CN109470767A - 一种土壤中有效钼的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤中有效钼的测定方法，通过向土壤中加入浸提剂，交换出土壤中的有效钼离子，溶液的钼离子以气溶胶的形式进入电感耦合等离子质谱仪的雾化系统，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发辐射出特征谱线，根据郎伯比尔定律计算出溶液中有效钼的浓度，进而计算出土壤中有效钼的含量。该方法对土壤的性质和组成没有特别要求，黏土、砂土、壤土均适用于该方法。该方法利用浸提剂有效的浸提出土壤中的钼元素，再利用电感耦合等离子质谱仪快速准确的测定出溶液中钼元素的浓度，进而计算出该土壤中有效钼的含量。

Description

一种土壤中有效钼的测定方法

技术领域

本发明涉及化学物质分析测定技术领域，具体涉及一种土壤中有效钼的测定方法。

背景技术

20世纪90年代以来，国际地质学的研究领域和科学发展方向发生了巨大变化，其中地球生态调查取得了突飞猛进的发展，对于这一基础性、公益性的工作，只测定元素总量是不能满足现代社会的发展要求的。因此元素的形态分析尤其是元素的生态生物活性、元素的迁移和生物有效性，元素形态化学和物理行为是必不可少的，必须要说明有益元素的有效性、有害元素的毒性，以及对环境的影响。当代科学家已经认同了一个事实，元素的总浓度并不足以评价其毒性、有益性和生物有效性，有的时候甚至会产生误解，认为元素总量含量越高，元素的生物有效性就越高。土壤中的钼含量普遍很低，有效钼是土壤中钼元素的一种存在形态，在植物生长过程中起着重要的作用，尤其是豆科和十字花科对钼的需求量很大，主要包括水溶性钼、交换性钼、难溶性钼、有机结合态钼等。土壤有效钼的含量是决定钼肥有无效果的主要因素，所以有效钼的测定对于农业生产具有重大的指导意义。

目前国际上对于土壤中有效钼的浸提方法主要有柠檬酸浸提法、草酸-草酸铵浸提法、超声波辅助萃取法等。其中柠檬酸浸提法测定的有效钼与蔬菜吸收钼之间相关性r＝0.851(n＝22)，具有相当好的相关性，但是由于提取效率低，测定的结果精密度差。草酸-草酸铵浸提法主要提取土壤中水溶态钼和交换态钼，具有较好的提取效果；超声波辅助萃取法利用超声波的空化作用加速待测成分的浸出提取，超声波的次级效应能够加速提取成分的扩散释放，加快浸提速度。

对于浸提液的主要测定方法主要有；比色法、催化极谱法、原子吸收光谱法。硫氰酸盐比色法检出限较高，不适于低含量样品的分析，而且样品需要萃取、分离、富集，操作复杂，需要时间较长；催化极谱法对于环境温度要求较高，应用的滴汞电极对环境污染极大，目前已经很少应用本方法；原子吸收光谱法采用乙炔-空气火焰测定样品时候，钼元素原子化效率很低，因此测定钼元素灵敏度较低，并且测定过程中受碱土金属干扰严重。

综上所述，目前土壤中有效钼的测定方法对土壤中的钼的含量有一定的要求，还没有一套完整的检测方法能适合绝大部分土壤中有效钼的检测。因此，研究一种适合绝大部分土壤性质的土壤中有效钼的测定方法已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺点，提供一种可以适合各种不同土壤性质的有效钼检测、且对于钼的含量要求较宽松、实验操作过程简单灵活、成本低、便于我国推广应用的土壤中有效钼的测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：样品经草酸-草酸铵浸提(1:10)，采用电感耦合等离子体质谱仪测定土壤中的有效钼；

样品通过进样系统进入射频等离子体，并在高温矩管中蒸发、离解、原子化和电离，离子通过双锥接口、离子镜、四级杆质量分析器，根据质量/电荷的大小依次分开，最后由离子检测器进行检测，并用校准曲线法定量分析钼的量，样品基体引起的仪器响应抑制或增强效应和仪器漂移使用内标补偿；具体测定步骤如下，

1)准备试剂：

草酸-草酸铵浸提剂，称取24.9g草酸铵，化学式为(NH₄)₂C₂O₄·H₂O，优级纯和12.6g草酸，化学式为H₂C₂O₄·2H₂O，优级纯，一起溶于水，定容至1L，PH为3.3；

