土壤中有效硅测定方法比较.pdf

2023，32（3）福建分析测试Fujian Analysis&Testing土壤中有效硅测定方法比较叶艺伟（福建省121地质大队，福建龙岩364000）收稿日期：2023-2-7作者简介：叶艺伟（1985），男，工程师，从事岩矿、土壤、煤质、水质的检测工作，Email：摘要：本次试验以0.025mol/L柠檬酸溶液浸取一定量的土壤试样，然后于30的恒温箱保温5h，期间每隔1h对塑料瓶进行摇动。过滤后，滤液分别用电感耦合等离子发射光谱仪和紫外可见分光光度计进行测定，比较试验结果可知，两者检出限均能满足实验测定要求，电感耦合等离子发射光谱仪测定的精密度在0.59%-1.96%之间，相对误差在7.95%以内，回收率在96.1%-104.5%，满足实验室规范要求，在操作更具简便性，速度更快，能够适用实验测定需求。关键词：柠檬酸；土壤；有效硅；标准物质中图分类号：O657.3文献标识码：A文章编号：1009-8143（2023）03-0059-04Doi:10.3969/j.issn.1009-8143.2023.03.12Comparison of methods for determination of available silicon in soilYe Yi-wei（Fujian Province 121 Geological Brigade，Longyan City，Longyan，Fujian 364000，China）Abstract:In this experiment，0.025 mol/L citric acid solution was used to leach a certain amount of soil samples，and thenthe samples were heated in 30 incubator for 5 H，during which the plastic bottles were shaken every 1 H.After filtering，the filtrate was determined by ICP-OES and photometer respectively.The detection limits of both methods were found tomeet the experimental requirements，the precision of ICP-OES is 0.59%-1.96%，the relative error is less than 7.95%，and the recovery is 96.1%-104.5%.It meets the requirements of laboratory specifications，can be applied to the needs ofexperimental measurement.Key words：Citric acid；soil；available silicon；reference materials随着研究的发现，植物的生长离不开硅这一营养元素，植物能够吸收土壤中有效硅。土壤中有效硅是土壤硅的一种存在形态，大部分以硅酸盐的形式被植物吸收。硅元素能够增加植物的抗压性和促进其生长发育，对农作物的产量有一定的提高作用，是植物中必不可少的一种必需元素1-6。目前测定 土 壤 中 有 效 硅 方 法 一 般 采 用 行 业 标 准 NY/T1121.15-2006中土壤有效硅的测定，该方法以柠檬酸为浸取剂能够对酸性、中性、碱性土壤有较为一致的浸取能力，得到广泛的应用7。其中用到紫外可见光分光光度计对浸取液进行测定，但该方法操作较繁琐试验中浸提的时间、温度的不同对试验结果的影响较大8-9。随着电感耦合等离子体发射光谱仪在实验室的普及化，因其具有干扰水平低，分析速度快及连续性好，线性范围宽等特点10。本文尝试用电感耦合等离子体发射光谱仪进行土壤有效硅的测定，对比可见光分光光度计测定的结果，两者从精密度和准确度进行分析，确定电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤中有效硅的可行性。1实验部分1.1实验所用仪器与试剂电感耦合等离子体发射光谱仪：optima 8000；紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；梅特勒ME204电子天平；HZ250L恒温摇床（武汉瑞华仪器设备有限责592023，32（3）福建分析测试标准论坛任公司）；柠檬酸浸取剂：称取5.25g柠檬酸溶于1000mL水中，配制成0.025mol/L柠檬酸溶液；硫酸溶液：量取 16.6mL 浓硫酸缓慢加入约700mL 水中，并稀释至 1000mL，制得 0.6mol/L 硫酸溶液；钼酸铵溶液：称取 50g 钼酸铵溶于 1000mL 水中，制成50g/L钼酸铵溶液；草酸溶液：称取 50g 草酸溶液溶于 1000mL 水中，制成50g/L草酸溶液；硫酸溶液：量取 166mL 浓硫酸缓慢加入约700mL水中，并稀释至1000mL，制得6mol/L硫酸溶液；抗坏血酸溶液：称取15g抗坏血酸溶于6mol/L硫酸溶液中，并稀释至 1000mL，制得 15g/L 抗坏血酸溶液（现配现制）；硅标准溶液GSB04-1752-2004（a）：1mg/mL，硅标准溶液逐级稀释至100g/mL、50g/mL；实验室超纯水（电阻率18.25Mcm）。