KH2PO4 浸提-原子熒光法測定青海富硒土壤中的有效硒*

王力君，陳秀娜，王 燕

（青海省地質礦產測試應用中心，青海 西寧 810008）

硒是動植物和人體所必需的微量元素之一，在環境中呈不均勻的分散分布，但它對人類的身體健康具有十分重要的意義[1]。硒作為一種人體所必需的微量元素，不僅具有緩解和減輕重金屬毒性的作用，同時還可以提高人的身體免疫力[2]。土壤中硒的形態分布會直接影響到動植物對硒的可吸收程度[1]。有研究表明，富硒的土壤并不一定能生長出富硒的農作物，這是因為硒在土壤中具有多種存在形態，其中作物能夠吸收的硒才是有效態的硒，簡稱為有效硒。而總硒含量高的土壤和有效硒之間的分布關系并不是直接成正比關系的[1]。土壤中的總硒并非都可以被植物吸收和利用，若土壤中缺硒或少硒，顯而易見，植物是吸收不到硒的，這樣就不利于植物的生長。有研究表明，土壤中的硒分為水溶態的硒，可交換態硒，有機結合態硒，殘渣態硒以及酸溶態硒，其中酸溶態硒又分為碳酸鹽結合態和鐵錳氧化態。其中水溶態和可交換態的硒可以較好的被植物吸收利用，又稱為生物有效態硒。土壤的全硒含量不能直接反映土壤對植物的供硒水平，常用土壤有效硒的含量來反映土壤的供硒能力[3]。

目前，土壤中有效硒的含量測試還沒有統一的分析方法，一般采用氫化物原子熒光法[4]、HPLC-AFS法[1]來測定土壤中的有效硒。HPLC-AFS 法又稱為元素形態分析儀法，它是利用高效液相和原子熒光串聯來測定不同價態元素的一種新的分析方法，該方法靈敏度高，省時，但儀器分析成本較高。因此，本文采用KH2PO4作為有效硒的浸提劑，將浸提后的溶液進行微波消解，采用原子熒光法進行測定。結果表明，最佳的條件為振蕩時間60min，振蕩頻率為1500r·min-1，該方法的準確度和精密度滿足標準的要求，其相對標準偏差為1.82%～4.67%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

AFS-8330 型原子熒光光度計（配有硒元素陰極燈北京吉天）；MARSXPress 微波消解儀（美國CEM）；恒溫電熱板（萊伯泰科）；HZ-9310KB 型恒溫振蕩器（江蘇盛藍儀器制造有限公司）；DD-5M 型低速離心機（湖南湘儀總廠）；BSA124S 型電子天平（賽多利斯）。

100mg·L-1硒標準溶液（國家標準物質中心）；0.1mol·L-1KH2PO4（AR 天津百世化工有限公司）；HNO3（優級純 蘇州晶瑞化學股份有限公司）；H2O2（AR 西隴科學有限公司）；HClO4（優級純 天津市風船化學試劑科技有限公司）；K3[Fe（CN）6]（AR 天津市化學試劑）；HCl（優級純 蘇州晶瑞化學股份有限公司）；KBH4（AR 西隴科學有限公司）；KOH（AR 天津百世化工有限公司）；實驗用水。

1.2 實驗方法

1.2.1 試樣制備 土壤樣品采集于青海海東市平安東村、中村、小峽鎮、下紅莊、高店鎮等地。去除大塊石子落葉等，置于室內陰涼處自然風干，然后分別過60、100 目篩，備用。

1.2.2 實驗過程 稱取1.000g 土壤樣品置于15mL離心管中，加入0.1mol·L-1KH2PO4溶液10mL，設定恒溫混勻儀30℃、1500r·min-1，振蕩60min。將振蕩后的溶液于離心機3000r·min-1離心15min，然后分取5mL 上清液置于微波消解管中，加入7mL HNO3，1mL H2O2，設定微波消解程序進行消解，消解完畢后，取下消解管，在趕酸儀上設定溫度120℃進行趕酸，加熱至近干，冷卻后加入HCl 溶液（6mol·L-1）5mL，繼續加熱至溶液變為無色清亮并伴有白煙出現，冷卻，轉移至10mL 比色管中，加入K3[Fe（CN）6]溶液（100g·L-1）1mL，用HCl 溶液（5%）定容，同時做空白實驗。

1.2.3 實驗測試 將加入100g·L-1K3[Fe（CN）6]后的HCl 的濃度為5%的混合溶液作為載流，以KBH4的含量為2%的堿溶液作為還原劑，將硒的標準溶液按照從低到高的順序分別測試，測定熒光強度，然后在此條件下，分別測試空白溶液和試樣溶液中的有效硒的熒光強度，根據標準系列的熒光強度反算出土壤溶液中有效硒的含量。

2 結果與討論

2.1 土壤中全硒含量的分布

對青海海東市平安東村、中村、小峽鎮、下紅莊、高店鎮等地采集的土壤樣品進行檢測，結果表明，土壤中全硒含量為小峽鎮：0.667～1.391mg·kg-1，下紅莊：0.374～0.574mg·kg-1，平安中村：0.310～0.421mg·kg-1，平 安 東 村：0.299～0.391mg·kg-1，高 店 鎮：0.291～0.361mg·kg-1，而我國土壤全硒含量的平均值在0.290mg·kg-1[3]，由此可見，青海海東地區中土壤全硒含量的最低值高于我國土壤全硒含量的平均值，可以為土壤長期提供硒元素，也為富硒土壤的開發利用奠定了基礎。

