青海某区域土壤中有效硼的测定

李学莲, 梁慧贞

（青海省核工业地质局, 青海 西宁 810016）

青海某区域土壤中有效硼的测定

李学莲, 梁慧贞

（青海省核工业地质局, 青海 西宁 810016）

针对传统比色法测定效率不高，操作复杂等问题，提出一种基于沸水法+ICP-AES的有效硼测定方法。采用传统的聚乙烯瓶替代传统的石英三角瓶，从而在沸水中直接提取土壤样品中的有效硼，采用ICP-AES方法替代姜黄素比色法，进而测定土壤中有效硼的含量。该方法检出限为0. 02 μg/g，准确度RE＜5%，精密度RSD＜6% 。与比色法相比，极大提高了检出的准确度和效率。

ICP-AES法；比色法；检出限；土壤检测；准确率

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

土壤中的硼作为植物生长所必须的一种微量元素，其不仅可以促进植物生殖器官的发育，还有利于提高其产量和品质。如程素敏（2015）认为[1]，当土壤当中的硼元素的含量在0. 5～1. 0时，此时对植物的生长是最为有利的。而一旦土壤中的硼缺乏，将使得植物的根尖细胞生长受到严重的抑制，进而使其出现木栓化并出现坏死，最终严重影响到植物的生长品质。

同时，当土壤中硼元素的量超过5. 0时，则会出现植物中的现象。因此，加强对土壤中硼元素的测定，对指导农业生产和植物种植等具有重要的价值。但是，在土壤中的元素通常以不同形态存在[2]，如水溶态、有机结合态、交换态等，真正能够被吸收的叫做有效态。由此，在对土壤中硼元素的测定中，其本质就是对有效硼的测定。

目前，针对土壤中有效硼的测定方法中，主要包括沸水提取、互斥试验、比色法等[3-5]，其中沸水提取比色法的应用最为广泛。但是上述的的测定方法也存在典型的缺点，那就是耗时、可操作性不高，以及稳定性不强等特点。如当前广泛应用的比色法，就因为蒸干程度不好掌握，从而通常用于单个样品的测试，而不利于批量试验。青海作为典型的生态源保护地，对其土壤中的有效硼进行批量的测试，是当前测试的重要任务。而找到一种快捷、简单的测定方法具有十分重要的意义。

对此，本文则提出一种基于 ICP-AES的有效硼测定方法，并将其与传统的比色法进行比较，进而验证 ICP-AES在土壤元素检测的可行性。

1 ICP-AES 技术

1.1 ICP -AES 技术原理

对ICP测试仪器来讲，光谱强度与信号强度之间存在正比的关系，这也是该测试仪器的核心。当其中的原子在受到放射光线激发的时候，其中的价电子受到激发，开始跃迁到激发态，然后再从高能态回到基态，并以辐射的形式散发出光谱[6]。对此，ICP-AES测试仪可以被用于定量、定性和半定量的方法分析。

1.2 测试仪结构

ICP-AES作为常用的一种测试仪，探讨其结构，对更好的促进对该仪器的利用具有非常重要的作用。该测试仪通常包括RF发生器、样品导入系统、光谱检测器、多色器等构成。具体见图1所示。

图1 ICP-AES结构Fig.1 ICP-AES structure

对ICP-AES测试仪来讲，其最为核心的部分是高频发生器。该部分主要的作用是为等离子体提供能量，并要求其具有高度的稳定性和不受干扰性。因此，该部分通常是由雾化器、蠕动泵等构成；检测器主要是由光电倍增管和固体成像器件等构成，用于对光谱成像。

2 实验部分设计

2.1 实验仪器选择及参数设计

根据上述对ICP-AES结构的分析，本研究中的电感耦合等离子体发射光谱仪选择美国热电公司IRIS IntrepidⅡ型号，IRIS IntrepidⅡ型光谱仪的最优工作参数见表1[7]。

表1 质谱仪最优工作参数Table 1 Optimum working parameters of mass spectrometer

分光光度计采用722N型。首先将分光计的灵敏度开关调到1档，然后将开关置于T，开启电源开关预热20 min，然后打开样品室上盖，对0按钮进行调节，使数字显示为00.0，将样品家内放入待测溶液和空白溶液，并将空白页放在测量的位置上，调节100%按钮，使得数字显示为100.0。

2.2 标准溶液与主要试剂

10 g ⋅L-1H溶液：取1 g 1-氨基-8萘酚-3，6-二磺酸氢钠，将其放入到100 mL的去离子水之中，同时加入2 抗坏血酸，使其充分溶解。

0.4 mol⋅L-1水杨醛溶液：每100 mL乙醇中加入0.04 mL水杨醛。

缓冲溶液：取质量大小为231 g的乙酸铵溶入到水中，并稀释至1 L，然后再加入质量大小为67 g的EDTA。

0.9 g ⋅L-1的甲亚胺溶液：用天平秤分别秤取0.9 g的甲亚胺和2 g抗坏血酸，加入100 mL的纯水进行溶解。

100 g·mL-1硼标准储备液，同时用100 g·mL-1的硼标准储备液分别配制0.0、0.1、0.25、0.5、1.0 mg/L浓度的硼溶液。

2.3 样品分析步骤

2.3.1 秤取过程

秤取10 g经尼龙筛的风干土样，放置在250 mL的聚乙烯瓶中，土：水比=1∶2，加入20 mL纯水并盖上，加热至170 ℃，煮沸6 min后取下并冷却，在冷却后过滤，用塑料管承接，并用该过滤液测定有效硼。同时制备空白溶液，待测。

