农化分析技术

农化分析技术 授课教师：雷恩春学时：理论40学时、实验40学时授课班级：2006级工程4、5班授课学期：2006-2007第二学期辽宁农业职业技术学院质检中心进入

第二节土壤中磷的测定 • 一、概述 • 二、土壤全磷测定 • 三、土壤有效磷测定返回

一、概述 • （一）土壤中磷素的形态 • （二）土壤中磷的含量及影响因素返回

（一）土壤中磷素的形态 • 土壤中磷素的存在形态可分为有机态磷和无机态磷两大类。其中有机态磷占全磷量的20％~50％。无机磷占全P的50-80%。返回

（二）土壤中磷的含量及影响因素 • 我国土壤全磷的含量以P，g·kg－1表示，大致在0.44～0.85 g·kg－1范围内。 • 通常是西北地区高于东南地区。 • 土壤速效磷含量与全磷含量呈正相关的趋势 • 影响因素：土壤母质、成土作用和耕作施肥，以及土壤质地和有机质含量等。返回

二、土壤全磷测定 • 土壤全P的测定分为两步： • 样品的分解；待测液中P的定量。 • （一）样品的分解 • （二）待测液中P的定量返回

（一）样品的分解 • 1、碱熔法： • （1）Na2CO3熔融法 • （2）NaOH熔融法 • 2、酸溶法：返回

（1）Na2CO3熔融法 • Na2CO3与土样混匀，装入铂坩埚中，在900C下高温熔融，使各种形态的P转变成正磷酸盐，熔块用酸（如H2SO4）溶解（因为用水溶解时，若土壤中含Ca多就容易形成磷酸钙沉淀）。返回下一页

（1）Na2CO3熔融法 • 优点：熔融时分解完全，测定结果准确，同一待测液可测定多种元素。 • 缺点：操作繁琐、费时，且铂坩埚贵重，每次使用时均有消耗，单测P时不用此法。返回下一页

（1）Na2CO3熔融法 • 注意： • 1)为使土壤溶解完全，一般Na2CO3>4倍土样用量。 2）Na2CO3与土样充分混匀，使二者密切接触，加速分解。 3）温度在900——920 C ，时间为20min 4）用白金坩埚。返回

（2）NaOH熔融法 • 熔剂由Na2CO3NaOH，铂坩埚Ag坩埚，720C熔融。本法测定结果比Na2CO3法稍低，因为分解完全程度低，且由于NaOH 易吸水而使测定结果不稳定。但本法较经济，Ag坩埚便宜。返回

2、酸溶法： • H2SO4-HClO4、HNO3-HClO4、HNO3-H2SO4、HF-HClO4… • HF-HClO4：HF有毒，且对玻璃有腐蚀作用而不能在玻璃通风橱中操作。 • H2SO4-HClO4：应用普遍，操作简便，不需要铂坩埚，但对样品分解完全的程度不如Na2CO3熔融法，对石灰性土壤的分解较完全，是Na2CO3熔融法的97-98%，对含Al-P、Fe-P较多的酸性土壤仅为95%。返回下一页

2、酸溶法 • H2SO4-HClO4优点在于： • （1）HClO4的脱水作用很强，有助于胶状硅（SiO2H2O）的脱水。 • （2）并能与Fe3+形成配合物，抑制Si和Fe对P比色的干扰。 • （3）H2SO4可提高消煮温度，防止消煮液蒸干，有利于分解作用进行。 • 在N、P联合测定中要注意HClO4的用量。返回

（二）待测液中P的定量 • 1、重量法 • 2、滴定法 • 3、比色法返回

1、重量法 • （1）磷酸铵镁法：先使P生成NH4MgPO4·10H2O，再灼烧成Mg2P2O7（焦磷酸镁），称至恒重。此法曾作过标准方法，但繁琐、费时，现很少采用。 • （2）磷钼酸喹啉法：为黄色沉淀。精密度和准确度都高，多用于肥料中P的测定。返回

