青海某區域土壤中有效硼的測定

李學蓮, 梁慧貞

（青海省核工業地質局, 青海 西寧 810016）

青海某區域土壤中有效硼的測定

李學蓮, 梁慧貞

（青海省核工業地質局, 青海 西寧 810016）

針對傳統比色法測定效率不高，操作復雜等問題，提出一種基于沸水法+ICP-AES的有效硼測定方法。采用傳統的聚乙烯瓶替代傳統的石英三角瓶，從而在沸水中直接提取土壤樣品中的有效硼，采用ICP-AES方法替代姜黃素比色法，進而測定土壤中有效硼的含量。該方法檢出限為0. 02 μg/g，準確度RE＜5%，精密度RSD＜6% 。與比色法相比，極大提高了檢出的準確度和效率。

ICP-AES法；比色法；檢出限；土壤檢測；準確率

Abstract:Aiming at the problems of low efficiency and complex operation of traditional colorimetric method, a method for determination of available boron based on boiling water +ICP-AES was proposed. Polyethylene bottles were used to replace the traditional quartz flask, and available boron in soil samples was directly extracted from boiling water, ICP-AES method was used to determine available boron content in soil samples instead of the curcumin colorimetric method. The detection limit was 0.02 g /g, RE was less than 5%, RSD was less than 6%.

Key words:ICP-AES method; Colorimetric method; Detection limit; Soil detection; Accuracy

土壤中的硼作為植物生長所必須的一種微量元素，其不僅可以促進植物生殖器官的發育，還有利于提高其產量和品質。如程素敏（2015）認為[1]，當土壤當中的硼元素的含量在0. 5～1. 0時，此時對植物的生長是最為有利的。而一旦土壤中的硼缺乏，將使得植物的根尖細胞生長受到嚴重的抑制，進而使其出現木栓化并出現壞死，最終嚴重影響到植物的生長品質。

同時，當土壤中硼元素的量超過5. 0時，則會出現植物中的現象。因此，加強對土壤中硼元素的測定，對指導農業生產和植物種植等具有重要的價值。但是，在土壤中的元素通常以不同形態存在[2]，如水溶態、有機結合態、交換態等，真正能夠被吸收的叫做有效態。由此，在對土壤中硼元素的測定中，其本質就是對有效硼的測定。

目前，針對土壤中有效硼的測定方法中，主要包括沸水提取、互斥試驗、比色法等[3-5]，其中沸水提取比色法的應用最為廣泛。但是上述的的測定方法也存在典型的缺點，那就是耗時、可操作性不高，以及穩定性不強等特點。如當前廣泛應用的比色法，就因為蒸干程度不好掌握，從而通常用于單個樣品的測試，而不利于批量試驗。青海作為典型的生態源保護地，對其土壤中的有效硼進行批量的測試，是當前測試的重要任務。而找到一種快捷、簡單的測定方法具有十分重要的意義。

對此，本文則提出一種基于 ICP-AES的有效硼測定方法，并將其與傳統的比色法進行比較，進而驗證 ICP-AES在土壤元素檢測的可行性。

1 ICP-AES 技術

1.1 ICP -AES 技術原理

對ICP測試儀器來講，光譜強度與信號強度之間存在正比的關系，這也是該測試儀器的核心。當其中的原子在受到放射光線激發的時候，其中的價電子受到激發，開始躍遷到激發態，然后再從高能態回到基態，并以輻射的形式散發出光譜[6]。對此，ICP-AES測試儀可以被用于定量、定性和半定量的方法分析。

1.2 測試儀結構

ICP-AES作為常用的一種測試儀，探討其結構，對更好的促進對該儀器的利用具有非常重要的作用。該測試儀通常包括RF發生器、樣品導入系統、光譜檢測器、多色器等構成。具體見圖1所示。

圖1 ICP-AES結構Fig.1 ICP-AES structure

對ICP-AES測試儀來講，其最為核心的部分是高頻發生器。該部分主要的作用是為等離子體提供能量，并要求其具有高度的穩定性和不受干擾性。因此，該部分通常是由霧化器、蠕動泵等構成；檢測器主要是由光電倍增管和固體成像器件等構成，用于對光譜成像。

2 實驗部分設計

2.1 實驗儀器選擇及參數設計

根據上述對ICP-AES結構的分析，本研究中的電感耦合等離子體發射光譜儀選擇美國熱電公司IRIS IntrepidⅡ型號，IRIS IntrepidⅡ型光譜儀的最優工作參數見表1[7]。

表1 質譜儀最優工作參數Table 1 Optimum working parameters of mass spectrometer

分光光度計采用722N型。首先將分光計的靈敏度開關調到1檔，然后將開關置于T，開啟電源開關預熱20 min，然后打開樣品室上蓋，對0按鈕進行調節，使數字顯示為00.0，將樣品家內放入待測溶液和空白溶液，并將空白頁放在測量的位置上，調節100%按鈕，使得數字顯示為100.0。

2.2 標準溶液與主要試劑

10 g ?L-1H溶液：取1 g 1-氨基-8萘酚-3，6-二磺酸氫鈉，將其放入到100 mL的去離子水之中，同時加入2 抗壞血酸，使其充分溶解。

0.4 mol?L-1水楊醛溶液：每100 mL乙醇中加入0.04 mL水楊醛。

緩沖溶液：取質量大小為231 g的乙酸銨溶入到水中，并稀釋至1 L，然后再加入質量大小為67 g的EDTA。

0.9 g ?L-1的甲亞胺溶液：用天平秤分別秤取0.9 g的甲亞胺和2 g抗壞血酸，加入100 mL的純水進行溶解。

100 g·mL-1硼標準儲備液，同時用100 g·mL-1的硼標準儲備液分別配制0.0、0.1、0.25、0.5、1.0 mg/L濃度的硼溶液。

2.3 樣品分析步驟

2.3.1 秤取過程

秤取10 g經尼龍篩的風干土樣，放置在250 mL的聚乙烯瓶中，土：水比=1∶2，加入20 mL純水并蓋上，加熱至170 ℃，煮沸6 min后取下并冷卻，在冷卻后過濾，用塑料管承接，并用該過濾液測定有效硼。同時制備空白溶液，待測。

