潘淑春

(成都綜合巖礦測試中心，四川成都 610081)

我國是一個長期依賴于農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境農(nóng)業(yè)大國。土壤質(zhì)量是決定農(nóng)作物生長與產(chǎn)量的關(guān)鍵。土壤作為植物生長的營養(yǎng)庫，承擔(dān)養(yǎng)分運移作用，對作物生長、結(jié)果的影響遠遠超過預(yù)期。土壤有效態(tài)的研究，于20世紀后期開始出現(xiàn)，并且日益受到廣泛關(guān)注。

元素在土壤中存在形態(tài)主要有以下4種:水溶態(tài)、交換態(tài)、難溶態(tài)以及有機結(jié)合態(tài)，其中能被植物吸收利用的稱為有效態(tài)。這種速效養(yǎng)分多呈離子態(tài)，極易隨水流失，而土壤膠體具有交換吸收作用，使部分養(yǎng)分貯存于土壤中，當(dāng)植物吸收某些可溶性養(yǎng)分后，土壤膠體吸附的養(yǎng)分又被重新交換轉(zhuǎn)入溶液中供植物使用，土壤的酸堿性在一定程度上影響這種供給能力。因此，研究土壤成分運動以及對植物的可給性，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展有著十分重要的意義。

國內(nèi)測定森林土壤有效硼的方法主要有以下幾種:直接電位法、石墨爐原子吸收光譜法、甲亞胺分光光度法、鈹試劑Ⅲ分光光度法等化學(xué)分析方法。我國林業(yè)行業(yè)標準(LY/T1258-1999)［1］和全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編《土壤分析技術(shù)規(guī)范》采用甲亞胺-H酸比色法，姜黃素比色法測定有效硼的含量［2］，但在實際大批量操作過程中，上述測定方法存在可操作性差、耗時、穩(wěn)定性差等缺點:其中姜黃素比色法在蒸干時的蒸干程度較難掌握，不利于批量測試。面對四川省成都市經(jīng)濟區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查中大批量土壤有效態(tài)的測試任務(wù)，找出一個簡便、快捷、穩(wěn)定性好、適合批量測試的測定方法是十分迫切的。

本文對遼寧開源、河南安陽、四川簡陽、湖北黃梅、江西鷹潭、廣州花縣6個采樣林地的土壤有效態(tài)標準物質(zhì)，參照相關(guān)林業(yè)、農(nóng)業(yè)行業(yè)標準方法，考察了煮沸浸提時間、濾液放置時間、過濾方式、不同稱樣量等因素對浸提結(jié)果的影響;對比了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)法及甲亞胺分光光度法測定有效硼，證實了ICP-AES測定土壤中的有效硼，優(yōu)于甲亞胺分光光度法。

1 實驗部分

1.1 儀器設(shè)備及工作條件

(1)722N分光光度計。將靈敏度開關(guān)置于1檔，選擇開關(guān)置于T，在420 nm波長下開啟儀器電源開關(guān)預(yù)熱20 min，打開樣品室上蓋，調(diào)節(jié)0旋鈕，使數(shù)字顯示為00.0，調(diào)節(jié)%在樣品架內(nèi)放入空白溶液和待測溶液，將空白液置于測量位置，蓋上樣品室蓋，調(diào)節(jié)100% 旋鈕使數(shù)字顯示為100.0。

(2)iCAP-6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國Thermo Elemental公司)，射頻發(fā)生器:輸出功率1 150 W，頻率27.12 MHz，反射功率＜5 W。蠕動泵轉(zhuǎn)速100 r·min-1工作氣體為氬氣，冷卻氣流量(Ar)1.4 L·min-1，輔助氣流量(Ar)0.5 L·min-1，積分時間8 s，觀測高度15 mm。

1.2 標準溶液和主要試劑

(1)0.9 g·L-1甲亞胺溶液:稱取0.9 g甲亞胺和2 g抗壞血酸，加100 mL純水，微熱溶解(分析時當(dāng)天配制)。若無固體甲亞胺試劑，可分別配制1%H酸溶液及0.04%水楊醛溶液使用。

(2)10 g·L-1H酸溶液:在室溫下溶解1 g 1-氨基-8萘酚-3，6-二磺酸氫鈉于100 mL無離子水中，然后加入2 g抗壞血酸，使之溶解。若混濁可過濾后使用。溶液pH2.5此液需當(dāng)天配制。

(3)0.4 mol·L-1水楊醛溶液:每 100 mL1+4 乙醇中加入水楊醛0.04 mL。

(4)0.5 mol·L-1氯化鈣溶液:5.55 g 氯化鈣(分析純)，加水100 mL溶解。

(5)緩沖溶液:取乙酸銨231 g溶于水中，稀釋到1L，再加入67 gEDTA，此溶液pH6.7。

(6)硼標準溶液。

1)稱取0.5720 g經(jīng)40℃干燥過的基準硼酸(H3BO3)，用水溶解后，轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。此溶液每毫升含100 μg硼。

2)移取5.00 mL硼標準溶液于500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。此溶液每毫升含1 μg硼。

3)標準系列 準確吸取硼標準溶液0.00 mL、0.20 mL、0.40 mL、0.60 mL、0.80 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL，分別置于洗凈的100 mL無硼容量瓶中，稀釋至刻度。

1.3 樣品分析步驟

稱取10.00 g風(fēng)干并通過2.0 mm尼龍篩的土樣于150mL無硼錐形瓶中，按土水比1∶2，加入20 mL已煮沸的純水，連接冷凝管，于已升溫至160℃的電熱板上煮沸5 min取下，加入4滴0.5 mol·L-1CaCl2溶液，將其過濾，用塑料管承接，此液用于測定有效硼。

