CN101101281B

CN101101281B - 土壤中3,4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法

Info

Publication number: CN101101281B
Application number: CN200710012260A
Authority: CN
Inventors: 牛明芬; 赵明梅; 徐丽; 马兴冠
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: CN101101281A

Abstract

土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，涉及一种有机化合物含量的色谱的测定方法，该方法包括如下步骤：1、内标校正因子f的测定；2、样品前处理；3、用气相色谱检测其DMP和吡啶的峰面积；4、计算土壤中硝化抑制剂DMPP的含量。本发明简化了操作步骤，减少了液相色谱复杂的前处理过程带来的不确定性；所使用的显色方法灵敏度高，与应用高效液相色谱灵敏度相当；分析结果稳定可靠，重现性好。

Description

土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法

技术领域

本发明涉及一种有机化合物含量的色谱的测定方法，特别是涉及一种应用内标法检测土壤中硝化抑制剂DMPP含量的的气相色谱分析方法。

背景技术

3，4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)，化学名称为磷酸二氢-3，4-二甲基-1-氢吡唑鎓，其分子式为C₅H₁₁N₂PO₄，分子量为194.1，结构式为：

DMPP是一种高效、低毒的氮肥生化抑制剂，其能够在一定时期内抑制土壤中亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)的活性，减缓NH₄ ⁺氧化为NO₃ ^-的进程，从而减少NO₃ ^-的淋溶损失和氮氧化物的排放，提高氮肥利用率，减轻施肥对环境的污染.。德国的BASF公司近几年对DMPP的硝化抑制效果进行了较为深入系统的研究，并将含有该抑制剂的肥料开发为商品投放于欧洲市场。目前，含有DMPP的缓释肥料在我国的用量正在逐渐增加。硝化抑制剂DMPP的作用效果与其在土壤中的存留时间密切相关，而其在土壤中的吸附特性和存留半衰期受土壤温度、水分、质地、有机质含量和pH等诸多因素影响，往往难于预测。因此，寻找一种能够简便、准确地分析DMPP在土壤中含量的分析方法对评价DMPP在土壤中的存留时间和作用效果有十分重要的意义。目前，对DMPP含量的检测主要有液相色谱法，但液相色谱法前处理过程复杂，成本较高，时效性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种本发明的目的在于提供一种检测土壤中硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)的分析方法，该方法是通过DMPP在碱性条件下可定量转化为易溶于有机溶剂的DMP的这一特性，应用气相色谱定量检测土壤中DMPP含量，该方法操作简便，定量准确，回收率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，包括如下步骤：

(1)分别称取含有硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐的土壤样品25～50g三份，加入1～4mol/L的KCl溶液50～100mL，于振荡器上振荡2～5h，萃取土壤中含有的3，4-二甲基吡唑磷酸盐；

(2)过滤，收集滤液25～50mL于分液漏斗中，加入0.5～2.0mol/LNaOH1～5ml，充分摇匀，使其中的DMPP在碱性条件下充分转化为3，4-二甲基吡唑；

(3)用萃取剂萃取3～4次，每次约为10～20mL为宜，每次萃取振摇5～10min，静置10～20min以上；

(4)合并有机层，用旋转蒸发仪蒸发至近干，将剩余溶液移入1mL刻度离心管中；

(5)定量加入内标物吡啶，其量控制在0.1～10mg/mL范围，用萃取剂定容至1mL，摇匀；

(6)用气相色谱检测其DMP和吡啶的峰面积；

(7)准确称取DMP10～100mg(精确至0.1mg)于25mL容量瓶中，加入约等质量的吡啶做为内标物，用萃取剂溶解并定容，检测其内标物吡啶和目标物DMP的峰面积。计算内标校正因子f，计算式为f＝(2.02×S_bd×m_dmp)/(S_dmp×m_bd)，其中2.02为将DMP的量转换为DMPP的量的校正系数，S_bd和m_bd分别为吡啶的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)，S_dmp和m_dmp分别为DMP的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)；

(8)计算土壤中硝化抑制剂DMPP的含量w，计算公式为：w＝(1000×S_aim×m_int×V_t×f)/(M_soil×S_int×V_extr)，其中，w为土壤中DMPP的含量(mg·kg^-1)；S_int、S_aim分别为内标物吡啶的峰面积和目标物DMP的峰面积(μV·s或mV·s)；m_int为内标物吡啶的添加量(mg)；V_t为氯化钾萃取液总体积(mL)；M_soil为被萃取土壤干重(g)；V_extr为被有机溶剂萃取的KCl溶液体积(mL)；1000为单位校正系数。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其所使用的萃取剂为氯仿、环己烷、正庚烷或石油醚。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其所使用的气相色谱柱为DB-1701、SE-30、OV-17。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其所使用的气相色谱检测器为氢火焰离子化检测器。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其所使用载气和流速为氧气50～500mL·min^-1和氢气10～100mL·min^-1或氮气0～100mL·min^-1、氢气50～200mL·min^-1和空气50～500mL·min^-1。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其所使用的气相色谱柱柱温100～300℃；气化室温度100～300℃；检测器温度100～300℃。

