CN106053431A - 植物中磷、硫含量的icp‑aes测定方法 - Google Patents

植物中磷、硫含量的icp‑aes测定方法 Download PDF

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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/68—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using high frequency electric fields

Abstract

本发明公开植物中磷、硫含量的ICP‑AES测定方法，所述以下步骤：制备标准工作溶液；样品处理；制备待测试样溶液和空白溶液；绘制标准工作曲线；分别测定待测试样溶液和空白溶液中的磷、硫含量；试样中磷、硫的含量的计算。本发明测定方法简单快捷、效率高、测量范围广、检出限低、且检测结果准确可靠，可以很好的解决基体干扰。

Description

植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，涉及植物样品中元素成分定量分析技术，具体涉及植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法。
背景技术
磷是植物生长发育不可缺少的大量元素之一，是植物的重要组成成分，同时又以多种方式参与植物体内各种生理生化过程，对促进植物的生长发育和新陈代谢起着重要作用。缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，分裂也少，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶片暗绿，可能是细胞生长慢，叶绿素含量相对提高；缺磷时，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。我国耕地约有1亿公顷，缺磷地占6667万公顷左右。作物所利用的磷素，主要来源于土壤，土壤缺磷已成为农业生产中最重要的限制因子之一。当检测到植物中含磷量偏低时，需要及时对其进行施磷；施磷能够促进各种代谢正常进行，植物生长发育良好，同时提高植物的抗寒性和抗旱性。因此，植株含磷量的测定显得相当重要，只有长期保证植株含磷量的监控才能适时地对植株进行磷元素含量的调整，同时也可以反映土壤中磷的含量。
硫也是所有植物生长发育不可缺少的营养元素之一，在植物生长发育及代谢过程中具有重要的生理功能，是生命物质的结构组分，并且参与生物体内许多重要的生化反应，缺硫条件下植物的正常生长会严重受阻，甚至枯萎、死亡。同时，植物对一定浓度范围内的大气污染物不仅具有一定的抵抗力，而且具有一定程度吸收净化能力，通过植物叶片中的含硫量可以间接检测大气环境中二氧化硫的浓度。因此，硫的测定对于环境科学和生态学的研究均有重要意义。
现有技术中，硫元素的测定方法主要有重量法，电位滴定法，ICP-AES等，磷元素测定方法主要为钼酸铵分光光度法；其测量结果偏低，而且分析过程冗长，且准确偏差大。离子色谱法测定硫虽有报道，但其条件的设定不够准确，导致测量结果不够准确，而且测量的范围过窄，检出限高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法，试样经消解后，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定试样溶液中待测元素的特征谱线强度，通过标准曲线法计算出试样中硫的含量，测量简单快捷、效率高、测量范围广、检出限低、且检测结果准确，可以很好的解决基体干扰。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法，包括以下步骤：
(1)标准工作溶液的制备
硫标准储备溶液的制备：称取4.4303g于105℃～110℃烘干至恒重的基准纯无水硫酸钠，置于300mL烧杯中，用适量水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得硫标准储备溶液；
磷标准储备溶液的制备：称取0.371 5g基准磷酸二氢铵，置于100mL烧杯中，用适量水溶解，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得磷标准储备溶液；
分别移取硫和磷的标准工作溶液的制备各0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL于6个50mL容量瓶中，分别加入3mL盐酸，水稀释至刻度，摇匀，得硫和磷标准工作溶液；此系列标准溶液1mL分别含硫和磷各0μg、4.00μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg；
(2)样品处理：称取0.2～0.3g试样进行消解，消解完毕后，将试液转移入50mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀待测；同时做空白试验；
(3)标准工作曲线的确定：根据试液中待测元素的大致浓度范围，分别导入磷、硫的标准工作溶液，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定标准工作曲线的谱线强度，以待测元素浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制标准工作曲线，工作曲线相关系数不小于0.9995；
