釩鉬黃分光光度法測定有機肥料磷含量

任興源，胥學輝，林成兵，郭雁蘋，張鏡飛，劉婉文，劉潔容

（佛山住商肥料有限公司，廣東 佛山 528100）

有機肥料是農業種植中的重要肥料，來源途徑多樣，組成復雜，功能全面，既能供給作物營養，又能補充土壤有機質，改良土壤，提高土壤總體肥力水平［1］。目前有機肥料執行的是農業農村部標準NY/T 525—2020，磷含量測定使用的是釩鉬黃分光光度法，有機肥料經消化處理，樣品中磷全部以正磷酸鹽的形式轉入溶液中，吸取少許待測液，在一定酸度下，磷酸根離子與釩鉬酸銨形成穩定的磷鉬釩雜多酸（P2O5· V2O5· 22MoO2·nH2O）［2］，呈黃色溶液，在一定的濃度范圍內，其顏色深淺與磷含量呈線性關系。筆者對測定過程樣品消化、波長選擇、pH 控制、顯色條件選擇等進行探討，為有機肥料磷含量的測定提供參考。

1 實驗部分

1.1 試劑與材料

硫酸、硝酸、過氧化氫（w（H2O2）30%），分析純（AR），廣東廣試試劑科技有限公司；鉬酸銨、偏釩酸銨，AR，國藥集團化學試劑有限公司；磷酸氫二銨，光譜純（SP），上海麥克林生化科技有限公司；2，4-二硝基酚，AR，旭化成化學株式會社；2，4-二硝基酚指示劑，稱取2，4-二硝基酚0.1 g溶于50 mL水中，不完全溶解也無妨。

釩鉬酸銨顯色劑：A液，稱取鉬酸銨25 g溶于400 mL水中；B液，稱取偏釩酸銨1.25 g溶于300 mL沸水中，冷卻后加硝酸250 mL，冷卻。在攪拌下將A 液緩緩注入B 液中，用水稀釋至1 L，混勻，貯于棕色瓶中［3］。

磷標準儲備溶液（1 000 μg/mL）：稱取經過105 ℃烘干2 h的磷酸氫二銨（光譜純）4.264 1 g于100 mL 燒杯中，用水溶解后轉移至1 000 mL 容量瓶中，加入鹽酸10 mL，冷卻后用水定容至刻度。

磷標準溶液（50 μg/mL）：吸取磷標準儲備溶液5 mL，置于100 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，現用現配。

實驗用水符合GB/T 6682—2008中三級水的規定。

1.2 儀器和設備

分光光度計，尤尼柯UV-4800；電子天平，賽多利斯BSA224S，最小分度值0.1 mg；PB-10 賽多利斯pH計。

1.3 實驗步驟

1.3.1 試液制備與處理

稱取風干、磨細過1 mm 篩的試樣0.5 ～ 1.0 g（精確至0.1 mg），置于250 mL錐形瓶底部，加幾滴純水潤濕樣品；然后加5 mL 硫酸和1.5 mL 過氧化氫，搖勻，瓶口放一彎頸漏斗，靜置12 h以上。置于電爐上緩慢加熱至硫酸冒煙，取下稍冷后慢慢逐滴加入15 滴過氧化氫，搖動錐形瓶；繼續加熱至微沸，取下稍放冷后加入5～10滴過氧化氫，并分次消煮，直至溶液呈現無色或輕微黃色后，提高溫度繼續加熱10 min，除盡剩余的過氧化氫。取下冷卻后，小心加水至30 mL，搖動錐形瓶，用少量水沖洗彎頸漏斗和瓶口。將消煮液轉移至100 mL 容量瓶中，冷卻至室溫，加水定容，用無磷濾紙干過濾到具塞三角瓶中，作為待測液。

取與消化樣品同樣的硫酸和過氧化氫，按照同樣操作制備空白溶液。

1.3.2 測定

準確吸取5 mL試樣溶液于50 mL容量瓶中，加水約30 mL和2，4-二硝基酚指示劑2滴，用質量分數10%的氫氧化鈉溶液或質量分數5%的硫酸溶液調節至溶液黃色剛好消失，加入釩鉬酸銨顯色劑10 mL，搖勻，加水定容。在室溫下放置15 min，在分光光度計以波長450 nm 和1 cm 光徑的比色皿進行比色測定，以空白溶液為參比，讀取吸光度，根據標準曲線建立的回歸方程計算磷含量。

2 結果與討論

2.1 樣品消化

試樣溶液的制備是采用硫酸-過氧化氫對樣品進行消煮［3］。樣品消煮前，提前加入硫酸和過氧化氫，放置12 h以上，進行樣品預消解，防止反應過于激烈而產生噴濺現象。在電爐上先低溫消煮，待大量泡沫消完后，適當提高溫度繼續消煮5 ～ 8 min，冷卻后再加入一定量過氧化氫，繼續消煮5～8 min，如此反復操作（加入過氧化氫的量應逐漸減少）。當消煮溶液為無色溶液或是淺色時，樣品消化完成，此時升高爐溫，繼續消煮5 min，以排盡殘留的過氧化氫。通過對比實驗，在消煮溶液黃色較深的情況下（試樣溶液消化不完全），樣品磷檢測結果絕對偏差達到0.2%～0.4%（見表1）。