2.2 標準曲線的繪制

取100mg·L-1的硒標準溶液，用5%的HCl 逐級稀釋得到100ng·mL-1的硒標準溶液。取6 個100mL的容量瓶，分別在容量瓶中加入K3[Fe（CN）6]溶液（100g·L-1）10mL，然后分別取100ng·mL-1的硒標準溶液0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0mL，用5%的稀HCl 定容至刻度，并搖勻得到不同濃度的硒標準系列。以熒光值為縱坐標，繪制校準曲線，校準曲線見圖1。

圖1 標準曲線線性方程與線性參數Fig.1 Linear equations and linear parameters of standard curve

由圖1 可見，該方法具有較好的線性范圍。

2.3 K3[Fe（CN）6]溶液的選擇

K3[Fe（CN）6]是常見的掩蔽劑之一，有研究表明，在食品試樣溶液中加入K3[Fe（CN）6]和不加入K3[Fe（CN）6]測定的結果和加標回收率差異具有統計學意義。在基質復雜的樣品中加入K3[Fe（CN）6]，不僅具有能夠增加熒光強度的作用，提高靈敏度，同時還能對Cu、Bi、Hg、As 等干擾元素起到非常好的掩蔽作用[5]。

2.4 浸提劑的選擇

2.5 振蕩時間的選擇

土壤中有效硒采用0.1mol·L-1的KH2PO4作為浸提劑，對5 個標樣進行浸提，振蕩時間分別設置為30，60，90，120min。

由表1 可見，當振蕩時間為30min 時，土壤中有效硒含量較低，而振蕩時間為120min 時，土壤中有效硒含量則相對較高，這表明振蕩時間較短時，土壤標樣中的有效硒不能被充分的浸提出來，而振蕩時間較長時，浸提液中除了含有有效硒外，也可能存在其它狀態的硒導致測定的有效硒的值相對較高。而振蕩時間為60 和90min 的測定結果并無顯著的差異，因此，選擇耗時更短的振蕩時間60min。

表1 振蕩時間對有效硒測定結果的影響Tab.1 Influence of oscillation time on the determination results of available selenium

2.6 振蕩頻率試驗

土壤中有效硒采用0.1mol·L-1的KH2PO4作為浸提劑，對5 個標樣進行浸提1.0h，分別選擇不同振蕩頻率的振蕩器進行振蕩，測試結果見表2。

表2 振蕩頻率對有效硒測定結果的影響Tab.2 Influence of oscillation frequency on the determination results of available selenium

由表2 可知，當選擇低速振蕩器振蕩頻率為180r·min-1時，由于振蕩速度較慢，導致浸提劑和樣品不能完全充分的混勻接觸，得到的有效硒的結果非常低；而選擇高速振蕩器振蕩頻率為1500r·min-1時，土壤中的有效硒能夠較為充分的浸提出來。因此，在浸提土壤有效硒時，需要選擇高速振蕩器。

2.7 微波消解與電熱板富集還原

翟建國等指出，為了能夠準確的測定土壤中的有效硒，必須要對浸出液中的有機硒和有機質進行消解破壞，從而分解浸提液中的有機質，并把有機硒轉化為六價硒[10]。土壤中有效硒采用0.1mol·L-1的KH2PO4作為浸提劑，對5 個青海海東市平安東村、中村、小峽鎮、下紅莊、高店鎮采集的實際樣品進行浸提1.0h，分別采用微波消解和電熱板富集還原進行前處理，將處理后的溶液上機重復測試，測試數據平均值見表3。

表3 前處理方式對有效硒測定結果的影響Tab.3 Effect of pretreatment methods on the determination results of available selenium

由表3 可知，當采用微波消解進行前處理時，土壤中有效硒含量的測定值略高。而采用電熱板富集還原進行前處理時，土壤中有效硒含量的測定值較微波消解時降低。此外，在采用電熱板富集還原時進行前處理較微波消解耗時更長，因此，選擇微波消解作為土壤有效硒浸提后的前處理方式。

2.8 方法準確度與精密度

國家土壤標準物質中的有效硒目前只有用稀HCl 浸提的有推薦值，ASA-4a 中其有效硒的推薦值為（6.8±1.2）μg·kg-1，采用稀HCl 浸提，其6 次平行實際測試的平均值為7.04μg·kg-1。土壤中有效硒按照最佳的條件進行浸提測試（采用0.1mol·L-1的KH2PO4作為浸提劑，1500r·min-1進行浸提1.0h），采用微波消解前處理，將處理后的溶液上機平行測試，測試結果見表4。

表4 方法準確度和精密度Tab.4 Accurancy and precision of method

由表4 可知，該方法的精密度為1.82%～4.67%，均小于10%，該方法的準確度和精密度符合標準DD2005-03[11]的測定要求。

3 結論

本文采用0.1mol·L-1的KH2PO4作為浸提劑，氫化物原子熒光法測定富硒土壤中的有效硒，分別對振蕩時間、振蕩頻率以及前處理方式進行了優化，對方法準確度及精密度進行了驗證。結果表明，最佳測試條件為振蕩時間60min，振蕩頻率為1500r·min-1，該方法的標準曲線線性良好，準確度和精密度滿足標準的要求，其相對標準偏差為1.82%～4.67%。