(4)标准工作曲线测定完毕后，先测定样品空白溶液，再测定试样溶液，试样溶液通过工作曲线算出空白溶液与试样溶液中待测元素的浓度；
(5)试样中硫、磷的含量按式进行计算：
X = ( c - c 0 ) × V m ;
式中：
X—试样中硫、磷的含量，单位为mg/kg；
c—从标准工作曲线上得到的试样溶液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；
c0—从标准工作曲线上得到的试剂空白液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；
V—试样溶液定容体积，单位为mL；
m—试样的质量，单位为g。
上述测定方法中，步骤(2)中的样品处理采用湿法消解：将试样置于125mL三角烧杯中，少许水润湿，加入8mL硝酸，1mL高氯酸，盖上表面皿，放置10min左右，电热板上低温加热消解，待样品中大量气体挥发后，再将电热板升温至150℃～180℃消解直至冒高氯酸白烟，若样品冒高氯酸烟前还有颜色，需再补加2mL～4mL硝酸消解至溶液基本无色，打开表面皿冒完高氯酸烟至湿盐状，取下，加入2mL盐酸，温热溶解，冷却至室温，将试液转移入50mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀待测。
上述测定方法中，步骤(2)中的样品处理采用微波消解：将试样于微波消解罐中，少许水湿润，先加入5mL硝酸，后加入3mL过氧化氢，设定合适的微波消解条件进行消解；消解完毕后，用水少量多次洗入50mL容量瓶中，加入1mL盐酸，用水定容至刻度，摇匀待测。
上述测定方法中，硝酸溶液密度为1.42g/mL，盐酸溶液密度为1.19g/mL，高氯酸溶液密度为1.76g/mL。
上述测定方法中，所述试样采集后，应尽快风干和烘干，按照LY/T 1267中的样品制备方法进行样品制备，试样粒度应<2mm。
上述测定方法中，试样中硫的质量分数在0.03％～3％之间，磷的质量分数在0.003％～3％之间；称取试样质量时精确到0.0001g，并独立进行两次测定，取其平均值。
上述测定方法中，步骤(1)中磷标准储备溶液密度为1000μg/mL，硫标准储备溶液密度为1000μg/mL。
上述测定方法中，所述磷元素的分析谱线为213.6nm或214.9nm，硫元素的分析谱线为180.7nm或182.0nm。
上述测定方法中，所述磷元素检出限为0.11μg/mL，所述硫元素检出限为0.23μg/mL。
上述测定方法中，电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数为：波长范围165～1050nm；入射功率：1170W；工作频率：27.12MHz；冷却气流量：12L/min；辅助气流量：0.5L/min；雾化气流速：0.75L/min；冲洗泵转速：75r/min；分析泵速：50r/min；泵稳定时间：5s；积分时间：5s或15s；积分次数：2次。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用ICP-AES方法节约了化学试剂、耗材等检测成本，操作简单易行、快捷，缩短检测流程，提高检测效率；另外，本发明方法可以很好的解决基体干扰，测量范围可达0.003％～3％，且检出限低，测定结果准确可靠。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，但本发明的实施例不限于此。
1、实验所用仪器和设备
电子天平：感量0.1mg，称取时独立进行两次测定，取其平均值；
分样筛：孔径2mm(10目)；
微波消解系统；
可调控温电热板；
电感耦合等离子体原子发射光谱仪(即ICP-AES设备)：开始测定前先开机预热40min～60min，同时用氩气吹扫光路以驱除光室内空气等气体分子，以提高紫外光信号的灵敏度和稳定性。
2、ICP-AES设备工作参数
3、实验材料
试样粒度<2mm，试样采集后应尽快风干和烘干，按照LY/T 1267中的样品制备方法进行样品制备，试样质量精确到0.0001g；
硝酸(ρ＝1.42g/mL)；
高氯酸(ρ＝1.76g/mL)；
盐酸(ρ＝1.19g/mL)；
过氧化氢；
无水硫酸钠(基准试剂)；
磷酸二氢铵(基准试剂)；
水：符合GB/T 6682规定的二级水。
4、实验步骤
实施例1
一种植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法，包括以下步骤：
(1)标准工作溶液的制备
硫标准储备溶液的制备：称取4.4303g于105℃～110℃烘干至恒重的基准纯无水硫酸钠，置于300mL烧杯中，用适量水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得硫标准储备溶液密度为1000μg/mL；
磷标准储备溶液的制备：称取0.3715g基准磷酸二氢铵，置于100mL烧杯中，用适量水溶解，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得磷标准储备溶液密度为1000μg/mL；
