王春野，苗 辰，趙 東，丁 凱，蔡 毅*

（1.白山市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心，吉林 白山 134300；2.白山市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，吉林 白山 134300）

磷作為植物必需三大主要營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)于農(nóng)作物的產(chǎn)量提升和品質(zhì)改善起著關(guān)鍵性作用，因此肥料中水溶性磷及有效磷的含量成為衡量復(fù)合肥料質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)［1］。

磷含量的測(cè)定方法分為兩大類(lèi)：①基于形成磷鉬雜多酸的化學(xué)法，如喹鉬檸酮法、磷釩鉬黃法、磷鉬藍(lán)法等；②現(xiàn)代儀器分析法，如電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、離子色譜法等。其中，磷鉬酸喹啉重量法長(zhǎng)期作為仲裁法被廣泛使用［2］。

目前，測(cè)定復(fù)合肥料磷含量常用的國(guó)標(biāo)方法為GB/T 8573-2017《復(fù)混肥料中有效磷含量的測(cè)定》［3］及GB/T 15063-2020《復(fù)合肥料》［4］，本文對(duì)2種方法就準(zhǔn)確度、精密度、所需時(shí)間等因素進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)比較研究。針對(duì)水溶性磷含量檢測(cè)，2種方法中除超聲提取法中提取時(shí)間及測(cè)定方法重量法中所加硝酸溶液量、加熱微沸時(shí)間不同之外，其它均相同，這里選取GB/T 15063-2020測(cè)定方法比較加水研磨-重量法、超聲提取-重量法。針對(duì)有效磷含量檢測(cè)，GB/T 8573-2017提取法采用EDTA振蕩法，GB/T 15063-2020提取法采用EDTA加熱微沸法，測(cè)定方法重量法中除了所加硝酸溶液量、加熱微沸時(shí)間不同之外其它均相同。

1 材料與方法

1.1 儀器

臺(tái)式超聲波清洗機(jī)，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司，型號(hào)KH-300DE，超聲頻率40 kHz；超純水機(jī)，萊博帕特科技發(fā)展有限公司，型號(hào)LABLB-150；電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司，型號(hào)BSA124S-CW，感量：0.1 mg；水浴振蕩器，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠，型號(hào)SHZ-C；精密可程式烘箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠，型號(hào)BXH-65；玻璃坩堝式濾器，4號(hào)，30 mL。

1.2 試劑

EDTA-2Na溶液（37.5 g/L）；氫氧化鈉溶液（200 g/L）；1+1硝酸溶液［5］；喹鉬檸酮試劑［5］。所用試劑均為AR級(jí)。

1.3 樣品

實(shí)驗(yàn)選取4種含磷肥料樣品，樣品信息詳見(jiàn)表1。按GB/T 8571-2008制備試樣［6］，用鏟子將肥料在清潔、干燥、光滑的表面上堆成一圓錐形，壓平錐頂，沿互成直角的二直徑方向?qū)⒎柿蠘悠贩殖?等份，移去并棄去對(duì)角部分，將留下部分混勻，重復(fù)操作直至獲得所需的樣品量。將縮分后混合均勻的樣品裝入2個(gè)密封容器中密封，貼上標(biāo)簽并注明樣品名稱(chēng)、取樣日期、取樣人姓名、單位名稱(chēng)或編號(hào)。1瓶作產(chǎn)品分析，1瓶保存。將1瓶樣品經(jīng)多次縮分后取出約100 g，用研缽研磨（研磨操作要迅速）至全部通過(guò)0.50 mm孔徑篩，混合均勻，置于潔凈、干燥瓶中，作成分分析。

表1 樣品信息

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 方法原理

用水和乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）提取水溶性磷和有效磷，提取液中正磷酸根離子在酸性介質(zhì)中與喹鉬檸酮試劑生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀，用磷鉬酸喹啉重量法測(cè)定磷的含量［3］。

1.4.2 水溶性磷含量測(cè)定

1.4.2.1 水溶性磷的提?。铀心ィ?稱(chēng)取含100～180 mg P2O5的 試 樣 于75 mL瓷 蒸 發(fā) 皿 中，加25 mL水研磨，將清液傾注過(guò)濾于預(yù)先加入5 mL硝酸溶液的250 mL容量瓶中。繼續(xù)用水研磨3次，每次用25 mL水，然后將水不溶物轉(zhuǎn)移至濾紙上，并用水洗滌水不溶物，待容量瓶中溶液約200 mL為止。最后用水稀釋至刻度，混勻，即為溶液A［4］。

