顯差異。鉬銻抗比色法與流動分析儀測定土壤全磷含量在經(jīng)過相關(guān)性分析后，發(fā)現(xiàn)兩者呈線性相關(guān)，兩者相關(guān)系數(shù)為r=0.99。從圖3中得出，兩種全磷測定方法結(jié)果直線方程為：y=1.0606x-0.0191

表1 流動分析法與鉬銻比色法土壤含量t檢驗(yàn)

圖3 流動分析儀和鉬銻抗比色法測定土壤全磷含量相關(guān)分析

2.4.2 流動分析儀測定結(jié)果準(zhǔn)確性與精密度分析。通過標(biāo)準(zhǔn)加入法對回收率進(jìn)行檢驗(yàn)。加標(biāo)土壤樣本在消解后，采用流動分析儀分別檢測3次。從表2可以得出，流動分析儀對土壤中全磷含量回收率測定結(jié)果為98%～102%。在相同環(huán)境下，利用流動分析儀對土壤全磷含量分別測定5次，結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差為1.2%～2.0，相關(guān)分析如表3。

表2 流動分析儀測定土壤全磷加標(biāo)回收率結(jié)果

表3 流動分析儀測定土壤全磷含量重復(fù)性試驗(yàn)

2.5 討論

利用流動分析儀對土壤全磷含量測定時(shí)間鉬銻抗比色法測定時(shí)間短，且不需要實(shí)驗(yàn)人員配置試劑和設(shè)計(jì)儀器參數(shù)；鉬銻抗比色法測定土壤全磷含量需要實(shí)驗(yàn)人員配置試劑、調(diào)節(jié)酸堿度、抽取待測液、定容、比色檢測等，人工勞動量較大。與鉬銻抗比色法相比，流動分析儀測定效率更高，人工、材料成本較低，可以避免人工操作出現(xiàn)的失誤情況，檢測結(jié)果較為準(zhǔn)確。

3.結(jié)論

土壤全磷含量是反應(yīng)土壤肥力的基本標(biāo)準(zhǔn)之一。流動分析儀較高的自動化程度極大地提高了土壤全磷含量測定效果，同時(shí)也可以降低實(shí)驗(yàn)人員出現(xiàn)失誤的情況，適用于樣品數(shù)量較多的檢測分析。但流動分析儀對土壤全磷含量的測定，主要是根據(jù)土壤消解特性以及磷鉬藍(lán)比色法具體要求來確定檢測條件，因此測定技術(shù)具有專一性。