1.2所用标准物质文 中 以 GBW07412、GBW07413、GBW07414、GBW07415、GBW07416、GBW07417 等国家标准物质作为试样进行测试。1.3样品前处理称取过 2mm 筛孔的风干试样 10g（精确至0.01g）置于250mL的塑料瓶，另外往塑料瓶里加入0.025mol/L的柠檬酸溶液100mL，旋好瓶塞，将浸取的试样进行充分摇匀，然后放入30的恒温箱进行保温5h，保温期间隔1h对塑料瓶的试样进行摇动，将塑料瓶取出后用中速干滤纸和干漏斗过滤试样样品，同时做空白试样。过滤后的溶液分别用紫外可见分光光度法和ICO-OES法进行测定。1.4紫外可见分光光度计法1.4.1工作曲线的绘制分 别 移 取 硅 标 准 溶 液（50g/mL）0.00mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL于50mL容量瓶中。依次加水稀释至20mL左右，加入0.6mol/L硫酸溶液 5mL，然后放置于 30恒温箱中静置15min，加入 50g/L 钼酸铵溶液 5mL，摇匀后放置5min，依次加入50g/L草酸溶液5mL，15g/L抗坏血酸5mL，最后用超纯水定容，摇匀，静置20min后在波长为700nm的紫外可见分光光度计上进行比色，比色皿为1cm。配制本试验所得系列溶液的硅含量浓度 分 别 为 0.00g/mL、0.25g/mL、0.50g/mL、1.00g/mL、1.50g/mL、2.00g/mL，根据实验结果绘制相应的工作曲线如图1所示。y=0.3381x+0.014R=0.99970.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.000.501.001.502.002.50.#mg/L图1紫外可见分光光度计工作曲线1.4.2试液比色分别移取5mL试样滤液于50mL比色管中，加水稀释至20mL左右，以下步骤同1.4.1工作曲线的绘制一致。1.5等离子发射光谱仪法1.5.1工作曲线的测定分别移取 0.00mL、5.00mL、10.00mL、20.00mL、40.00mL、80.00mL硅标准液（100g/mL）置于100mL塑料容量瓶中，用配制好的0.025mol/L柠檬酸溶液稀释并定容，配制成的工作曲线浓度为0.00g/mL、5.00g/mL、10.00g/mL、20.00g/mL、40.00g/mL、80.00g/mL。所测得的工作曲线如图2。y=310.63x+400.77R=0.99920.05000.010000.015000.020000.025000.030000.00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0.#mg/L图2ICP-OES测定工作曲线1.5.2上机测试通过调整并优化 ICP-OES相关工作参数具体如表1，且根据仪器自荐的相关谱线选择仪器响应强度高，干扰较少的分析谱线，确定最佳的分析谱线Si 251.611nm，对配制的系列溶液及浸提液进行测定，仪器相关参数如表1。2结果与分析2.1方法检出限根据可见分光光度计对空白试剂平行测定11次，计算该空白试剂的标准偏差，以3倍的标准偏差对应的浓度即为硅的检出限为 0.09g/g；同样以ICP-OES 对空白试剂平行测定11次，以3倍的标准602023，32（3）偏差对应的浓度即为硅的检出限为0.08g/g。实验得出ICP-OES与可见分光光度计测定的检出限相近。2.2线性范围根据试验测定的结果可知，两种方法均能得到良好的线性关系R为0.999以上。分光光度法中硅浓度在 0.00-2.00 mg/L范围内，能够得到较好的线性；在ICP-OES测定有效硅含量时，硅浓度在0.00-80.0mg/L范围内线性良好，上机测定时不需要对滤液进行稀释，故其线性范围更广，能够减少稀释带来的误差。2.3精密度和准确度试验本次试验选择以紫外可见分光光度计与ICP-OES分别对国家标准物质GBW07412、GBW07413、GBW07414、GBW07415、GBW07416、GBW07417 的滤出液进行8次测定，得出两种方法中紫外可见分光光度计测得的相对标准偏差 RSD 在 0.83%-2.28%之间，相对误差（RE）在 8.92%范围内；ICP-OES 测得的相对标准偏差 RSD 在 0.59%-1.96%之间，RE在7.95%范围内，两者在测定土壤有效硅的精密度和准确度相近，能够满足实验室测定要求。