1.4.2.2 水溶性磷的提?。ǔ曁崛。?稱(chēng)取含100～180 mg P2O5的試樣于250 mL容量瓶中，加入150 mL水，搖動(dòng)使試樣分散均勻，塞緊瓶塞，將容量瓶置于超聲波清洗儀中提取10 min（超聲波清洗儀液面應(yīng)高于容量瓶液面），用水稀釋至刻度，混勻，干過(guò)濾，棄去最初部分濾液，即為溶液B［4］。

1.4.2.3 水溶性磷的測(cè)定（重量法） 用單標(biāo)線吸管分別吸取25 mL溶液A和溶液B，分別移入400 mL高型燒杯中，分別加入20 mL硝酸溶液，用水稀釋至100 mL，加玻璃棒攪拌均勻，蓋上表面皿，在電熱板上加熱微沸至少10 min，取下，用少量水沖洗表面皿和燒杯內(nèi)壁，加入35 mL喹鉬檸酮試劑，蓋上表面皿，在電熱板上微沸1 min至沉淀分層，取下燒杯，冷卻至室溫。用預(yù)先在（180±2）℃電熱恒溫干燥箱內(nèi)干燥至恒重的玻璃坩堝式過(guò)濾器過(guò)濾，先將上層清液濾完，然后用傾瀉法洗滌沉淀2次，每次用25 mL水，將沉淀移入濾器中，再用水洗滌6次，每次用25 mL水，將沉淀連同濾器置于（180±2）℃干燥箱內(nèi)，待溫度達(dá)到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫，稱(chēng)量［4］。

1.4.3 有效磷含量測(cè)定

1.4.3.1 EDTA振蕩-重量法 稱(chēng)取含100～180 mg P2O5的試樣置于濾紙上，用濾紙包裹試樣，塞入250 mL容量瓶中，加入150 mL EDTA溶液，塞緊瓶塞，搖動(dòng)容量瓶使濾紙破碎，試樣分散于溶液中，置于（60±2）℃的恒溫水浴振蕩器中，保溫振蕩1 h（振蕩頻率以容量瓶?jī)?nèi)試樣能自由翻動(dòng)即可）。然后取出容量瓶，冷卻至室溫，用水稀釋至刻度，混勻。干過(guò)濾，棄去最初部分濾液，即得測(cè)定溶液。用單標(biāo)線吸管吸取25 mL測(cè)定溶液，移入500 mL燒杯中，加入10 mL硝酸溶液，用水稀釋至100 mL。在電爐上加熱微沸3 min，取下，加入35 mL喹鉬檸酮試劑，蓋上表面皿，在電熱板上微沸1 min至沉淀分層，取出燒杯，冷卻至室溫。用預(yù)先在（180±2）℃干燥箱內(nèi)干燥至恒重的玻璃坩堝式濾器過(guò)濾，先將上層清液濾完，然后用傾瀉法洗滌沉淀2次，每次用25 mL水，將沉淀移入濾器中，再用水洗滌，所用水共150 mL，將沉淀連同濾器置于（180±2）℃干燥箱內(nèi)，待溫度達(dá)到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫，稱(chēng)量［3］。

1.4.3.2 EDTA加熱微沸-重量法 稱(chēng)取含100～180 mg P2O5的試樣置于400 mL燒杯中，加入150 mL EDTA堿性溶液，蓋上表面皿，置于電熱板上加熱微沸15 min，取下冷卻至室溫，定量轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。干過(guò)濾，棄去最初部分濾液，即為測(cè)定溶液。用單標(biāo)線吸管吸取25 mL測(cè)定溶液，移入400 mL高型燒杯中，加入20 mL硝酸溶液，用水稀釋至100 mL，用玻璃棒攪拌均勻，蓋上表面皿。在電熱板上加熱微沸至少10 min，取下，用少量水沖洗表面皿和燒杯內(nèi)壁，加入35 mL喹鉬檸酮試劑，蓋上表面皿，在電熱板上微沸1 min至沉淀分層，取下燒杯，冷卻至室溫。用預(yù)先在（180±2）℃電熱恒溫干燥箱內(nèi)干燥至恒重的玻璃坩堝式過(guò)濾器過(guò)濾，先將上層清液濾完，然后用傾瀉法洗滌沉淀2次，每次用25 mL水，將沉淀移入濾器中，再用水洗滌6次，每次用25 mL水，將沉淀連同濾器置于（180±2）℃干燥箱內(nèi)，待溫度達(dá)到180℃后，干燥45 min，取出移入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫，稱(chēng)量［4］。

