水體和土壤磷的批量快速測(cè)定及土壤磷酸鹽氧同位素分析.pdf

1、磷（phosphate，Pi）肥施用提高農(nóng)田土壤有效磷含量，改善土壤肥力水平，但過(guò)多磷肥投入會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田徑流中磷濃度的升高，引起周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化?？焖倥繙?zhǔn)確地測(cè)定農(nóng)田土壤有效磷和水體中磷元素含量，為土壤-水體中磷遷移、轉(zhuǎn)化與循環(huán)機(jī)制的研究提供重要的技術(shù)支撐。本文利用連續(xù)流動(dòng)分析儀、全波長(zhǎng)掃描式多功能讀數(shù)儀（酶標(biāo)儀），與孔雀綠-磷鉬雜多酸和磷鉬藍(lán)比色方法相結(jié)合，建立土壤與水體磷酸鹽含量的批量快速檢測(cè)方法。選擇潮土和黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)中NK（

2、不施磷肥）、NPK（施用無(wú)機(jī)磷肥）、NPKM（施用無(wú)機(jī)磷肥+有機(jī)糞肥）、NPKS（NPK+秸稈還田）4個(gè)處理土樣，利用0.5 mol/L NaHCO3（pH8.5）和1 mol/L HCl浸提土壤磷酸鹽，對(duì)磷酸鹽進(jìn)行富集、純化，獲得Ag3PO4，利用元素分析儀-穩(wěn)定性同位素比例質(zhì)譜儀測(cè)定其中氧同位素值，建立土壤磷酸鹽中氧同位素（δ18 O-P）分析技術(shù)。主要結(jié)果和結(jié)論如下：
　　（1）磷鉬藍(lán)分光光度法是分析水體中磷酸鹽的常用方法，

3、但靈敏度不高。本文建立了孔雀綠-磷鉬雜多酸顯色體系測(cè)定水體樣品中磷酸鹽的方法。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件為：顯色劑中鉬酸銨、濃硫酸、孔雀綠配比分別為10:8:9，最大吸收波長(zhǎng)范圍為620~660 nm，磷質(zhì)量濃度在0~0.5μg/mL范圍內(nèi)符合Lambert-Beer定律。在此基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)連續(xù)流動(dòng)分析儀顯色試劑通入管路，增加進(jìn)樣體積，將孔雀綠-磷鉬雜多酸比色法與連續(xù)流動(dòng)分析儀結(jié)合，檢測(cè)水體磷酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=90872X+1915.2（R2=0.99

4、91**），Y表示儀器測(cè)定峰高，X表示標(biāo)準(zhǔn)溶液磷濃度；方法檢出限為0.006 mg/L；加標(biāo)回收率在95.8％~99.3%之間；對(duì)湖水樣品分別重復(fù)測(cè)定10次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.6%。
　　全波長(zhǎng)掃描式多功能讀數(shù)儀（酶標(biāo)儀）是一種多通道光學(xué)系統(tǒng)的分光光度計(jì)。采用96孔和48孔兩種型號(hào)微孔板（每孔加液總體積分別為0.2和1.0 mL），結(jié)合孔雀綠-磷鉬雜多酸比色法測(cè)定水體磷酸鹽。96孔微孔板法與48孔微孔板法標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為Y=1

5、.6906X+0.1301（R2=0.9948）、Y=3.2637X+0.23033（R2=0.9995），Y為P濃度，X為吸光度，由此得出靈敏度（每單位吸光度相應(yīng)磷濃度）分別為1.691 mg/L和3.264 mg/L。兩種方法測(cè)定水體磷酸鹽回收率98.3%~108.9%。待測(cè)磷含量較低時(shí)（<0.01 mg/L Pi）時(shí)，48孔微孔板法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯小于96孔微孔板法。
　　將全波長(zhǎng)掃描式多功能讀數(shù)儀（酶標(biāo)儀）與孔雀綠-磷鉬

6、雜多酸、磷鉬藍(lán)比色方法相結(jié)合應(yīng)用于測(cè)定土壤碳酸氫鈉浸提的有效磷（Olsen-P）。48孔和96孔微孔板-磷鉬藍(lán)比色法的標(biāo)準(zhǔn)曲線R2分別為0.9996和0.9958，靈敏度（每單位吸光度相應(yīng)磷濃度）分別為0.440 mg/L和0.256 mg/L，檢測(cè)限分別為0.015 mg/L和0.029 mg/L。48孔和96孔微孔板-孔雀綠比色法標(biāo)準(zhǔn)曲線R2分別為0.9992和0.9963，靈敏度分別為3.019 mg/L和1.599 mg/L，檢

7、出限分別為0.002 mg/L和0.007 mg/L。9種土壤測(cè)試結(jié)果表明，48孔與96孔微孔板-磷鉬藍(lán)比色法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.1%~15.8%和4.2%~41.4%，孔雀綠比色法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.3%~33.4%和8.5%~37.6%。利用兩種微孔板測(cè)定的土壤Olsen-P值與利用常規(guī)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（1 cm比色池）測(cè)定的數(shù)之間具有良好的相關(guān)性，相關(guān)直線斜率接近1.0。48孔微孔板法測(cè)試的精密度和準(zhǔn)確度高于96孔微孔板法

8、。
　?。?）選擇長(zhǎng)期定位試驗(yàn)黑土與潮土，分別利用0.5 mol/L NaHCO3（pH8.5）和1 mol/L HCl浸提土壤磷酸鹽（NaHCO3-Pi和HCl-Pi）。NaHCO3提取液經(jīng)過(guò)Mg(OH)2-PO4共沉淀法富集磷酸鹽、CePO4沉淀純化最后形成Ag3PO4沉淀；HCl提取液經(jīng)過(guò)磷鉬酸銨沉淀、磷酸胺鎂沉淀、Ag3PO4沉淀獲得磷酸銀沉淀，上述富集和純化過(guò)程中磷酸鹽的回收率均能到達(dá)90%以上，磷酸鹽損失較少；X-射線

9、衍射儀和氧含量測(cè)定表明，實(shí)驗(yàn)獲得的磷酸銀沉淀純度高，分離純化過(guò)程中未出現(xiàn)氧同位素分餾。潮土與黑土NK處理NaHCO3-Pi的δ18O-P分別為16.32‰和16.23‰，NPK、NPKM和NPKS三個(gè)處理的土壤δ18O-P值為17.89‰~18.43‰且差異不顯著，但與NK處理有顯著差異；潮土與黑土各處理中HCl-Pi的δ18O-P依次為17.21‰和17.90‰（NK）、17.25‰和17.61‰（NPK）、17.62‰和17.87‰

10、（NPKM）、17.95‰和17.70‰（NPKS），各個(gè)處理之間δ18O-P均無(wú)顯著差異，長(zhǎng)期的不施肥對(duì)潮土和黑土NaHCO3-Pi的δ18O-P有顯著影響。
　　綜上所述，連續(xù)流動(dòng)分析儀和全波長(zhǎng)掃描式多功能讀數(shù)儀（酶標(biāo)儀）結(jié)合孔雀綠-磷鉬雜多酸或磷鉬藍(lán)比色法，具有分析速度快，消耗試劑少等優(yōu)點(diǎn)，可用于大批量水樣和土壤碳酸氫鈉浸提磷含量測(cè)定；孔雀綠-磷鉬雜多酸比色法適合低磷含量樣品的測(cè)定。本文還建立了NaHCO3和HCl提取土壤無(wú)