分别移取硫和磷的标准工作溶液的制备各0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL于6个50mL容量瓶中，分别加入3mL盐酸，水稀释至刻度，摇匀，得硫和磷的标准工作溶液；此系列标准溶液1mL分别含硫和磷各0μg、4.00μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg；
(2)样品处理：称取试样约0.2g(精确至0.0001g)，置于125mL三角烧杯中，少许水润湿，加入8mL硝酸，1mL高氯酸，盖上表面皿，放置10min左右，电热板上低温加热消解，待样品中大量气体挥发后，再将电热板升温至150℃～180℃消解直至冒高氯酸白烟，若样品冒高氯酸烟前还有颜色，需再补加2mL～4mL硝酸消解至溶液基本无色，打开表面皿冒完高氯酸烟至湿盐状，取下，加入2mL盐酸，温热溶解，冷却至室温，将试液转移入50mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀待测；同时做空白试验；
(3)标准工作曲线的确定：根据试液中待测元素的大致浓度范围，分别导入磷、硫的标准工作溶液，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定标准工作曲线的谱线强度，以待测元素浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制标准工作曲线，工作曲线相关系数不小于0.9995；其中，磷元素的分析谱线为213.6nm或214.9nm，硫元素的分析谱线为180.7nm或182.0nm；
(4)标准工作曲线测定完毕后，先测定样品空白溶液，再测定试样溶液，试样溶液通过工作曲线算出空白溶液与试样溶液中待测元素的浓度；
(5)试样中硫、磷的含量按式进行计算：
X = ( c - c 0 ) &times; V m .
实施例2
一种植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法，包括以下步骤：
(1)标准工作溶液的制备
硫标准工作溶液的制备：称取4.4303g于105℃～110℃烘干至恒重的基准纯无水硫酸钠，置于300mL烧杯中，用适量水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得硫标准储备溶液密度为1000μg/mL；
磷标准工作溶液的制备：称取0.3715g基准磷酸二氢铵，置于100mL烧杯中，用适量水溶解，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得磷标准储备溶液密度为1000μg/mL；
分别移取硫和磷的标准工作溶液的制备各0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL于6个50mL容量瓶中，分别加入3mL盐酸，水稀释至刻度，摇匀，得硫和磷的标准工作溶液；此系列标准溶液1mL分别含硫和磷各0μg、4.00μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg；
(2)样品处理：称取试样约0.2g(精确至0.0001g)于微波消解罐中，少许水湿润，先加入5mL硝酸，后加入3mL过氧化氢，设定合适的微波消解条件进行消解；消解完毕后，用水少量多次洗入50mL容量瓶中，加入1mL盐酸，定容至刻度，摇匀待测；同时做空白试验；具体微波消解过程如下：
微波消解条件(参考仪器型号CEM MARS)
(3)标准工作曲线的确定：根据试液中待测元素的大致浓度范围，分别导入磷、硫的标准工作溶液，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定标准工作曲线的谱线强度，以待测元素浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制标准工作曲线，工作曲线相关系数不小于0.9995；其中，磷元素的分析谱线为213.6nm或214.9nm，硫元素的分析谱线为180.7nm或182.0nm；
(4)标准工作曲线测定完毕后，先测定样品空白溶液，再测定试样溶液，试样溶液通过工作曲线算出空白溶液与试样溶液中待测元素的浓度；
(5)试样中硫、磷的含量按式进行计算：
X = ( c - c 0 ) &times; V m .
式中，X为试样中硫、磷的含量，单位为mg/kg；c为从标准工作曲线上得到的试样溶液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；c0为从标准工作曲线上得到的试剂空白液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；V为试样溶液定容体积，单位为mL；m为试样的质量，单位为g。
本测定方法试样中磷的质量分数在0.003％～3％之间，其检出限为0.11μg/mL；硫的质量分数在0.003％～3％之间，其检出限为0.23μg/mL。
上述实施例中，试样样品经溶解后，其主要基体铁、铝、钙、镁、钾、钠大部分已溶出，溶出的基体元素其最大溶出量的1～2倍在180.7nm、182.0nm波长处对20μg/mL硫测定的谱线干扰情况和213.6nm、214.9nm波长处对20μg/mL磷测定的谱线干扰情况如下表所示。
谱线干扰情况表
从表中可以看出，检测结果差异较小，很好地解决了基体干扰的问题，准确度高。