盐酸，浓度为1+1，优级纯；

2)钼标准储备溶液，浓度为ρ(Mo)＝1.00mg/mL；

钼标准溶液，浓度为ρ(Mo)＝1.00μg/mL：用水稀释钼标准储备溶液配制，加入等量浸提剂介质；

3)准备样品：采集好土壤样品，并除去样品中的异物，包括枝棒、叶片、石子；

4)样品测定：

a、称取5.0g风干的土壤样品于塑料浸提瓶中，加入50mL草酸-草酸铵浸提剂，塞好瓶盖，摇匀，于25℃置于振荡机上振荡8h；用经过浓度为1+1的HCl处理过的中速定量滤纸干过滤，分取30.0mL上层清液，置于电热板上蒸干；于高温炉中450℃灼烧破坏草酸和有机质，取出，冷却；加1mL浓度为1+1的HCl溶解，加水稀释至10mL，用电感耦合等离子发射质谱法测定；

b、空白实验在样品处理的同时进行，除不加试样外，其他步骤按a进行；

5)绘制标准曲线：分别吸取钼标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00mL于100mL的容量瓶中，用水定容，即为含钼0.000、0.005、0.010、0.020、0.030、0.040μg/mL标准系列溶液；

按优化的仪器参考条件，将标准系列依次从低浓度到高浓度导入雾化器进行分析，以目标元素的质量浓度为横坐标，其对应的发射强度值为纵坐标，建立标准曲线，标准曲线的浓度范围根据实际样品中待测元素的浓度情况进行调整；

6)计算结果

土壤样品中有效钼的含量ω(mg/kg)，按照下式计算：

式中：

ω——土壤样品中有效钼的含量，单位为mg/kg；

ρ——由标准曲线查得测定试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

ρ₀——实验室空白试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

V——试样制备时加入浸提液的体积，单位为ml；

m——称取过筛后样品的质量，单位为g；

f——试样的稀释倍数；

W_dm——土壤样品干物质含量，％。

在步骤1)中，钼标准储备溶液按以下方法制备：称取0.7502g经500℃灼烧1h的光谱纯氧化钼置于烧杯中，用20mL 0.4g/L的NaOH溶解后，移入500mL容量瓶中，以浓度为2+98的H₂SO₄稀释至刻度。

将采集的样品在实验室进行风干、粗磨、细磨至过孔径10目的尼龙筛。

所采用的电感耦合等离子体发射光谱仪为仪器质量扫描范围5u～250u、最小分辨率为在5％峰高处1u峰宽、蠕动泵三通进样、四极杆的电感耦合等离子质谱仪，其RF功率为1.3kw、辅助气流速为0.8L/min、冷却气流速为14L/min、雾化气流速为1.0L/min、采样锥孔径为1.2mm，截取锥孔径为1.0mm；使用的氩气为高纯级，氩质量分数≥99.99％。

所用的恒温振荡器的温度控制为25±2℃、震荡频率控制为160r/min～200r/min。

本方法检出限为0.02mg/kg。

本发明通过向土壤中加入浸提剂，交换出土壤中的有效钼离子，溶液的钼离子以气溶胶的形式进入电感耦合等离子质谱仪的雾化系统，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发辐射出特征谱线，根据郎伯比尔定律计算出溶液中有效钼的浓度，进而计算出土壤中有效钼的含量。该方法对土壤的性质和组成没有特别要求，黏土、砂土、壤土均适用于该方法。该方法利用浸提剂有效的浸提出土壤中的钼元素，利用电感耦合等离子质谱仪强大的分析测试能力快速准确的测定出溶液中钼元素的浓度，进而计算出该土壤中有效钼的含量，具有分析速度快、成本低、效率高、工艺过程简单灵活、能耗低等优点，应用前景十分广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式做进一步说明：

本实施例中，整个测定过程按以下步骤进行：

1、准备试剂和材料：

1.1草酸-草酸铵浸提剂：称取24.9g草酸铵[(NH₄)₂C₂O₄·H₂O，优级纯]和12.6g草酸(H₂C₂O₄·2H₂O，优级纯)溶于水，定容至1L。PH为3.3；

1.2钼标准储备溶液ρ(Mo)＝1.00mg/mL：称取0.7502g经500℃灼烧1h的光谱纯氧化钼(MoO₃)置于烧杯中，用20mL0.4g/LNaOH溶解后，移入500mL容量瓶中，以(2+98)H₂SO₄稀释至刻度；