如上所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其进样量为0.5～5μL。

本发明的优点与效果是：

本发明简化了操作步骤，减少了液相色谱复杂的前处理过程带来的不确定性；所使用的显色方法灵敏度高，与应用高效液相色谱灵敏度相当；分析结果稳定可靠，重现性好。

附图说明

附图为本发明的吡啶的内标效果图。

具体实施方式

本发明的操作步骤：

1、内标校正因子f的测定：准确称取DMP10～100mg(精确至0.1mg)于25mL容量瓶中，加入约等质量的吡啶做为内标物，用萃取剂溶解并定容，检测其内标物吡啶和目标物DMP的峰面积。计算内标校正因子f，计算式为f＝(2.02×S_bd×m_dmp)/(S_dmp×m_bd)，其中2.02为将DMP的量转换为DMPP的量的校正系数，S_bd和m_bd分别为吡啶的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)，S_dmp和m_dmp分别为DMP的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)。

2、样品前处理：分别称取含有硝化抑制剂DMPP的土壤样品25～50g三份，加入1～4mol/L的KCl溶液50～100mL，于振荡器上振荡2～5h，萃取土壤中含有的DMPP；过滤，收集滤液25～50mL于分液漏斗中，加入0.5～2.0mol/LNaOH1～5ml，充分摇匀，使其中的DMPP在碱性条件下充分转化为3，4-二甲基吡唑(DMP)；用萃取剂萃取3～4次，每次约为10～20mL为宜，每次萃取振摇5～10min，静置10～20min以上；合并有机层，用旋转蒸发仪蒸发至近干，将剩余溶液移入1mL刻度离心管中；量加入内标物吡啶，其量控制在0.1～10mg/mL范围，用萃取剂定容至1mL，摇匀。

3、用气相色谱检测其DMP和吡啶的峰面积。色谱条件：气相色谱柱：DB-1701、SE-30或OV-17，检测器：氢火焰离子化检测器(FID)，载气和流速：为氧气(O₂)50～500mL·min^-1和氢气(H₂)10～100mL·min^-1或氮气(N₂)0～100mL·min^-1、氢气(H₂)50～200mL·min^-1和空气50～500mL·min^-1，色谱柱柱温：100～300℃，气化室温度：100～300℃，检测器温度：100～300℃，进样量0.5～5μL。

4、计算土壤中硝化抑制剂DMPP的含量w，计算公式为：w＝(1000×S_aim×m_int×V_t×f)/(M_soil×S_int×V_extr)，其中，w为土壤中DMPP的含量(mg·kg^-1)；S_int、S_aim分别为内标物吡啶的峰面积和目标物DMP的峰面积(μV·s或mV·s)；m_int为内标物吡啶的添加量(mg)；V_t为氯化钾萃取液总体积(mL)；M_soil为被萃取土壤干重(g)；V_extr为被有机溶剂萃取的KCl溶液体积(mL)；1000为单位校正系数。

本发明说涉及的萃取剂为氯仿、环己烷、正庚烷或石油醚；所使用的气相色谱柱为DB-1701、SE-30或OV-17；所使用的气相色谱检测器为氢火焰离子化检测器(FID)；所使用载气和流速为氧气(O₂)50～500mL·min^-1和氢气(H₂)10～100mL·min^-1或氮气(N₂)0～100mL·min^-1、氢气(H₂)50～200mL·min^-1和空气50～500mL·min^-1；所使用的气相色谱柱柱温100～300℃；气化室温度100～300℃；检测器温度100～300℃；进样量0.5～5μL。

DMPP为难溶于有机溶剂的有机磷酸盐类化合物，其在碱性条件下可定量转化为易溶于有机溶剂的DMP，本实验即是通过DMPP的这一特性应用气相色谱定量检测土壤中DMPP含量。因此，DMPP在碱性水溶液中是否完全转化为可被有机溶剂萃取的DMP是实验的关键点。可以通过加大碱液的添加量或增加振摇时间，使DMPP转化的更为完全，检测结果更为准确。

理论上，任何不易溶于水的有机萃取剂都能够满足定量检测的需要，但如果其对DMP的萃取率较低，在检测时出现的峰较小，容易接近或低于检出限，会导致土壤中DMPP的最低检出限升高，这对土壤中添加的少量硝化抑制剂DMPP的定量检测是极为不利的，因此，在实验过程中选择萃取率较高、检测峰面积较大的氯仿、环己烷等作为萃取剂。

应用气相色谱进行定量分析时多采用标准曲线法，这一方法对液体或挥发性不好的有机组分定量分析时，往往误差较大。在这种情况下，许多文章采用内标法进行定量分析，取得了满意的效果，应用吡啶作为内标物定量检测另一种常用的吡唑类硝化抑制剂DL-1的含量，效果也十分理想。DMP属吡唑类化合物，其结构包含一个类吡咯的氮原子和一个类嘧啶的氮原子，但两个氮原子分别在1位和2位，因此依据其物性，选择同为氮杂环化合物的吡啶作为内标物定量测定氯仿中DMP含量是合理的。

