土壤中水溶性钾钠钙镁的测定

冯娜库米拉·赛甫力

新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐 830011

摘要：本文旨在提供一种基于ICP-AES技术的快速、准确测定土壤中水溶性钾钠钙镁含量的方法。全文包括：实验目的与原理、实验步骤、实验注意事项、实验设备和试剂等多个方面。希望能够帮助土壤环境监测和农业生产，从而促进土壤质量的改善和可持续农业的发展。

关键词：ICP-AES技术；水溶性钾钠钙镁；土壤分析；农业生产

水溶性钾钠钙镁对植物的生长和发育起着重要的调节作用，因此准确测定土壤中这些元素的含量对于农业生产和土壤管理至关重要。

1实验目的与原理

土壤中的水溶性钾钠钙镁含量对于作物生长、农业生产以及土壤肥力评价具有重要意义。因此，准确测定土壤中的水溶性钾钠钙镁含量对于科学合理的土壤管理和农田施肥具有重要意义。特别是掌握ICP-AES技术可用于测定土壤中水溶性钾钠钙镁含量的方法和原理，了解不同土壤中水溶性钾钠钙镁含量的差异[1]。

ICP-AES（InductivelyCoupledPlasmaAtomicEmissionSpectrometry）是一种利用高温感应耦合等离子体（ICP）激发元素原子和离子发生发射光谱的技术。其基本原理是通过将待测样品离子化，形成等离子体，利用能量激发原子或离子到激发态，进而发生特定波长的发射光谱。ICP-AES通过检测特定波长下的光强信号，并与已知浓度标准物质的光强信号进行比对，从而计算出待测元素的浓度。

2实验步骤

以下是对实验步骤的详细说明：

(1)取样品和样品预处理：首先从需要检测的土壤区域中随机采集6~10处土样，混合样品，并将样品干燥。应确保取样深度的一致性以及避免岩石和植被残留等因素对样品的影响。将土壤样品粉碎并过筛，将筛选的细粉末加入到一定体积的去离子水中。在搅拌、旋转等过程中将样品水溶性成分充分溶解。将溶液离心、以除去悬浮物和大分子。

(2)利用ICP-AES技术对样品进行分析：将样品放入ICP-AES仪器中进行检测。ICP-AES可以通过电感耦合等离子体激发光原子发射光谱法（ICP-AES）测定土壤中的钾钠钙镁等元素含量，使用该技术可以提供高灵敏度和准确性。需要注意，测定所需元素时需制备相应的标准曲线和内部标准，以保证测定的准确性和可靠性。

(3)根据测定结果计算出土壤中的水溶性钾钠钙镁含量：根据测定结果计算出土壤中单个元素的含量，在此基础上进一步计算该元素的水溶液含量。水溶液含量指的是该元素在土壤水溶性成分中的含量，通常以mg/L作为单位来计算。最终，需要将水溶性元素含量转换为土壤中的含量（如mg/kg），以描述它在土壤系统中的存在量[2]。

3实验注意事项

首先，确保实验室内的设备、仪器和试剂都处于良好的工作状态，如有损坏或过期的试剂应及时更换。同时，使用实验室安全设备，如护目镜、手套和实验服等以保护自己免受可能的伤害。并着重检查实验室应急设备的运作情况，如灭火器、洗眼器和安全淋浴等，以应对可能的意外情况。其次，在开始实验之前，确保对实验步骤有明确的理解。并使用准确的实验工具和仪器，确保实验结果的准确性。校准仪器和测量设备以确保其准确性。同时，遵守实验中的时间和温度要求，以确保实验条件的一致性。此外，样品的储存和处理应符合实验要求。避免样品受到污染或损坏，以确保实验结果的可靠性。并遵循正确的样品收集、保存和处理方法，如正确的采样技术、适当的储存温度和储存时间等。最后，进行多次独立实验以获得可靠的结果。通过重复实验并取平均值来排除单次实验中的偶然误差。需要注意，分析和比较实验数据时，应使用适当的统计方法来确定结果的可靠性。确保实验结果能够得出准确的结论。

4实验设备和试剂

常用到的实验设备和试剂如下：

(1)ICP-AES仪器设备：

高频电源：为ICP-AES提供能量，电源功率应根据实验需要而定。等离子体发生器：产生等离子体，将样品中的元素转化为气态原子。视觉检测器：用于检测原子激发态释放出的光谱线信号，以精确测量元素。多道分析器：可避免相邻光谱线之间的交叉污染。同时，多道分析器还可以提高仪器的分析速度和分辨率，并提高结果的可信度。分光镜：将进入仪器的光线谱分为多个波长，以使不同波长的光线被直接测量。