2、滴定法 • 上述沉淀用过量标准碱溶解，再用标准酸滴定剩余的碱。与重量法相比无大优点，且多了手续，如标准酸、碱，现少用。 • 总之，重量法、滴定法均需沉淀重量大，即含量高时用，而土壤中的P一般较少，所以现在普遍采用比色法。返回

3、比色法 • （1）钒钼黄法（又叫钼黄法）：抗干扰离子的范围大，灵敏度较低，适于测定含P量高的样品。 • （2）钼兰法：最早在1887年提出，后经不断研究、改进，直到1962年Murphy等提出用抗坏血酸作为测P的还原剂，才形成了现在的钼锑抗比色法。 • 优点：与重量法和滴定法相比，能准确测定微量 • 磷，灵敏度高，操作简便。对一般土壤中P的测 • 定，此法都适用。返回

钼兰比色法 • 一、测定原理： • 在酸性条件下，试液中的P（正磷酸盐）与钼酸形成配合物-磷钼杂多酸（又叫磷钼酸杂聚配合物）。 • H3PO4 + 12 H2MoO4 = H3P(Mo3O10)4 + 12 H2O P多时呈黄色，少时无色 • 加入还原剂使磷钼酸中的一部分Mo6+离子被还原为Mo5+，生成一种叫做“钼蓝”的物质。 • 分光光度计在700nm波长测定。返回下一页

钼兰比色法 • 二、测定条件： • 钼兰兰色产生的速度、强度及稳定性受试液的酸度、试剂浓度、还原剂种类及干扰离子等条件的影响。返回

酸度 • 酸度—指比色液中的酸度，又叫终溶液的酸度。　它直接影响钼兰的形成及比色结果。酸度高：抑制钼酸解离，使MoO42-浓度变小，从而影响磷钼杂多酸的形成，试液颜色变浅，甚至酸过高时不显色，使测定结果偏低。酸度低：试液中有些干扰离子出现。如：溶液中可能存在的Si与钼酸铵生成兰色硅钼杂多酸，钼酸铵本身也能生成钼钼杂多酸（兰色），使测值偏高。返回下一页

酸度 • 另外，不同的酸度及酸的体系，其终溶液的酸度也 • 不同，如： • SnCl2-H2SO4体系 • 终溶液酸度范围: 0.39-0.40mol/L(1/2 H2SO4) • SnCl2-HCl体系 • 终溶液酸度范围: 0.60-0.70mol/L(HCl) • 钼锑抗-H2SO4体系 • 终溶液酸度范围: 0.35-0.55mol/L(1/2 H2SO4) 返回

试剂浓度 • 严格控制酸与钼试剂的比例。 • 一般说，钼酸铵浓度越高要求的酸度越高，适宜的酸度范围越窄。返回

还原剂种类 • 种类多，如1,2,4-氨基萘酚磺酸、SnCl2、抗坏血酸……。 • SnCl2：测P的适宜范围为0.02-0.6g/ml • 优点：此法灵敏度高，显色快，操作方便。 • 缺点：兰色稳定时间短（5-15min显色，兰色稳定15min）；允许干扰离子的浓度小，如Fe3+仅为20mg/L。返回下一页

还原剂种类 • 抗坏血酸： • 优点：生成的兰色稳定（可达24小时），Fe3+、As5+、Si4+的干扰很小，其中Fe3+可允许400mg/L（因为Fe3+可与Vc成配合物） • 缺点：显色慢，尤其是在温度低时需要温热处理。下一页返回

还原剂种类 • 60年代初将此法进行改进 • ——抗坏血酸法---钼锑抗法 • 是在钼酸铵试剂中添加了催化剂酒石酸氧锑钾（K(SbO)C4H4O4），此法既具有抗坏血酸的优点，又增加了四大优点。返回下一页