经本发明处理后待测溶液中DMP含量约为0.5～5.0mg·mL^-1。采用基线噪声二倍除以灵敏度求得本发明的检出限为0.02mg·mL^-1，因此本发明能够满足尿素中DMPP含量的测定。

对比例1

本实验预选5种低沸点的常用分析纯有机试剂作为被选萃取剂，分别为氯仿，甲苯，环己烷，正庚烷和石油醚。准确称取DMPP20.0mg(精确至0.1mg)于500mL容量瓶中，2M的KCl溶液溶解，定容，摇匀；取试样溶液50mL于分液漏斗中，加入1M的NaOH溶液2mL，分别以氯仿，甲苯，环己烷，正庚烷和石油醚为萃取剂进行萃取，每次用萃取剂约为15mL为宜，萃取3～4次，每次萃取振摇5min，静置15min以上；合并有机层，用旋转蒸发仪蒸发至近干，将剩余溶液移入1mL刻度离心管中，用萃取剂定容至1mL，摇匀，使用气相色谱仪测定有机相中DMP的峰面积。色谱条件：色谱柱：DB-1701，30m×0.25mm×0.25μm；检测器：氢火焰离子化检测器(FID)；载气和流速：氧气(O₂)270mL·min^-1，氢气(H₂)30mL·min^-1；柱温：140℃；气化室温度：220℃；检测器温度：240℃；进样量：1μL。依据峰面积大小比较几种溶剂对DMP的萃取效率，色谱图见图1，结果见表1。表1结果表明，五种预选萃取剂从相同含量，相同体积的水溶液中萃取DMP时，氯仿的萃取量为最大，其次为石油醚、环己烷和正庚烷，甲苯由于萃取率较低，不适用于本发明所需的萃取剂。

表1不同萃取剂的峰面积

应用例1

本实验采用吡啶做为内标物，实验条件下测定了内标校正因子f，处理步骤及色谱条件如下：准确称取DMP25.0mg(精确至0.1mg)于25mL容量瓶中，加入约等质量的吡啶做为内标物，用氯仿溶解并定容，摇匀，检测其内标物吡啶和目标物DMP的峰面积，色谱条件同对比例1。计算内标校正因子f，计算式为f＝(2.02×S_bd×m_dmp)/(S_dmp×m_bd)，其中2.02为将DMP的量转换为DMPP的量的校正系数，S_bd和m_bd分别为吡啶的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)，S_dmp和m_dmp分别为DMP的峰面积(μV·s或mV·s)和加入质量(mg)。内标效果见表2。由表2可知，计算土壤中硝化抑制剂DMPP含量内标校正因子f为3.3884。

表2内标校正因子的测定

应用例2

供试土壤为潮棕壤，称取200.0mgDMPP于1.0kg土壤中，充分混匀，置于30℃恒温培养箱中好气培养，培养过程保持土壤含水量为20％，于第7天测定土壤中DMPP剩余含量。其中V_t为氯化钾萃取液总体积100mL；M_soil为被萃取土壤干重50g；V_extr为被有机溶剂萃取的KCl溶液体积50mL。测定数据见表3。由表可知，培养7天后土壤中DMPP剩余量为89.5mg/kg。

Claims

1.土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)过滤，收集滤液25～50mL于分液漏斗中，加入0.5～2.0mol/LNaOH 1～5ml，充分摇匀，使其中的3，4-二甲基吡唑磷酸盐在碱性条件下充分转化为3，4-二甲基吡唑；

(6)用气相色谱检测其3，4-二甲基吡唑和吡啶的峰面积；

(7)准确称取3，4-二甲基吡唑10～100mg于25mL容量瓶中，加入约等质量的吡啶做为内标物，用萃取剂溶解并定容，检测其内标物吡啶和目标物3，4-二甲基吡唑的峰面积；

(8)计算土壤中硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐的含量。

2.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，所使用的萃取剂为氯仿、环己烷、正庚烷或石油醚。

3.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，所使用的气相色谱柱为DB-1701或SE-30或OV-17。

4.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，所使用的气相色谱检测器为氢火焰离子化检测器。

5.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，所使用载气和流速为：氧气和氢气二者同时使用，流速分别为50～500mL·min^-1和10～100mL·min^-1；或者，氮气、氢气和空气三者同时使用，流速分别为0～100mL·min^-1、50～200mL·min^-1和50～500mL·min^-1。

6.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，所使用的气相色谱柱柱温100～300℃，气化室温度100～300℃，检测器温度100～300℃。

7.根据权利要求1所述的土壤中3，4-二甲基吡唑磷酸盐含量测定法，其特征在于，步骤(6)中待测样的进样量为0.5～5μL。