流動(dòng)分析儀快速測(cè)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(cè)中心，江蘇 蘇州 215104）

流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤全磷含量主要是利用蠕動(dòng)泵將待測(cè)樣和試劑定量輸送到檢測(cè)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(cè)后，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)處理信號(hào)，并通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)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(dòng)分析儀具有較強(qiáng)的自動(dòng)化功能，加入待測(cè)樣和試劑的時(shí)間較為準(zhǔn)確，并且對(duì)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(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.常用流動(dòng)分析法

1.1 連續(xù)流動(dòng)分析法

連續(xù)流動(dòng)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(dòng)使其充分混合。最后，將試劑放入檢測(cè)模塊中，在比色皿中對(duì)實(shí)際進(jìn)行比色處理，并使用儀器記錄信號(hào)變化信息，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算實(shí)際濃度值。

利用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)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(dòng)分析儀器上進(jìn)行。連續(xù)流動(dòng)分析儀會(huì)自動(dòng)抽取樣品，然后將樣本自動(dòng)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(dòng)注射分析法

流動(dòng)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(dòng)。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(huì)相互混合，并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。其次，將溶劑放入檢測(cè)器中，通過分光光譜測(cè)定溶劑吸光度，并使用儀器記錄不同時(shí)間段的信息號(hào)變化。

利用流動(dòng)注射分析法檢測(cè)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(shì)。由于流動(dòng)分析系統(tǒng)管路一般較細(xì)，因此樣本中的細(xì)小顆粒會(huì)堵塞系統(tǒng)管路，在測(cè)定前需要對(duì)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(dòng)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(dòng)。其次，在選擇閥中加入適量試樣，利用儲(chǔ)存罐將選擇閥與旋轉(zhuǎn)蠕動(dòng)泵相連接，一般蠕動(dòng)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(huì)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(cè)儀中，通過分光光度測(cè)定溶液吸光度，并使用儀器記錄不同時(shí)間信號(hào)變化。

流動(dòng)注射分析法與連續(xù)流動(dòng)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(dòng)分析化可以進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。此外，連續(xù)流動(dòng)分析儀較為穩(wěn)定，使用試劑量較少，適合對(duì)單數(shù)較多的樣品進(jìn)行測(cè)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(cè)定具有反應(yīng)快、效果高的優(yōu)勢(shì)。因此，連續(xù)流動(dòng)分析儀在元素含量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用較多。

2.流動(dòng)分析儀快速測(cè)定土壤全磷含量

流動(dòng)分析儀快速測(cè)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(cè)定土壤全磷含量。流動(dòng)分析儀在設(shè)置完成之后，即可全自動(dòng)測(cè)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(dòng)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(wú)水乙醇將土樣潤(rùn)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。空白對(duì)照組不加入土壤，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(rùn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)分析儀自動(dòng)設(shè)計(jì)漂移校正和基線，基線自動(dòng)參比為5%，濾光片波長(zhǎng)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(dòng)分析儀模塊管理。圖1為流動(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)，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(dòng)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(duì)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(wú)色狀態(tài)，再加入少量氫氧化鈉溶液，這時(shí)溶液會(huì)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(cè)量波長(zhǎng)，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(cè)。

2.3 數(shù)據(jù)分析

土壤全磷測(cè)定實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)對(duì)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(duì)參數(shù)進(jìn)行回歸發(fā)內(nèi)心，檢測(cè)系數(shù)顯著性。土壤全磷測(cè)定實(shí)驗(yàn)中選擇3組土壤，并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)測(cè)定。測(cè)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(dòng)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(dòng)分析儀對(duì)11個(gè)樣本進(jìn)行全磷含量測(cè)定，每個(gè)樣本消解液均進(jìn)行3次測(cè)定，測(cè)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(dòng)分析儀測(cè)定的每千克土壤全磷含量均值約為0.408、0.414克。

圖2 流動(dòng)分析儀與鉬銻比色法測(cè)定土壤全磷含量比較

從表1中得出，兩種測(cè)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(dòng)分析儀測(cè)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(cè)定方法結(jié)果直線方程為：y=1.0606x-0.0191

表1 流動(dòng)分析法與鉬銻比色法土壤含量t檢驗(yàn)

圖3 流動(dòng)分析儀和鉬銻抗比色法測(cè)定土壤全磷含量相關(guān)分析

2.4.2 流動(dòng)分析儀測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性與精密度分析。通過標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)回收率進(jìn)行檢驗(yàn)。加標(biāo)土壤樣本在消解后，采用流動(dòng)分析儀分別檢測(cè)3次。從表2可以得出，流動(dòng)分析儀對(duì)土壤中全磷含量回收率測(cè)定結(jié)果為98%～102%。在相同環(huán)境下，利用流動(dòng)分析儀對(duì)土壤全磷含量分別測(cè)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(dòng)分析儀測(cè)定土壤全磷加標(biāo)回收率結(jié)果

表3 流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤全磷含量重復(fù)性試驗(yàn)

2.5 討論

利用流動(dòng)分析儀對(duì)土壤全磷含量測(cè)定時(shí)間鉬銻抗比色法測(cè)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(cè)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(cè)液、定容、比色檢測(cè)等，人工勞動(dòng)量較大。與鉬銻抗比色法相比，流動(dòng)分析儀測(cè)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(cè)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(dòng)分析儀較高的自動(dòng)化程度極大地提高了土壤全磷含量測(cè)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(cè)分析。但流動(dòng)分析儀對(duì)土壤全磷含量的測(cè)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(lái)確定檢測(cè)條件，因此測(cè)定技術(shù)具有專一性。