微波碱熔消解快速测定土壤中全钾*

杜雄雁，杨明芳，余 浪，彭 桦

(云南磷化集团磷资源开发利用工程技术研究中心，云南 昆明 650600)

钾元素作为土壤中的大量矿质元素，影响着植物生长，使植物生长健壮，增强作物的抗逆性，参与光合作用蛋白质的合成。土壤中全钾含量测定仲裁方法为NY/T 87-1988《土壤全钾测定法》(原GB 9836-88)[1],但消解试样繁琐、耗时。本文研究建立了一种快速的检测方法，对查明土壤中重要元素钾的赋存状态、测土配方施肥、指导生产等显得尤为重要。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

微波消解仪ETH0S UP(Milestone s.r.l)；特氟隆PTFE 30 mL 微波带螺旋带盖消解罐(自带)；电感耦合等离子体发射光谱仪Avio 200(Perkin Elmer)。

NaOH(GR)、1000 mg/L 钾标准溶液(北京国家标准物质研究中心)。标准曲线制作：吸取 100 μg/mL 钾标准溶液2、5、10、20、40、60 mL,分别放入 100 mL 容量瓶，加入与待测液中等量试剂成分，使标液中离子成分与待测液相近。在配制标液时，各加 0.4 g NaOH(GR)和H2SO4(体积比1∶3)溶液 1 mL ，水定容至 100 mL，此为含钾分别为2、5、10、20、40、60 μg/mL 的系列标准溶液。常规玻璃器皿，本实验所用水应符合GB/T 6682中三级水的规格。所列试剂，除特殊规定外，均指分析纯试剂。

1.2 试样制备

土壤样在风干室风干，取不少于 20 g 于玛瑙研钵中研细,粉碎样全部通过 0.149 mm 孔径实验筛，置于干燥器中备用。按GB/T 32722-2016《土壤质量，土壤样品长期和短期保存指南》操作。

1.3 分析步骤

称取土壤样 0.25 g，精确至 0.0001 g，置于特氟隆微波消解罐中，加入少许无水酒精湿润样品，再加入 2.0 g NaOH(GR),同时做空白。旋紧微波消解罐盖，放入微波消解仪，最高功率保持 5 min。取出微波消解罐并转动，稍冷(可流水或冰水冷至室温)，消解罐置于 250 mL 玻璃烧杯中，加入 10 mL 沸水，立即盖上表面皿。然后用少量 0.2 mol/L H2SO4清洗微波消解罐，转移至 50 mL 容量瓶，控制体积在35～40 mL；再加HCl(1∶1)5滴和H2SO4(体积比1∶3)溶液 1 mL，用水定容，干过滤(弃去最初几毫升滤液)，此滤液为待测液(可供测钾和磷用)。

吸取待测液 5.00 mL 或 10.00 mL 于 50 mL 容量瓶中(钾的质量浓度控制在10～30 μg/mL),用去离子水稀释至使钾离子浓度在钾系列标准溶液的浓度范围，定容，此为土壤待测液。然后按仪器操作规程进行测定，用系列标准溶液中钾浓度为零的溶液调节仪器零点。从校准曲线查出或从直线回归方程计算出待测液中钾的浓度。

1.4 仪器参考条件

本法仪器参考条件见表1

表1 仪器分析推荐参考条件

2 结果与讨论

2.1 微波消解原理

微波以每秒24.5亿次频率正负极方向不断转换[2-5]。含酸碱的物质分子都是极性物质。极性分子在微波场的作用下，分子、离子发生高速摩擦和碰撞，样品表面不断搅动、破裂、短时间内消解完全[6-8]，且微波消解没有传导损失，消除了电加热设备、空气、容器壁的热传导和热损失[9-10]。

2.2 微波消解条件选择

以样品全熔，得到的样均一、清澈透亮为消解完全。为达到此目的，选取称样量、微波功率、作用时间、压力控制，以及碱的种类及数量可有多种组合。此试验选用条件见表2。

表2 微波消解条件选择

从表2看出，称样量约 0.25 g，加约 2 g NaOH，在微波功率 700 W 下消解 4 min 能消解完成。为保险起见，此试验选用 5 min。

2.3 称样量选择

有的土壤中含大量有机物，微波碱熔后有大量气体产生，若称样量大于 2 g，气体压力大，微波碱熔后不冷时很难打开消解罐的盖(消解完全后必须流水或冰水冷至室温，且旋开盖时不能对人)，此试验采用 0.25 g 左右称样量，避开消解罐内气体压力过大。

2.4 多个样品同时消解

当一定称样量的样品在一个消化罐中被完全消解，消解条件探出后将有助于提升在一次微波加热过程中，同时消解处理数个消化罐的能力。当消解数量增加时，所消耗的微波功率将随着增加，同时消解所需时间亦将延长，多个样品同时消解，要重做功率和时间选择实验。

2.5 其它注意事项

①土壤和NaOH的质量比一般为1∶8，土壤用量增加时，NaOH的用量也按比例增加。②熔块冷却后，目测应该是淡蓝色或蓝绿色，如熔块呈黑色则表示消解不完全，必须再熔或重新熔。③如在熔块还未完全冷却时加沸水脱消解罐，可不必加放电热板上加热。遇实在脱不下来的样，放少许水(盖过消解罐和熔块)，静置2～12 h，自会溶解。④加入H2SO4的量视NaOH用量多少而定，目的是中和多余的NaOH，并稍微过量，使溶液呈酸性(H2SO4的浓度约达 0.15 mol/L),而硅得以沉淀下来。可用精密pH试纸(0.15 mol/L H2SO4pH值≈0～1)或用离子计测一下，溶液酸度大于 0.25 mol/L 会使结果偏低，0.20 mol/L 以下无影响。

2.6 微波碱熔消解与国家标准物质对照

从表3结果看出，微波碱熔消解容量法所得结果与标准结果相差不大，能满足日常分析要求。

表3 微波碱熔消解与国标结果对照

2.7 精密度试验

用本法对编号为20211201的土壤进行连续5次测定，精密度良好。相对标准偏差见表4。

从表4结果看出，微波消解法精密度良好。

表4 微波消解法相对标准偏差

2.8 加标回收试验

为了验证方法的准确度，用参考值为0.89%定量加入钾标准溶液，与试样一同进行微波消解，进行回收试验，结果见表5。

表5 加标回收率测定结果

从表5结果看出，微波碱熔消解法准确度良好。

3 结论

利用微波碱熔消解样品，安全方便、节省试剂、较少污染环境，给快速的分析土壤中全钾找到了一种方法。微波碱熔分解法加标回收率在 105.00%～94.5%之间，相对标准偏差1.82%，与国标法比较，该法具有快速，高效，熔剂用量小及环保等优点。