一种微波消解icp-aes法测定土壤和沉积物中总磷的方法
【专利摘要】本发明提供了一种微波消解ICP-AEC法测定土壤和沉积物中总磷含量的方法。微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷，回收率在97.5%-106.2%之间，相对标准偏差为1.6%-3.4%，检出限为5.74mg/kg（样品称取量在0.2500g，消解液定容至50ml）。工作曲线在0-10.00mg/L相关系数大于0.9999，线性良好。本方法同国家标准方法的测定结果无显著差异，而样品处理和测定更加简便快速，具有较好的实用价值。
【专利说明】—种微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磷含量的测定方法，尤其涉及一种微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷的方法。
【背景技术】
[0002]磷是地球上分布较为广泛的一种非金属元素，自然界中主要以各种磷酸盐的形式存在，是生物新陈代谢的必需元素。土壤和水系沉积物作为自然界中磷的重要载体，对磷循环起着至关重要的作用。在水力冲刷作用下，土壤中的磷可进入水体，水体磷含量过高可造成藻类过度繁殖，进而引发水体的富营养化。
[0003]目前关于磷元素的测定方法主要有分光光度法、离子色谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)等。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，是以电感耦合等离子矩为激发光源的光谱分析方法，具有准确度高和精密度高、检出限低、测定快速、线性范围宽、可同时测定多种元素等优点。张莉(山东冶金，2013年第I期，44-45)电感耦合等离子体原子发射光谱法测定焦炭中的磷公布了一种使用ICP-AES法测定焦炭中磷的含量，采用ICP-AES测定焦炭中的磷，其准确度和精密度好，测定元素的回收率在98.7%-101.4%，方法简单快捷，满足分析和生产的要求。CN 102564973A同样是使用ICP-AES法对工业中铁尘泥中磷、铅、锌的含量进行测定。CN 103293144 A公布了一种钢铁中杂质磷含量的ICP-AES测量，进一步说明该方法在磷含量测定中的准确度和精密度更有优势。
[0004]土壤和沉积物样品的前处理方法主要有氢氧化钠熔融法、硝酸-高氯酸消解法、硫酸钾消解法等，其原理是在一定温度条件下，强碱或混合强酸将样品中各种形态的磷被转化成为可溶性正磷酸盐，继而进行测定。NaOH熔融法样品分解完全，目前是我国土壤总磷测定的标准方法，但处理过程繁琐，劳动强度大，分析时间长，不适宜大批量样品的处理，整个分析测试的效率较低。电加热混酸消解也是一种常用的土壤消解方法，分解效率已达到分析总磷的要求，操作手续相对简单，但由于敞开式的消解环境，样品处理时间较长容易受到污染，且能耗较大。
[0005]微波消解技术是近年来出现的一种快速样品前处理技术，它结合了高压消解和微波加热两方面的性能，为样品的消解过程提供了一个封闭环境，具有溶剂用量少、样品污染小、易于自动化控制、重现性好、快速高效、消解能力强、绿色环保等优点。CN 103558173 A公布了一种微波消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤中镍含量的方法，该法处理的样品具有精密度好、准确可靠、回收率高、快速便捷的优点。CN 103267734 A公布的一种水质总磷高效消解及快速检测的方法，其中试剂消解方法解决了现有国家标准检测方法存在的过程复杂、耗时耗能、步骤繁琐的问题，满足水质总磷现场快速检测的要求。
[0006]电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)在国外已广泛用于环境样品及岩石、矿物、金属等样品中数十种元素的测定，通过微波消解技术处理样品在土壤及沉积物总磷测定方面的研究还比较少。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷含量的方法，通过微波消解快速高效的对样品进行前处理，利用ICP-AES法准确精密的测量土壤和沉积物中总磷含量。
[0008]为达到上述目的，一种微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷含量的方法，包括样品采集、标准曲线的制备和样品的消解与测定，步骤包括:
1、样品采集和处理
取样样品经冷冻干燥后去除植物残体、石子等杂物，研磨混匀后过筛，分装至聚乙烯袋置于干燥器中保存。
[0009]2、标准曲线和工作曲线的绘制
用磷溶液稀释配制不同浓度的标准使用溶液，以实验中使用的去离子水作空白，进行ICP-AES测定标准系列溶液的光谱强度值。
[0010]3、样品消解与测定
用硝酸-氢氟酸-过氧化氢体系对样品进行消解。准确称量一定量样品加入到聚四氟乙烯消解管中，每个样品加硝酸浸泡，预消解使土壤初步分解，再加入过氧化氢和氢氟酸，待反应平稳后加盖放置于微波系统中消解。消解完毕冷却后取出消解罐，将消解液转移至聚四氟乙烯坩埚中，放置到电热板上加热赶酸，待不再有白烟生成样品呈粘稠状为止，冷却后定容，静置澄清后，上机测定。
[0011]其中，按对角线布点法采集耕层土壤，底泥样品使用冲击式柱状底泥采样器采集。
[0012]其中，混合、粉碎、研磨等处理过程使用工具均用去离子水润洗3次。
[0013]其中，硝酸优选为65-70%的优级纯，过氧化氢优选为30-40%的优级纯，氢氟酸为40-47%优级纯。
[0014]其中，以磷浓度和光谱强度为横纵坐标绘制标准曲线。
[0015]其中，ICP-AES方法测定样品的光谱强度值，并将该光谱强度值与标准曲线对照，获得总磷浓度。