表1 同一樣品消煮后溶液顏色對檢測結果的影響 %

2.2 吸收波長的選擇

選擇測試波長的原則是根據試樣的吸收光譜，選擇被測定物質的最大吸收波長作為測試波長［5］。但如果在最大吸收波長處有其他吸收物質時，應該選取干擾小的入射波長。取磷標準溶液5 mL 于50 mL 容量瓶中，其他操作同1.3.2 節，在波長330 ～550 nm范圍內測定待測溶液吸光度和顯色劑的吸光度（見圖1）。結果顯示，待測溶液和顯色劑分別在波長348 nm和357 nm 處有最大吸收；在波長超過430 nm 后，顯色劑基本無吸收。為了避免干擾，選擇440～450 nm作為測試波長是合適的，雖然測定靈敏度有所降低，但顯色劑吸光度很小，可以忽略，不會干擾測定結果的準確性。本實驗選擇測試波長為450 nm。

圖1 待測溶液與顯色劑測試波長與吸光度的關系

2.3 酸度的影響

取磷標準溶液5 mL于50 mL容量瓶中，用質量分數10%的氫氧化鈉溶液或質量分數5%的硫酸溶液調節pH 分別為2.5、3.0、3.5、4.0，加入釩鉬酸銨顯色劑10 mL，其他操作同1.3.2 節，測定吸光度，結果見表2。

表2 待測溶液pH與吸光度關系

由表2可知，待測溶液pH處于2.5～4.0時，加入顯色劑后溶液吸光度隨著pH增加沒有明顯變化。故在加入2，4-二硝基酚指示劑（變色范圍pH 2.4～4.0［6］）后，觀察待測液顏色情況，如為黃色則加質量分數5%的硫酸溶液調至黃色剛退；如試液為無色，則用質量分數10%的氫氧化鈉溶液調節至黃色，然后用質量分數5%的硫酸溶液調至黃色剛退，使之達到所需酸度范圍。

2.4 顯色劑加入量

取磷標準溶液5 mL于50 mL容量瓶中，分別加入6～14 mL釩鉬酸銨試劑（顯色劑），其他操作同1.3.2節，測定吸光度，結果見表3。

表3 顯色劑加入量與吸光度關系

由表3可知，吸光度隨著釩鉬酸銨試劑用量的增大而增加，當其用量為10 mL時，吸光度數據趨于穩定。本實驗選擇顯色劑用量為10 mL。

2.5 顯色時間

取磷標準溶液5 mL于50 mL容量瓶中，其他操作同1.3.2 節，分別于不同顯色時間下測定吸光度，結果見表4。由表4 可知，顯色時間對吸光度影響不大，室溫條件靜置15 min之后，溶液吸光度趨于平穩。本實驗選擇顯色時間為15 min。

表4 不同顯色時間測得的吸光度

2.6 工作曲線繪制

準確吸取磷標準溶液0、1.0、2.5、5.0、7.5、10、15 mL 分別置于7 個50 mL 容量瓶中，定容至刻度，此標準系列溶液分別含磷0、50、125、250、375、500、750 μg，其他操作同1.3.2 節，測定吸光度。以0 μg 的標準溶液調零，讀取吸光度。以標準系列中磷質量為橫坐標，相應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線（見圖2）。摩爾吸光系數ε=1.0×103L/（mol·cm）。

圖2 標準曲線

2.7 樣品分析

對不同樣品磷含量進行測定，結果見表5，其中樣品1測定結果為1.07%，同一份樣品送第三方檢測機構檢測結果為0.97%，樣品檢測結果符合NY/T 525—2020中平行測定結果的絕對差值≤0.1%、不同實驗室質檢的絕對差值≤0.2%［7］的要求。

表5 樣品磷（P2O5）含量測定結果 %

2.8 回收率實驗

準確稱取樣品0.5 g，置于250 mL 錐形瓶中，然后加入磷標準溶液（1 mg/mL）1 mL，其他參考樣品檢測方法，測定方法的回收率，結果見表6。由表6 可知，磷的回收率為97.2%～101.0%，準確度高。

表6 樣品加標回收率測定結果

3 結論

為保證有機肥料中磷含量檢測結果準確，樣品消化完成的顏色應為無色或輕微黃色；加入2，4-二硝基酚指示劑后，用稀酸或稀堿調整待測液黃色剛剛消退，以保證溶液在酸堿度范圍內；顯色劑的加入量為10 mL，常溫下顯色時間大于10 min，溶液吸光度可達穩定狀態；入射波長為440～450 nm。