水溶性磷含量（ω1）及有效磷含量（ω2），以P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，數(shù)值以%表示，依次按式（1）和式（2）計(jì)算：

式中：m1—測(cè)定水溶性磷所得磷鉬酸喹啉沉淀質(zhì)量的數(shù)值，g；m2—測(cè)定水溶性磷時(shí)，空白實(shí)驗(yàn)所得磷鉬酸喹啉沉淀質(zhì)量的數(shù)值，g；0.03207—磷鉬酸喹啉質(zhì)量換算為P2O5質(zhì)量的系數(shù)；mA—測(cè)定水溶性磷時(shí)，試樣質(zhì)量的數(shù)值，g；25—吸取試樣溶液體積的數(shù)值，mL；250—試樣溶液總體積的數(shù)值，mL；m3—測(cè)定有效磷所得磷鉬酸喹啉沉淀質(zhì)量的數(shù)值，g；m4—測(cè)定有效磷時(shí)，空白實(shí)驗(yàn)所得磷鉬酸喹啉沉淀質(zhì)量的數(shù)值，g；mB—測(cè)定有效磷時(shí)，試樣質(zhì)量的數(shù)值，g；每個(gè)樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定，取平行測(cè)定結(jié)果的算數(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 水溶性磷的測(cè)定方法對(duì)比

針對(duì)水溶性磷含量的檢測(cè)，選取GB/T 15063-2020測(cè)定方法比較加水研磨-重量法、超聲提取-重量法，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，同時(shí)計(jì)算平均值、極差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），考察方法精密度。其中極差為測(cè)定結(jié)果最大值與最小值的差值，RSD=（標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值）×100%。

由表2可以得出，加水研磨-重量法測(cè)定結(jié)果中水溶性磷的極差在0.13%～0.19%之間、RSD在0.14%～0.81%之間；超聲提取-重量法測(cè)定結(jié)果中水溶性磷的極差在0.05%～0.09%之間、RSD在0.08%～0.26%之間。2種方法均符合GB/T 15063-2020對(duì)肥料中水溶性磷平行測(cè)定結(jié)果的允許差要求。但對(duì)比發(fā)現(xiàn)超聲提取-重量法有著更高的精密度，這是因?yàn)樗心シㄌ崛∷苄粤子捎谠黾恿硕啻窝心?、轉(zhuǎn)移、洗滌的過(guò)程，使結(jié)果準(zhǔn)確性、精密性影響因素增加。由于超聲波技術(shù)是基于空化效應(yīng)，空化時(shí)微小的氣泡增加了兩相間的接觸面積、氣泡的破碎和產(chǎn)生非常迅速導(dǎo)致高頻的振蕩，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部的高溫高壓，十分有利于待測(cè)成分的溶解、浸出［7］。同時(shí)，超聲提取-重量法所需時(shí)間短，這是因?yàn)榧铀心ゴ蠹s用時(shí)0.5 h，且步驟繁瑣，超聲提取-重量法方便快捷，僅需10 min時(shí)間，且操作簡(jiǎn)單［2］。所以，綜合比較，超聲提取-重量法在測(cè)定水溶性磷方面有其較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2.2 有效磷的測(cè)定方法對(duì)比

針對(duì)有效磷含量的檢測(cè)，選取GB/T 8573-2017的EDTA振蕩-重量法、GB/T 15063-2020的EDTA加熱微沸-重量法進(jìn)行比較，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，同時(shí)計(jì)算平均值、極差及RSD，考察方法的精密度。

由表3可以得出，EDTA振蕩-重量法測(cè)定結(jié)果中有效磷的極差為0.07%～0.14%、RSD為0.10%～0.30%；EDTA加熱微沸-重量法測(cè)定結(jié)果中有效磷的極差為0.08%～0.15%、RSD為0.11%～0.35%。2種方法均符合GB/T 8573-2017及GB/T 15063-2020對(duì)肥料中有效磷平行測(cè)定結(jié)果的允許差要求，同時(shí)精密度相當(dāng)。但對(duì)比發(fā)現(xiàn)EDTA加熱微沸-重量法所需時(shí)間較短，這是因?yàn)镋DTA振蕩提取需60℃恒溫振蕩1 h，且步驟繁瑣，EDTA加熱微沸提取更方便快捷，加熱微沸僅需15 min，且操作簡(jiǎn)單。同時(shí)EDTA振蕩提取法所使用的量瓶占用面積大，EDTA加熱微沸提取法所用燒杯占用面積小，更適合復(fù)合肥料多樣品同時(shí)測(cè)定。所以，綜合比較，EDTA加熱微沸-重量法在測(cè)定有效磷方面有其較獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2.3 方法的準(zhǔn)確度