还原剂种类 • (1)能加速显色反应； • (2)在常温下能迅速显色； • (3)锑参与了“钼兰”配合物的组成(P:Sb:Mo=1:2:12)，使兰色加深，提高了反应的灵敏度； • (4)钼锑抗试剂是由钼酸铵、H2SO4、酒石酸氧锑钾、抗坏血酸（使用当天加入）按比例配成的一种混合试剂，使用时一次加入，从而简化了操作手续，有利于大批样品的分析及分析方法的自动化。所以是目前测P使用最广泛的方法。返回

干扰离子 • Fe3+：多时会抑制钼兰的形成。 • 若用SnCl2作还原剂时，可加入酒石酸，使之与Fe3+形成配合物而掩蔽之。 • 在钼锑抗比色法中，允许Fe3+含量达400mg/L，因为Fe3+可与抗坏血酸形成配合物； • 在H2SO4-HClO4消煮时，HClO4又能与Fe3+成配合物，所有这些都减少了Fe3+的干扰。返回下一页

干扰离子 • Si4+：在酸度较低时（0.25mol/L以下）可生成SiMo杂多酸。 • 在P的测定中，PMo杂多酸形成的酸度较高（在0.45mol/L以上），此酸度抑制了SiMo杂多酸的形成。 • 另外，用H2SO4-HClO4消煮时，由于HClO4的脱水作用很强，使胶状Si脱水成SiO2析出，所以少量的Si可用控制酸度的方法消除。下一页返回

干扰离子 • As5+：土壤中含量很少，而且As5+与钼酸铵反应很慢，一般不干扰P的测定。如某些土壤施用过农药砒霜，则可在测P前把As5+还原成As3+消除之（因为As3+不生成杂多酸）。返回下一页

干扰离子 • Mo6+：在溶液酸度低时能生成MoMo杂多酸，但测P的溶液酸度较高，不能生成MoMo杂多酸。 • 总之，比色法适于含量低的样品。如含量高时，则稀释倍数大，结果的误差也大。 • 注意：比色分析要求工作曲线与样品的测定条件一致，所以要求严格按照操作手续进行。返回

三、土壤有效磷测定 （一）Olsen 法（NaHCO3法）在国内外都得到良好结果和广泛应用，它适用于中性、微酸性土壤和石灰性土壤。（二）Bray 1 法（NH4F-HCl法）在酸性土壤上效果良好。（三） Mehlich 3 法、Mehlich 1 法、CaCl2法（四）其它方法：树脂法、同位素法、微生物学方法返回

（一）Olsen 法（NaHCO3法） • 1954年由美国SR. Olsen建立的方法，故也被称为Olsen法； • 适用于石灰性土壤、中性土壤和微酸性土壤； • 我国石灰性土壤有效磷测定的国家标准方法。返回下一页

（一）Olsen 法（NaHCO3法） • 1、方法原理 • 2.浸提条件 • 3. 浸出液中磷的定量返回

0.5 mol L-1 NaHCO3 溶液 （含磷浸出液） P 土浸提条件钼锑抗比色法 “钼蓝” pH8.5；25C；1:20； 30min；180次/min 酸度:0.45 mol L-1；有机质的干扰浸出液中磷的定量定量方法浸提过程浸提方法 1、方法原理返回下页

NaHCO3的作用原理 • (1) HCO3-降低Ca2+活度（可形成CaCO3沉淀），使微溶性磷酸盐被浸出（Ca-P）。 • (2) 浸提液pH调至8.5，使铁、铝发生水解，从而降低Fe3+、Al3+的浓度, 使Fe-P、Al-P被浸出。 Al-P + 2OH- [ Al(OH)2]+ + Pi Fe -P +2OH- [ Fe(OH)2 ] + + Pi 下页

NaHCO3的作用原理 (3)与交换吸附态磷进行置换作用（浸提液中有OH-、HCO3-、CO32-等阴离子）, 从而使H2PO4-、HPO42-等被浸提出来。 (4)浸提过程中的溶解作用降低了溶液中Ca2+、Fe3+、Al3+的浓度，因此能够防止浸出的磷发生次生沉淀。返回