测定结果见表2、表3。表1ICP-OES Optima 8000 工作参数值仪器工作参数值仪器射频功率（W）蠕动泵转速（mL/min）等离子气体流量（mL/min）仪器设定值13001.515仪器工作参数值辅助气流量（mL/min）雾化器流量（mL/min）进样时间（s）仪器设定值0.30.825表2紫外可见分光光度计测定土壤有效硅结果试样样品GBW07412GBW07413GBW07414GBW07415GBW07416GBW07417标准值（g/g）417310283321432392测定值（g/g）402301253308408368395292259312411376399309263305405362402294259315414374396291257312411358400295253306413365392292256310411367405305262311405365平均值（g/g）399297258310410367RSD（%）1.082.281.451.080.831.61RE（%）-4.35-4.07-8.92-3.47-5.15-6.41表3ICP-OES测定土壤有效硅结果试样样品GBW07412GBW07413GBW07414GBW07415GBW07416GBW07417标准值（g/g）417310283321432392测定值（g/g）396296258312405374394297265307407372391307261308411365398295264308410373396302261315408365402293256303408358396299262303405355399302257306411361平均值（g/g）397299261308408365RSD（%）0.831.531.251.340.591.96RE（%）-4.92-3.59-7.95-4.13-5.53-6.792.4加标回收率测定用标准加入法对土壤样品进行回收率的测定，选 择 对GBW07412、GBW07413、GBW07414、GBW07415、GBW07416、GBW07417 等滤液分别加入10mg/L硅标准溶液，用ICP-OES进行上机测定，测得的结果如表4所示。2.4结果分析紫外可见分光光度计测定土壤有效硅时需移取一定量的过滤液，然后添加各种配置好的试剂溶液，步骤较为繁杂，对环境温度及溶液酸度都有一叶艺伟：土壤中有效硅测定方法比较612023，32（3）福建分析测试标准论坛定的严格要求，对快速得出检测结果有一定的难度。ICP-OES只需要调整好仪器工作参数，就能直接测定试样滤液，该方法具有较为简便的操作性。通过分析检测结果数据，本实验的两种测定方法的检出限结果相近，精密度与准确度均能够满足实验室规范要求。比较两种方法，ICP-OES测定能够大大提高实验的速度，适合大批量的土壤样品检测。参考文献1 唐晓东，侯捷，屈明等.我国水稻土的硅素营养研究J.中国土壤与肥料，2008（1）：1-5.2 杨筠文，张建民，王斌，等，宁波市郊稻田土壤与水稻的硅素营养J.浙江农业科学，2010，（5）：1065-1066.3 张翠珍，郑国红，邵长泉，等.硅肥对糯玉米产量、品质及抗倒性的影响J.山东农业大学学报（自然科学版），2007，38（3）：360-362.4 姜学玲，丁殿东，李士凯，等.硅素营养的特性及其对农作物的作用J.作物杂志，2008，5：81-82.5 唐旭，郑毅，张朝春.植物的硅吸收及其对病虫害的防御作用J.云南农业大学学报，2005，20（4）：495-499.6 龚金龙，胡雅杰，龙厚元，等.不同时期施硅对超级稻产量和硅素吸收、利用效率的影响J.中国农业科学，2012，45（8）：1475-1488.7 中华人民共和国农业行业标准，NY/T1121.15-2006土壤检测 第15部分 土壤有效硅的测定.2006-07-10S.8 周春燕，张玉龙，石岩，等.不同浸提剂对保护地土壤有效硅测定结果的影响J.中国农学通报，2006，22（2）：226-230.9 刘鸣达，张玉龙，陈温福.土壤供硅能力评价方法研究的历史回顾与展望J.土壤，2006，38（1）：11-16.10 周大颖，龚小见，钟宏波.电感耦合等离子体发射光谱（ICO-OES）测定土壤中有效硅J.贵州师范大学学报（自然科学版），2018，36（3）：52-55.表4ICP-OES测定有效硅回收率结果试样样品GBW07412GBW07413GBW07414GBW07415GBW07416GBW07417测定值浓度（mg/L）39.729.926.130.840.836.5加标值（mg/L）101010101010加标测定值（mg/L）49.339.536.541.050.546.3回收率（%）96.596.1104.5102.396.997.662