1.3钼标准溶液ρ(Mo)＝1.00μg/mL：用水稀释钼标准储备溶液配制，加入等量浸提剂介质；

1.4盐酸，浓度为1+1，优级纯。

2、主要仪器设备：

2.1尼龙筛：孔径2.0mm(10目)；

2.2分析天平：感量0.1mg；

2.3塑料浸提瓶；

2.4可控温振荡器，温度25℃±2℃,频率可控制在160r/min～200r/min；

2.4电感耦合等离子体发射光谱仪：

(a)仪器质量扫描范围5u～250u，最小分辨率为在5％峰高处1u峰宽，蠕动泵三通进样，以四极杆电感耦合等离子质谱仪为例的工作参数见表1；

(b)氩气：高纯级(氩质量分数≥99.99％)。

3、样品采集与制备：

3.1样品采集与保存

按照HJ/T 166的相关规定采集和保存土壤样品。样品采集、运输和保存过程应避免沾污和待测元素损失。

3.2干物质含量的测定

土壤样品干物质含量的测定按照HJ613执行。

3.3样品制备

除去样品中的枝棒、叶片、石子等异物，按照HJ/T 166的要求，将采集的样品在实验室进行风干、粗磨、细磨至过孔径2.0mm(10目)尼龙筛。样品的制备过程应避免沾污和待测元素损失。

4、分析测定步骤：

4.1试样处理

称取5.0g(精确至0.01g)风干土样于塑料浸提瓶中，加入50mL草酸-草酸铵浸提剂，塞好瓶盖，摇匀，于25℃置于振荡机上振荡8h。用经过(1+1)HCl处理的中速定量滤纸干过滤，分取30.0mL上层清液，置于电热板上蒸干，于高温炉中450℃灼烧破坏草酸和有机质。取出，冷却，加1mL(1+1)HCl溶解，加水稀释至10mL，用电感耦合等离子发射质谱法测定；

4.2空白实验

空白实验在样品处理的同时进行，除不加试样外，其他步骤按4.1操作。

4.3标准曲线的绘制

分别吸取钼标准溶液(5.3)ρ(Mo)＝1.00μg/mL(0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00)mL于100mL容量瓶中，用水定容。即为含钼(Mo)(0.000、0.005、0.010、0.020、0.030、0.040)μg/mL标准系列溶液。

按优化的仪器参考条件，将标准系列依次从低浓度到高浓度导入雾化器进行分析。以目标元素的质量浓度为横坐标，其对应的发射强度值为纵坐标，建立标准曲线，标准曲线的浓度范围可根据实际样品中待测元素的浓度情况进行调整。

5、结果计算

土壤样品中有效钼的含量ω(mg/kg)，按照下式计算：

式中：

ω——土壤样品中有效钼的含量，单位为mg/kg；

ρ——由标准曲线查得测定试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

ρ₀——实验室空白试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

V——试样制备时加入浸提液的体积，单位为ml；

m——称取过筛后样品的质量，单位为g；

f——试样的稀释倍数；

W_dm——土壤样品干物质含量，％。

6、精密度与准确度

按照GB/T6392.2-2004，选择不同质量分数范围的标准物质5个，由5家实验室按照本方法进行方法精密度实验。各实验室对每个水平样品测试5次，将原始数据进行统计分析。

测定结果最多保留三位有效数字，单位mg/kg。

7、质量控制

试样的每个分析批次，均应插入标准物质、重复试样，同时进行空白实验。

7.1每批样品至少做两个实验室空白试样，其测定结果均应低于测定下限；

7.2每次分析应建立标准曲线，其相关系数应≥0.999；

7.3采用随机抽样方法重复分析数量为每批试样数的20％-30％；试样数不超过5个时，重复分析数为100％；特殊试样或质量要求较高的试样可酌情增加抽取试样的数量直至100％分析。

7.4每分析批次试样数为10个以下时，应插入1-2个标准物质控制；10个以上时，插入2-3个标准物质监控；特殊试样或质量要求较高的试样可酌情增加标准物质的监控数量。

7.5其他控制指标按DZ/T0130.3执行。

另外，草酸-草酸铵浸提剂所浸提的钼在0.15-2.0μg/mL以下时，在酸性土壤上的豆科植物对钼肥有一定的反应，而对其他植物还需要进一步的验证。除植物种类以外，土壤酸度也有影响，不同土壤酸度下，钼的可给性不同。植物所吸收的钼，随土壤PH的增高而迅速增加，有研究提出可用“钼值”评价土壤中钼的供给值[钼值＝PH值+有效钼含量(mg/kg×10)]。钼值<6.2时，表示钼供给不足；钼值6.2-8.2时，表示钼供给中等；钼值>8.2时，表示钼供给充足。