(2)预处理试剂：

蒸馏水：用于净化样品，消除其他成分对分析结果的干扰。酸：用于提高样品的酸度、溶解性和稳定性等，例如使用稀盐酸对土壤样品进行酸处理，以将土壤中的元素溶解出来。

(3)分析试剂：

标准物质：根据需要选用适当的标准物质，如钾、钠、钙和镁等元素的标准物质，用于制备标准曲线。标准物质应为高纯度、确切的化学品，并经过校准、纠正和准确测定等处理，以确保标准曲线和分析结果的准确性[3]。

5数据处理和结果分析

首先，根据ICP-AES分析得到的元素浓度，可以计算土壤中水溶性钾钠钙镁的含量。通常，将元素浓度转换为每升水溶液所含的质量，以毫克/升（mg/L）表示。或转换为每千克土壤质量中的质量，以克/千克（g/kg）表示。其次，对于不同样品来源、不同土壤类型或不同施肥水平的土壤样品，可以绘制钾钠钙镁含量与这些因素之间的关系图。通过分析这些关系图，可以了解土壤中水溶性钾钠钙镁的分布规律和受因素的影响程度。此外，根据水溶性钾钠钙镁的含量，可以进行土壤肥力评价分析。对于钾、钠、钙和镁等元素，可以比较其含量与不同植物的需求量，从而评估土壤肥力的状况。较高的水溶性钾钠钙镁含量可能对植物生长和产量有积极影响，但在一定程度上也可能导致盐碱化等问题。

6未来实验改进方向

(1)进一步优化ICP-AES技术及相关操作流程，探索更高效、灵敏的测量方案，以应用于不同土壤类型、植物品种和施肥水平下的土壤元素分析中。

(2)开发多元分析方法：ICP-AES技术可以测量多种元素，因此可以考虑将其运用于土壤多元元素检测的开发和相关数据处理的优化。同时，可以通过优化样品前处理和校准方案等措施，提高ICP-AES技术在重金属元素分析中的准确性和可靠性。

(3)加大对土壤元素含量及环境污染物的影响研究，建立完善的土壤污染和重金属污染物检测系统，以确保各地土壤环境安全。同时，应加强对土壤养分含量及对植物生长的影响研究，为农业生产提供更加准确的数据支持，同时为提高土壤质量、改善种植环境提供参考建议[4]。

结束语：

综上所述，ICP-AES技术以其高灵敏度、高准确度和广泛线性范围等优点，成为评估土壤肥力和植物生长状况的重要工具。在实验中，应准备了土壤样品，并进行了必要的前处理工作，如干燥和研磨。接下来，使用了ICP-AES仪器设备和相应的预处理试剂和分析试剂，将土壤样品中的水溶性钾钠钙镁转化为可测量的形式。通过仪器的测量和分析，得到土壤样品中水溶性钾钠钙镁的含量。可以说，土壤中水溶性钾钠钙镁的测定实验为准确测定土壤中水溶性钾钠钙镁含量提供了一种可靠的方法，并为评估土壤肥力和土壤质量、改善农业生产和环境保护提供了实用的参考依据。未来通过持续的实验改进和进一步研究，ICP-AES技术在土壤元素分析领域的应用前景将更为广阔。

参考文献：

[1]加丽森·依曼哈孜,刘军,查安等.水和氯化铵提取-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定石灰性土壤中的交换性钾钠钙镁[J].中国无机分析化学,2023,13(03):269-273.

[2]张金明,胡艳巧,魏利等.聚氧化乙烯絮凝-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定土壤中水溶性钾、钠、钙、镁、硫酸根[J].中国无机分析化学,2022,12(02):40-45.

[3]李建鑫,刘茜,张丽娟等.电感耦合等离子体发射光谱法测定森林土壤交换性钾、钠、钙、镁的含量[J].湖南有色金属,2020,36(01):77-80.

[4]邢雁,朱丽琴,张红艳.EDTA-乙酸铵浸提ICP-OES法直接测定土壤中的交换性钾钠钙镁锰[J].安徽农业科学,2010,38(28):15694-15695.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.28.078