2.浸提条件 • (1) pH 8.5 • 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O • (2) 浸提温度　　　每升高1C，磷的浸出量大约增加2.18%。国标规定 25  1 C • (3)土液比1:20 （5 g + 100 ml 或 2.5 g + 50 ml） • (4) 振荡时间30  1 min • (5)振荡频率通常用180次每分钟（150～200次每分钟均可）返回

3. 浸出液中磷的定量——钼锑抗比色法 • （1）反应原理 • （2）显色条件 • （3）干扰的消除 • （4）土壤有效磷丰缺指标 • （5）土壤有效磷测定方法比较返回

（1）反应原理 • 在酸性条件下，正磷酸盐、钼酸铵、酒石酸氧锑钾形成三元杂多酸，在还原剂作用下，被还原为一种蓝色“钼蓝”物质，可用比色法定量。 • 正磷酸盐(P) • 钼酸铵 (Mo) 三元杂多酸 • 酒石酸氧锑钾 (Sb) 钼兰 H+ Vc 返回

（2）显色条件 • 酸度与钼酸铵试剂的浓度影响“钼蓝”产生的速度、强度以及稳定性。返回下一页

“钼蓝”比色法中不同钼酸铵试剂浓度 • 及其对应的酸度条件 • 钼酸铵试剂的浓度比色液的酸度 • (%) c(1/2H2SO4)(mol L-1) 0.10 0.35~0.55 0.15 0.40~0.70 0.20 0.45~0.80 常用的比色液中钼酸铵试剂的浓度为0.10%，酸度为0.45 mol L-1 ( 1/2H2SO4 ) 。下一页

在测定NaHCO3浸出液中的磷时，由于NaHCO3为碱性，要消耗一部分酸，因此，比色液酸度要进行控制，通常有两种方法：在测定NaHCO3浸出液中的磷时，由于NaHCO3为碱性，要消耗一部分酸，因此，比色液酸度要进行控制，通常有两种方法： • 1、预先用H2SO4中和浸出液(即含NaHCO3溶液)成 pH 2~4（二硝基酚指示），再加入显色剂（显色剂中加入了酸），能够维持终溶液的酸度为0.45 mol L-1(1/2H2SO4)。下一页

在测定NaHCO3浸出液中的磷时，由于NaHCO3为碱性，要消耗一部分酸，因此，比色液酸度要进行控制，通常有两种方法：在测定NaHCO3浸出液中的磷时，由于NaHCO3为碱性，要消耗一部分酸，因此，比色液酸度要进行控制，通常有两种方法： • 2、在显色剂中加入过量的酸，使其中和掉10 mlNaHCO3溶液后，剩余的酸能够维持终溶液的酸度为0.45 mol L-1(1/2H2SO4)。返回

(3) 干扰的消除 • 显色时的温度应>15C，否则采取保温措施 • 最主要的干扰是NaHCO3浸出液中可溶性有机质颜色的干扰。 • 消除方法用活性炭脱色; 　　　　不脱色，直接在880nm处比色。返回下一页

A “钼蓝” 有机质 (黄色)  (nm) 700 nm 880 nm (3) 干扰的消除返回

（4）土壤有效磷丰缺指标 • 土壤肥力水平低　　中　　高 Olsen-P含量 < 5 5 ~10 >10 • （mg/kg ) （供华北地区参考）返回

方法名称 浸提剂浸提方法定量方法适用土壤类型 Olsen法 NaHCO3 pH8.5；251C； 1:20; 30min 180次/min 钼锑抗比色法中性、微酸性、石灰性土壤 Bray法 NH4F-HCl 1:10； 30min 钼锑抗比色法酸性、强酸性土壤双酸法 HCl-H2SO4 1:5； 30min 钼锑抗比色法酸性土、森林土壤 Mehlich 3法 HOAc-NH4NO3- NH4F-HNO3-EDTA 1:10； 5min 钼锑抗比色法 ICP法各种类型土壤土壤有效磷测定方法比较返回下一页

作业 • 1、 Olsen法测定石灰性土壤有效磷 • 的浸提原理 • 2、讨论影响土壤有效磷浸提条件的因素？返回

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