取1 mL1 g·L-1H酸溶液于10 mL干凈無硼比色管中，加2mL水揚醛溶液，搖勻。再加入3 ml緩沖溶液，立即加入4 mL待測液，搖勻后放置1 h，在(420～430)nm波長處，用1 cm比色皿，用試劑空白溶液調(diào)吸收值到零，測顯色液的吸光度。

工作曲線的繪制:取標準系列溶液0.2 μg·mL-1、0.4 μg·mL-1、0.6 μg·mL-1、0.8 μg·mL-1、1.0 μg·mL-1、2.0 μg·mL-1、4.0 μg·mL-1于不同試管中，按上述樣品顯色方法顯色，測定吸光度。以吸光度為縱坐標，以標準系列溶液含量為橫坐標，繪制工作曲線。整個分析過程應(yīng)用無硼玻璃或塑料器皿，以免污染。

結(jié)果計算

有效硼的質(zhì)量分數(shù)以(mg·kg-1)表示，按式(1)計算:

式中:ω(B)——土壤有效硼的質(zhì)量分數(shù)，單位為毫克每千克(mg·kg-1);

m1——由校準曲線查得顯色液中硼的含量，單位為微克(μg);

m——試樣質(zhì)量，單位為克(g);

103和1 000——換算系數(shù);

D——分取倍數(shù)，20/4。

2 結(jié)果與討論

2.1 煮沸時間實驗

稱取10.00 g標準物質(zhì)，按實驗方法煮沸3 min、5 min、7 min、10 min 進行浸提，將其干過濾，吸取浸提液顯色，在(420～430)nm波長下，測定溶液的吸光度，利用iCAP-6300(美國熱電公司)ICPAES直接測定浸提液中硼含量，結(jié)果如表1所示。

表1 煮沸時間實驗Tab.1 Boiling Time Test

通過表1實驗數(shù)據(jù)可知:煮沸時間在(3～7)min對比色法和等離子體發(fā)射光譜法均沒有影響，因此選煮沸5 min浸提。

2.2 稱樣量實驗

選取標準物質(zhì) GBW07412，分別稱取5.00 g，10.00 g，20.00 g于3個三角瓶中，分別加入10 mL、20 mL、40 mL水，按測定方法浸提，顯色，比色，濾液在ICP-AES上測定，得到結(jié)果見表2。

表2 稱樣量實驗Tab.2 Sample Weight Test

由表2結(jié)果可知:當(dāng)水土比固定為2∶1浸提，稱樣量對測定結(jié)果幾乎無影響，介于土樣中有效硼的含量以及所需溶液量，稱取10.00 g樣品測定。

2.3 過濾方式實驗

分別稱取標準樣品10.00 g于4個三角瓶中，按測定方法浸提，冷卻后轉(zhuǎn)入塑料管中，放置24 h，顯色、比色和放置24 h后直接于等離子體發(fā)射光譜測定，結(jié)果見表3。

表3 過濾方式實驗(比色法)Tab.3 Filter Test(Colorimetric Method)

由表3實驗結(jié)果可知:未過濾僅放置過夜的浸提液比色法測定值偏離真實值，其原因是溶液澄清度不夠。而過濾與否對等離子體發(fā)射光譜法測定結(jié)果的影響可忽略不計。

2.4 濾液放置時間實驗

按測定方法浸提，干過濾，塑料管承接，放置48 h、放置72 h顯色、比色測定和將濾液直接用等離子體發(fā)射光譜儀測定其結(jié)果見表4。

從表4實驗結(jié)果可知:試樣雖經(jīng)浸提過濾并澄清一段時間后，再進行顯色測定，但結(jié)果仍然不穩(wěn)，而等離子體發(fā)射光譜儀測定的結(jié)果均較好，較穩(wěn)。

2.5 方法檢出限

根據(jù)試驗方法，對比色法空白進行11次測定和將空白于等離子體發(fā)射光譜儀測定11次其結(jié)果見表5。

表4 濾液穩(wěn)定性實驗Tab.4 Stability Test of Landfill Leachate

表5 方法檢出限Tab.5 Detection Limit of the Method

由表5試驗結(jié)果可知，比色法的檢出限為0.0888(10-6)，等離子體發(fā)射光譜法的檢出限為0.0051μg/mL。等離子體發(fā)射光譜法明顯比甲亞胺比色法好，檢出限和檢測限均比比色法更低。

2.6 方法精密度實驗

(1)甲亞胺測定硼:按實驗方法，對同一樣品進行測定，計算測定的平均結(jié)果和變異系數(shù)，結(jié)果見表6。

表6 方法精密度Tab.6 Precision of the Method Determination Boron by Azomethine

從表6精密度試驗結(jié)果可知，本方法適用于土壤有效硼的測定。

(2)ICP-AES測定硼 :按實驗方法，對同一樣品進行測定，計算測定的平均結(jié)果和變異系數(shù)，結(jié)果見表7。

從表7精密度試驗結(jié)果可知，本方法完全適用于土壤有效硼的測定。

表7 方法精密度Tab.7 Precision of the Method Determination Boron by ICP-AES

3 結(jié)論

(1)從各單因素試驗結(jié)果可知:煮沸時間、稱樣量(水土比=2:1)對土壤中比色法和ICP-AES測定有效硼沒有影響;但過濾方式和濾液放置時間對比色法影響較大。

(2)通過穩(wěn)定性試驗、方法檢出限、精度試驗可知:在批量測定土壤中的有效硼時，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法具有簡便、快捷、穩(wěn)定性強，該方法優(yōu)于甲亞胺分光光度法。

［1］國家林業(yè)局.中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準(森林土壤分析方法)［S］1版.北京:中國標準出版社2000:235～236.

［2］全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編.土壤分析技術(shù)規(guī)范［M］.2版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2006:153～157.