2.3.2 具体试验

1）比色试验

取配置好的1 mL H酸溶液于10 mL比色管中，加入2 mL水杨醛酸溶液，摇匀。然后加入缓冲液和待测液并摇匀。在(200～400)nm波长下，测量待测液的吸光度。

2）ICP-AES测定试验

取一定量的待测溶液，用ICP-AES光谱仪进行测试。

2.3.3 工作曲线绘制

根据上述配制的0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0 g·mL-1浓度的硼溶液绘制校准曲线[8]，并通过试验测得标准曲线的相关系数 r≥ 0.9990，线性关系良好。

3 结果与讨论

3.1 不同煮沸时间测量结果的影响

根据上述的实验方法，分别煮沸3、4、5、6、7 min，进而得到表2的结果。

由此，根据上述的数据看出，当煮沸时间在 6 min时，两者测定的值都比较接近真实值，从而选择煮沸时间为6 min。

3.2 样品重量选择

秤取 GBW07412标准物，大小分别为 5.00、10.00、20.00 g于聚乙烯瓶中，然后分别加入10、20和40 mL的水，结合上述的测定方法，对标准物进行显色、比色，然后利用光谱仪对滤液进行测定。通过比对，得到如表3所示的结果。

表2 不同煮沸时间对测定结果的影响Table 2 Effect of different boiling time on the result of determination

表3 样品重量影响试验Table 3 Sample weight impact test

通过上述的结果看出，秤取重量的多少对结果的影响很小，但是秤取的质量为10.00 g的时候，其测定的值与标准值非常接近，因此在本文中选择样品的质量为10.00 g。

3.3 方法检出限

根据上述的试验方法，对ICP-AES空白和比色法空白进行7次测定，从而得到如表4所示的结果。

表4 方法检出限结果Table 4 Method detection limit result

通过表4的结果看出，采用比色法得出的检出限要大于采用ICP-AES得到的检出限，由此可以说明ICP-AES比色法要好。

3.4 方法精密度、准确度

结合上述的试验方法，选取GBW07412作为实验样品，对其测量的精密度和准确度进行比较，从而得到表5所示的结果。

根据上述的统计结果看出，RSD＜6%，RE＜5%，符合质量测定控制精度的要求。同时通过两种方法的测定对此，采用ICP-AES得出的精度和准确度要高于比色法的精度和准确度。

表5 方法精密度和准确度Table5 Method accuracy and accuracy

4 结 论

通过上述是实验可以得到以下几个结论：

（1）在实际的试验过程中，必须要采用无硼容器，以此防止容器中出现的硼，造成试验二次污染。

（2）从单因素的角度可以看出，煮沸时间、称样的重量与实验测定的结果没有多大多大的影响，但是还是需要找到最接近标准的因素。

（3）通过批量的试验测试结果风险，ICP-AES得出的方法检出限、测定精度和测定的准确度等都要明确高于传统的比色法，由此可以看出本文选择的电感耦合等离子体发射光谱法无论是在测量的结果，还是在操作方面，都要明显优于比色法。

由此可以得出，ICP-AES在测定青海某区域土壤中的硼含量中，其测量的准确度要高，同时通过该测量看出，该区域在硼元素的含量测定中，属于中等。

［1］程素敏,张岩,陈艳梅,周月双. ICP-AES测定土壤中的有效硼[J]. 广州化工,2015,19∶111-112+159.

［2］宋伟娇,代世峰,赵蕾,李霄,王佩佩,李甜,王西勃. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤中的硼[J]. 岩矿测试,2014,03∶327-331.

［3］倪中应,王京文, 珺石一 ,刘永红,潘健儿. 浙北河谷丘陵区土壤有效硼现状及其演变趋势[J]. 中国农学通报,2014,15∶131-135.

［4］朱江,邹德伟,张美华,朱丽青. ICP-AES法同时测定土壤中有效态的硫和硼[J]. 分析试验室,2013,09∶108-111.

［5］何汉勇,李厚玟,黎洪洁,孙玉荣. 水浴提取法测定土壤有效硼初探[J].南方园艺,2013,05∶19-20.

［6］徐建平,程德翔. 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定钢中硼时样品溶解损失及空白控制研究[J]. 中国无机分析化学,2016,02∶31-34.

［7］孙德辉. 微波消解处理及分光光度法测定有机-无机复混肥料中硼[J]. 福建轻纺,2014,11∶36-38.

［8］储诚兴,莫祥晓,曾娥. 土壤有效硼的测定方法及注意事项[J]. 农业与技术,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

李学莲（1980-），女，青海省乐都县人，2005年毕业于成都理工大学材料与生物工程学院化学工程与工艺专业，中级职称，研究方向：从事岩矿测试技术工作。E-mail：lixuelian9876@126.com。