Claims (10)

1.一种植物中磷、硫含量的ICP-AES测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)标准工作溶液的制备
硫标准储备溶液的制备：称取4.4303g于105℃～110℃烘干至恒重的基准纯无水硫酸钠，置于300mL烧杯中，用适量水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得硫标准储备溶液；
磷标准储备溶液的制备：称取0.3715g基准磷酸二氢铵，置于100mL烧杯中，用适量水溶解，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，得磷标准储备溶液；
分别移取硫和磷的标准工作溶液的制备各0.00mL、0.20mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL于6个50mL容量瓶中，分别加入3mL盐酸，水稀释至刻度，摇匀，得硫和磷的标准工作溶液；此系列标准溶液1mL分别含硫和磷各0μg、4.00μg、10.0μg、20.0μg、40.0μg、60.0μg；
(2)样品处理：称取0.2～0.3g试样进行消解，消解完毕后，将试液转移入50mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀待测；同时做空白试验；
(3)标准工作曲线的确定：根据试液中待测元素的大致浓度范围，分别导入磷、硫的标准工作溶液，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定标准工作曲线的谱线强度，以待测元素浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制标准工作曲线，工作曲线相关系数不小于0.9995；
(4)标准工作曲线测定完毕后，先测定样品空白溶液，再测定试样溶液，试样溶液通过工作曲线算出空白溶液与试样溶液中待测元素的浓度；
(5)试样中硫、磷的含量按式进行计算：
X = ( c - c 0 ) &times; V m ;
式中：
X—试样中硫、磷的含量，单位为mg/kg；
c—从标准工作曲线上得到的试样溶液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；
c0—从标准工作曲线上得到的试剂空白液中硫、磷的溶液浓度，单位为μg/mL；
V—试样溶液定容体积，单位为mL；
m—试样的质量，单位为g。
2.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(2)中的样品处理采用湿法消解：将试样置于125mL三角烧杯中，少许水润湿，加入8mL硝酸，1mL高氯酸，盖上表面皿，放置10min左右，电热板上低温加热消解，待样品中大量气体挥发后，再将电热板升温至150℃～180℃消解直至冒高氯酸白烟，若样品冒高氯酸烟前还有颜色，需再补加2mL～4mL硝酸消解至溶液基本无色，打开表面皿冒完高氯酸烟至湿盐状，取下，加入2mL盐酸，温热溶解，冷却至室温，将试液转移入50mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀待测。
3.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(2)中的样品处理采用微波消解：将试样于微波消解罐中，少许水湿润，先加入5mL硝酸，后加入3mL过氧化氢，设定合适的微波消解条件进行消解；消解完毕后，用水少量多次洗入50mL容量瓶中，加入1mL盐酸，用水定容至刻度，摇匀待测。
4.如权利要求1～3任一所述的测定方法，其特征在于，硝酸溶液密度为1.42g/mL，盐酸溶液密度为1.19g/mL，高氯酸溶液密度为1.76g/mL。
5.如权利要求4所述的测定方法，其特征在于，所述试样采集后，应尽快风干和烘干，按照LY/T 1267中的样品制备方法进行样品制备，试样粒度应<2mm。
6.如权利要求5所述的测定方法，其特征在于，试样中硫的质量分数在0.003％～3％之间，磷的质量分数在0.003％～3％之间；称取试样质量时精确到0.0001g，并独立进行两次测定，取其平均值。
7.如权利要求4所述的测定方法，其特征在于，步骤(1)磷标准储备溶液密度为1000μg/mL，硫标准储备溶液密度为1000μg/mL。
8.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述磷元素的分析谱线为213.6nm或214.9nm，硫元素的分析谱线为180.7nm或182.0nm。
9.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述磷元素检出限为0.11μg/mL，所述硫元素检出限为0.23μg/mL。
10.如权利要求1所述的测定方法，其特征在于，电感耦合等离子体原子发射光谱仪的工作参数为：波长范围165～1050nm；入射功率：1170W；工作频率：27.12MHz；冷却气流量：12L/min；辅助气流量：0.5L/min；雾化气流速：0.75L/min；冲洗泵转速：75r/min；分析泵速：50r/min；泵稳定时间：5s；积分时间：5s或15s；积分次数：2次。
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