表1以某四极杆电感耦合等离子体质谱仪为例的工作参数

参数	设定值	参数	设定值
				ICP功率	1300w	跳峰	3点/质量
冷却气流量	14.0L/min	停留时间	10ms/点
				辅助气流量	0.8L/min	扫描次数	40次
雾化气流量	1.0L/min	测量时间	60s
				采样锥孔径	1.2mm	截取锥孔径	1.0mm

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明的实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：样品经草酸-草酸铵浸提，采用电感耦合等离子体质谱仪测定土壤中的有效钼；

样品通过进样系统进入射频等离子体，并在高温矩管中蒸发、离解、原子化和电离，离子通过双锥接口、离子镜、四级杆质量分析器，根据质量/电荷的大小依次分开，最后由离子检测器进行检测，并用校准曲线法定量分析钼的量，样品基体引起的仪器响应抑制或增强效应和仪器漂移使用内标补偿；具体测定步骤如下，

1)准备试剂：

草酸-草酸铵浸提剂，称取24.9g草酸铵，化学式为(NH₄)₂C₂O₄·H₂O，优级纯和12.6g草酸，化学式为H₂C₂O₄·2H₂O，优级纯，一起溶于水，定容至1L，PH为3.3；

盐酸，浓度为1+1，优级纯；

2)钼标准储备溶液，浓度为ρ(Mo)＝1.00mg/mL；

钼标准溶液，浓度为ρ(Mo)＝1.00μg/mL：用水稀释钼标准储备溶液配制，加入等量浸提剂介质；

3)准备样品：采集好土壤样品，并除去样品中的异物，包括枝棒、叶片、石子；

4)样品测定：

a、称取5.0g风干的土壤样品于塑料浸提瓶中，加入50mL草酸-草酸铵浸提剂，塞好瓶盖，摇匀，于25℃置于振荡机上振荡8h；用经过浓度为1+1的HCl处理过的中速定量滤纸干过滤，分取30.0mL上层清液，置于电热板上蒸干；于高温炉中450℃灼烧破坏草酸和有机质，取出，冷却；加1mL浓度为1+1的HCl溶解，加水稀释至10mL，用电感耦合等离子发射质谱法测定；

b、空白实验在样品处理的同时进行，除不加试样外，其他步骤按a进行；

5)绘制标准曲线：分别吸取钼标准溶液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00mL于100mL的容量瓶中，用水定容，即为含钼0.000、0.005、0.010、0.020、0.030、0.040μg/mL标准系列溶液；

按优化的仪器参考条件，将标准系列依次从低浓度到高浓度导入雾化器进行分析，以目标元素的质量浓度为横坐标，其对应的发射强度值为纵坐标，建立标准曲线，标准曲线的浓度范围根据实际样品中待测元素的浓度情况进行调整；

6)计算结果

土壤样品中有效钼的含量ω(mg/kg)，按照下式计算：

式中：

ω——土壤样品中有效钼的含量，单位为mg/kg；

ρ——由标准曲线查得测定试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

ρ₀——实验室空白试样中有效钼的质量浓度，单位为mg/L；

V——试样制备时加入浸提液的体积，单位为ml；

m——称取过筛后样品的质量，单位为g；

f——试样的稀释倍数；

W_dm——土壤样品干物质含量，％。

2.根据权利要求1所述的土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：在步骤1)中，钼标准储备溶液按以下方法制备：称取0.7502g经500℃灼烧1h的光谱纯氧化钼置于烧杯中，用20mL 0.4g/L的NaOH溶解后，移入500mL容量瓶中，以浓度为2+98的H₂SO₄稀释至刻度。

3.根据权利要求1所述的土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：将采集的样品在实验室进行风干、粗磨、细磨至过孔径10目的尼龙筛。

4.根据权利要求1所述的土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：所采用的电感耦合等离子体发射光谱仪为仪器质量扫描范围5u～250u、最小分辨率为在5％峰高处1u峰宽、蠕动泵三通进样、四极杆的电感耦合等离子质谱仪，其RF功率为1.3kw、辅助气流速为0.8L/min、冷却气流速为14L/min、雾化气流速为1.0L/min、采样锥孔径为1.2mm，截取锥孔径为1.0mm；使用的氩气为高纯级，氩质量分数≥99.99％。

5.根据权利要求1所述的土壤中有效钼的测定方法，其特征在于：所用的恒温振荡器的温度控制为25±2℃、震荡频率控制为160r/min～200r/min。