2.3.2 具體試驗

1）比色試驗

取配置好的1 mL H酸溶液于10 mL比色管中，加入2 mL水楊醛酸溶液，搖勻。然后加入緩沖液和待測液并搖勻。在(200～400)nm波長下，測量待測液的吸光度。

2）ICP-AES測定試驗

取一定量的待測溶液，用ICP-AES光譜儀進行測試。

2.3.3 工作曲線繪制

根據上述配制的0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0 g·mL-1濃度的硼溶液繪制校準曲線[8]，并通過試驗測得標準曲線的相關系數 r≥ 0.9990，線性關系良好。

3 結果與討論

3.1 不同煮沸時間測量結果的影響

根據上述的實驗方法，分別煮沸3、4、5、6、7 min，進而得到表2的結果。

由此，根據上述的數據看出，當煮沸時間在 6 min時，兩者測定的值都比較接近真實值，從而選擇煮沸時間為6 min。

3.2 樣品重量選擇

秤取 GBW07412標準物，大小分別為 5.00、10.00、20.00 g于聚乙烯瓶中，然后分別加入10、20和40 mL的水，結合上述的測定方法，對標準物進行顯色、比色，然后利用光譜儀對濾液進行測定。通過比對，得到如表3所示的結果。

表2 不同煮沸時間對測定結果的影響Table 2 Effect of different boiling time on the result of determination

表3 樣品重量影響試驗Table 3 Sample weight impact test

通過上述的結果看出，秤取重量的多少對結果的影響很小，但是秤取的質量為10.00 g的時候，其測定的值與標準值非常接近，因此在本文中選擇樣品的質量為10.00 g。

3.3 方法檢出限

根據上述的試驗方法，對ICP-AES空白和比色法空白進行7次測定，從而得到如表4所示的結果。

表4 方法檢出限結果Table 4 Method detection limit result

通過表4的結果看出，采用比色法得出的檢出限要大于采用ICP-AES得到的檢出限，由此可以說明ICP-AES比色法要好。

3.4 方法精密度、準確度

結合上述的試驗方法，選取GBW07412作為實驗樣品，對其測量的精密度和準確度進行比較，從而得到表5所示的結果。

根據上述的統計結果看出，RSD＜6%，RE＜5%，符合質量測定控制精度的要求。同時通過兩種方法的測定對此，采用ICP-AES得出的精度和準確度要高于比色法的精度和準確度。

表5 方法精密度和準確度Table5 Method accuracy and accuracy

4 結 論

通過上述是實驗可以得到以下幾個結論：

（1）在實際的試驗過程中，必須要采用無硼容器，以此防止容器中出現的硼，造成試驗二次污染。

（2）從單因素的角度可以看出，煮沸時間、稱樣的重量與實驗測定的結果沒有多大多大的影響，但是還是需要找到最接近標準的因素。

（3）通過批量的試驗測試結果風險，ICP-AES得出的方法檢出限、測定精度和測定的準確度等都要明確高于傳統的比色法，由此可以看出本文選擇的電感耦合等離子體發射光譜法無論是在測量的結果，還是在操作方面，都要明顯優于比色法。

由此可以得出，ICP-AES在測定青海某區域土壤中的硼含量中，其測量的準確度要高，同時通過該測量看出，該區域在硼元素的含量測定中，屬于中等。

［1］程素敏,張巖,陳艷梅,周月雙. ICP-AES測定土壤中的有效硼[J]. 廣州化工,2015,19∶111-112+159.

［2］宋偉嬌,代世峰,趙蕾,李霄,王佩佩,李甜,王西勃. 微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定煤中的硼[J]. 巖礦測試,2014,03∶327-331.

［3］倪中應,王京文, 珺石一 ,劉永紅,潘健兒. 浙北河谷丘陵區土壤有效硼現狀及其演變趨勢[J]. 中國農學通報,2014,15∶131-135.

［4］朱江,鄒德偉,張美華,朱麗青. ICP-AES法同時測定土壤中有效態的硫和硼[J]. 分析試驗室,2013,09∶108-111.

［5］何漢勇,李厚玟,黎洪潔,孫玉榮. 水浴提取法測定土壤有效硼初探[J].南方園藝,2013,05∶19-20.

［6］徐建平,程德翔. 電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定鋼中硼時樣品溶解損失及空白控制研究[J]. 中國無機分析化學,2016,02∶31-34.

［7］孫德輝. 微波消解處理及分光光度法測定有機-無機復混肥料中硼[J]. 福建輕紡,2014,11∶36-38.

［8］儲誠興,莫祥曉,曾娥. 土壤有效硼的測定方法及注意事項[J]. 農業與技術,2014,02∶26-27.

Determination of Available Boron in Soil in an Area of Qinghai

LI Xue-lian,LIANG Hui-zhen

(Nuclear Industry Geological Bureau of Qinghai Province, Qinghai Xining 810016, China)

O 657

A

1671-0460（2017）09-1954-03

2017-06-26

李學蓮（1980-），女，青海省樂都縣人，2005年畢業于成都理工大學材料與生物工程學院化學工程與工藝專業，中級職稱，研究方向：從事巖礦測試技術工作。E-mail：lixuelian9876@126.com。