選取編號(hào)為RMK005的復(fù)合肥料中總磷、有效磷、水溶性磷分析質(zhì)量控制物質(zhì)，按實(shí)驗(yàn)方法各平行處理3份，測(cè)定其水溶性磷及有效磷含量，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 質(zhì)量控制物質(zhì)中水溶性磷及有效磷測(cè)定結(jié)果 （%）

表4結(jié)果表明，不同方法水溶性磷及有效磷的測(cè)定值都在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度較好。

2.4 t檢驗(yàn)

研究對(duì)象為上述4個(gè)樣品，分別應(yīng)用t檢驗(yàn)法研究加水研磨-重量法與超聲提取-重量法對(duì)水溶性磷測(cè)定結(jié)果的平均值及EDTA振蕩-重量法與EDTA加熱微沸-重量法對(duì)有效磷測(cè)定結(jié)果的平均值是否存在顯著性差異。

t檢驗(yàn)法檢驗(yàn)步驟［1］：

①選擇檢驗(yàn)的顯著性水平α；

選擇檢驗(yàn)的顯著性水平α為0.05，當(dāng)自由度為3時(shí)，t0.975=3.182，對(duì)表2及3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，所有條件比對(duì)試驗(yàn)的均小于u。

表5 方法比較試驗(yàn)t檢驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)t檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同方法對(duì)于水溶性磷及有效磷測(cè)定結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。

2.5 檢測(cè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

磷鉬酸喹啉重量法的沉淀組成穩(wěn)定，溶解度小，易于過(guò)濾，因此在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中被作為仲裁法使用［2］。為了使數(shù)據(jù)結(jié)果得到更高的準(zhǔn)確度，以下是來(lái)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)：（1）以加水研磨進(jìn)行水溶性磷提取時(shí)，先將試樣置于瓷蒸發(fā)皿中，加25 mL水研磨，將清液傾注過(guò)濾于預(yù)先加入5 mL硝酸溶液的250 mL容量瓶中，繼續(xù)用水仔細(xì)研磨3次，每次用水25 mL，用水洗滌濾紙上的水不溶物，直到容量瓶中的溶液達(dá)到200 mL為止［3］。（2）進(jìn)行有效磷提取時(shí)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配制EDTA溶液濃度，還應(yīng)嚴(yán)格控制提取溫度（60±2）℃、振蕩頻率（量瓶?jī)?nèi)試樣能自由翻動(dòng)）和保溫時(shí)間1 h［3］。本文選取振蕩頻率為150 r/min［8］。（3）喹鉬檸酮試劑應(yīng)儲(chǔ)存于聚乙烯瓶中，因其能腐蝕玻璃，同時(shí)放于暗處，避光、避熱保存［5］。（4）加入喹鉬檸酮試劑生成沉淀后，在冷卻過(guò)程中需轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯3～4次，防止沉淀粘附在燒杯壁上難以洗滌，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性［9］。（5）測(cè)定同時(shí)做好空白實(shí)驗(yàn)，不能忽視空白實(shí)驗(yàn)的作用，以免引起誤差［4］。

3 結(jié)論

GB/T 8573-2017及GB/T 15063-2020方法測(cè)定肥料中水溶性磷及有效磷含量均能滿(mǎn)足檢測(cè)需求，且測(cè)試結(jié)果均在允許差要求范圍之內(nèi)，準(zhǔn)確度較好，不同方法對(duì)測(cè)定結(jié)果沒(méi)有顯著性差異。但對(duì)比發(fā)現(xiàn)，測(cè)定水溶性磷含量時(shí)，建議選取超聲提取-重量法，因其有著更高的精密度、時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、方便快捷等優(yōu)勢(shì)。測(cè)定有效磷含量時(shí)，建議選取EDTA加熱微沸-重量法，因其時(shí)間短、提取方便快捷、操作簡(jiǎn)單，更適用于大批量的分析測(cè)定。