[0016]其中，标准磷溶液配制的试剂为正磷酸、和/或其盐选自磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐，优选为磷酸二氢钾。
[0017]其中，微波消解的条件为，微波功率60(Tl600W，30分钟升温至19(T210°C后保持15?30分钟。
[0018]其中，ICP-AES的工作条件为:RF发生器功率118(Tl300W，冷却气12?19L/min，载气流速0.5?0.9L/min,等离子气0.2?0.4L/min,观测高度14?16mm，进样速度1.(Tl.8ml/min，根据实际情况将仪器调节至最佳工作状态。
[0019]有益效果:本发明提供的一种微波消解ICP-AES法测定土壤和沉积物中总磷含量的方法，微波消解ICP-AES法测定土壤中总磷，土壤国家标准物质和实际样品的测定结果较为理想，回收率在97.5%-106.2%之间，相对标准偏差为1.6%-3.4%，检出限为5.74mg/kg (样品称取量为0.2500g,消解液定容至50ml)。工作曲线在0-10.00mg/L相关系数大于0.9999，线性良好。(I)本方法同国家标准方法的测定结果无显著差异，而样品处理和测定更加简便快速，具有较好的实用价值；(2)样品前处理方法可同时适用于常见重金属的消解和提取；(3) H2O2的加入特别有利于样品中有机磷的消解。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明配制的总磷工作曲线(标准曲线)。
【具体实施方式】
[0021 ] 结合【具体实施方式】，对本发明作进一步详细说明。
[0022]1.1仪器和试剂
仪器:电感耦合等离子体发射光谱仪，微波消解系统，电子分析天平；冷冻干燥机，可见分光光度计。
[0023]试剂:氢氟酸(优级纯)、硝酸(优级纯)、30%过氧化氢(优级纯)、磷酸二氢钾(分析纯)，土壤国家标准物质。
[0024]1.2仪器工作条件
ICP-AES工作条件:RF发生器功率:1300W;冷却气:15.0L/min ;载气流速:0.8L/min ;等离子气:0.2L/min ;观测高度:15mm ;进样速度:1.5ml/min。
[0025]微波消解条件:微波功率1600W，30分钟升温至190°C后保持15分钟。
[0026]1.3样品采集
土壤和底泥样品取自于浙江省宁波市郊某河段及附近农田土。样品经冷冻干燥后去除植物残体、石子等杂物，研磨混匀后过筛，分装至聚乙烯袋置于干燥器中保存。混合、粉碎、研磨等处理过程使用工具均用去离子水润洗3次。按对角线布点法采集耕层土壤，底泥样品使用冲击式柱状底泥采样器采集。
[0027]1.4实验方法 1.4.1标准曲线的制备
用磷酸二氢钾标准溶液稀释配制5种不同浓度的标准使用溶液，以实验用去离子水作空白，按照1.2节工作条件测定标准系列溶液的光谱强度值，结果见表1。
[0028]
【权利要求】
1.一种微波消解ICP-AES法测定土壤和/或沉积物中总磷的方法，其特征在于，步骤包括: a.样品采集与处理:其中，取样后去除杂物研磨混匀后过筛； b.标准曲线绘制:其中，以磷浓度和光谱强度为横纵坐标绘制标准曲线； c.样品消解:其中，用硝酸-氢氟酸-过氧化氢体系对样品进行预消解，然后在微波系统中消解； d.1CP-AES方法测定样品的光谱强度值，并将该光谱强度值与标准曲线对照，获得总磷浓度；其中，所述标准曲线绘制方法为:用正磷酸、和/或其盐配制不同磷浓度的标准系列溶液，以去离子水作空白，进行ICP-AES测定标准系列溶液的光谱强度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ICP-AES工作条件为:RF发生器功率1180?1300W，冷却气12?19L/min，载气流速0.5?0.9L/min，等离子气0.2?0.4L/min，观测高度14"l6mm,进样速度1.(Tl.8ml/min,根据实际情况将仪器调节至最佳工作状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微波消解的条件为:微波功率60(Tl600W，30分钟升温至19(T210°C后保持15?30分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预消解步骤为:准确称量样品加入到聚四氟乙烯消解管中，加硝酸浸泡预消解，再加入过氧化氢和氢氟酸反应稳定后进行微波消解。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，硝酸的浓度为65-70%，氢氟酸的浓度为40-47%，过氧化氢的浓度为30-40%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，消解完毕的样品冷却后，将消解液转移至聚四氟乙烯坩埚中，在电热板加热赶酸，待不再有白烟生成样品呈粘稠状为止，冷却后定容。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正磷酸、和/或其盐选自磷酸、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，用磷酸二氢钾配制所述标准系列溶液。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按对角线布点法采集耕层土壤，底泥样品使用冲击式柱状底泥采样器采集。
【文档编号】G01N1/28GK104198415SQ201410459504
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】何莲, 陈云飞, 吴越, 陈巧, 江帅, 徐越 申请人:浙江中一检测研究院股份有限公司