磷的测定determination of phosphorus

对土壤、植物和肥料等样品中的磷进行定量分析的过程。磷是植物营养三要素之一，因此经常要进行磷的测定以了解植物的磷营养水平，土壤供磷的丰缺状况和肥料的含磷量，为合理施用磷肥，计算其施用量和提高磷肥利用率提供依据。
土壤中磷的测定 主要测定项目有全磷、有效磷、无机磷形态分级和有机磷。一般除测定全磷含量外，特别要测定土壤有效磷含量，这样才能比较全面地说明土壤磷素的供应状况。土壤无机磷的形态与土壤磷的有效性有密切关系，有机磷总量可视为有效磷的潜在供应能力。
土壤全磷的测定 测定前首先进行样品分解，再对溶液中的磷进行测定。❶样品分解。有碱熔法和酸溶法。碱熔法有Na₂CO₃熔融法和NaOH熔融法。以Na₂CO₃熔融法分解样品最为完全，准确度比较高，作为仲裁法。NaOH熔融法，是分析土壤全磷（或全钾）比较完全和简便的方法。两种方法都需要高温设备，并且测定速度受限制。酸溶法，以H₂SO₄—HClO₄消煮法应用最普遍。HClO₄是一种强酸，又是一种强氧化剂，能氧化有机质，分解矿物质，使其中的磷转化为正磷酸盐而进入溶液。HClO₄还有助于胶状硅的脱水，并能与Fe³⁺络合，在磷的比色测定中抑制了硅和铁的干扰。
❷溶液中磷的测定。通常应用钼蓝比色法。钼蓝法最早在1887年提出，后来经过许多人在还原剂的选用上做了很大改进。如氯化亚锡的灵敏度最高，显色快，但颜色不稳定。抗坏血酸的主要优点是颜色稳定，干扰离子的影响小，适用范围较广，但显色慢需要加温。1962年提出钼锑抗(钼酸铵-酒石酸锑钾-抗坏血酸试剂的简称)比色法。此法应用于土壤磷的测定，其优点是大大加快了还原反应速度，在室温下也能显色，颜色稳定。干扰离子允许量大，简化了操作手续，有利于测定方法的自动化。钼蓝比色法是加钼酸铵于含磷的待测液中，在一定酸度条件下(0.45～0.65摩尔/升)，溶液中的正磷酸与钼酸络合形成磷钼酸杂多酸。加入适当的还原剂，使磷铝酸中的一部分Mo(Vl)被还原为Mo(V)，生成一种叫做“钼蓝”的物质，这是钼蓝比色法的基础。采用钼锑抗试剂，则生成磷锑钼三元杂多酸，其组成为P:Sb:Mo=1:2:12，在室温下能迅速被抗坏血酸还原为蓝色络合物称为钼锑抗法。抗坏血酸还能与Fe³⁺络合，可以消除Fe³⁺对磷比色测定的干扰影响。因此钼锑抗比色法测定磷已被广泛采用。
土壤有效磷的测定 有生物方法、化学方法、同位素方法和物理化学方法等。其中生物方法是最直接的，即在温室中进行盆钵试验，测定一定生长时间内作物从土壤吸收的磷量，被认为是最可靠的。同位素方法一般常用作供比较的标准方法，不适用于例行分析。所以使用最普遍的还是化学方法。即用浸提剂提取土壤中的有效磷，它包括液相中的磷酸离子，土壤胶体表面的弱吸附态或易交换态的磷和一部分微溶性的固相磷酸盐化合物。这种用化学方法测得的有效磷是一种人为模拟的方法，其结果只是一个相对的数值，它与作物能够吸收利用的有效磷有相关性，但并不一定相等。
土壤有效磷的提取采用的化学浸提剂有：❶水浸提剂。测得的是土壤水溶性磷。
❷饱和以CO₂的水为浸提剂。
❸有机酸浸提剂。有柠檬酸、乳酸、醋酸等。
❹无机酸浸提剂。主要有HOAC-NaOAC溶液，也称联合提取剂；0.002摩尔/升(1/2H₂SO₄)-(NH₄)₂SO₄溶液；0.025摩尔/升HCl—0.03摩尔/升NH₄F溶液；0.05摩尔/升HCl—0.025摩尔/升(1/2H₂SO₄)溶液（也称双酸法），用其提取有效磷的方法，。联合提取剂，能同时浸提P、K、NO₃-N、NH_4-N、Ca、Mg。双酸法也可同时提取P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn与Fe。
❺碱溶液浸提剂。主要有NaHCO₃溶液、0.1摩尔/升热NaOH提取剂，0.3摩尔/升冷NaOH提取剂和Na₂C₂O₄-NaOH提取剂。
❻螯合浸提剂。使用EDTA提取剂，可适用于各种土壤。
对于不同性质的土壤，应选择不同的土壤有效磷浸提剂。同一土壤即使用同一浸提剂，浸提的条件如土液比、温度、时间、振荡方式和强度等因子，对结果也会产生很大影响。所以只有用同一方法在相同条件下测得的结果才能有相互比较的意义。❶0.03摩尔/升NH₄F-0.025摩尔/升HCl浸提法。适用于酸性土壤有效磷的测定。在酸性溶液中F-能络合Fe³⁺和Al3⁺，促使磷酸铁、铝盐的溶解，同时由于H⁺的作用也能溶解出部分活性较大的Ca-P。
❷0.5摩尔/升NaHCO₃浸提法。适用于中性和石灰性土壤有效磷的测定。由于CO^2-₃的同离子效应，在pH值为8.5的0.5摩尔/升NaHCO₃溶液中可以降低碳酸钙的溶解度，使某些活性较大的Ca-P被浸出。同时，也可使比较活性的Fe-P和Al-P起水解作用而浸出。此外，NaHCO₃溶液中存在着OH^-、HCO^-₃,CO^2-₃等阴离子有利于吸附态磷(H₂PO^-₄)的置换。
浸出液中磷的测定用钼锑抗比色法。
土壤无机磷形态的分级测定 利用不同化学浸提剂的特性，将土壤中几种主要形态的无机磷酸盐加以逐级分离和定量测定。1957年张守敬和杰克逊(Jack-son)首先提出了一个比较成功的土壤无机磷形态的分级方法。后来又经过许多研究者修正和补充，使该法比前人的方法有了很大改进。
分级方法 ❶磷酸铝(Al-P)的分离。土壤样品先用1摩尔/升NH₄Cl浸提，再用0.5摩尔/升NH₄F(pH值8.2)浸提，F^-和Al³⁺形成络合物，而与Fe³⁺的络合能力很弱，这样使Al-P基本上可以与Fe-P分离。
❷磷酸铁(Fe-P)的分离。浸提过Al-P的土样用0.1摩尔/升NaOH浸提，由于Fe-P与NaOH的水解反应，使Fe-P中的磷酸根活化而释放出来。
❸闭蓄态磷酸盐(Olsen-P)的分离。将浸提过Fe-P的土样用0.3摩尔/升柠檬酸钠和连二亚硫酸钠溶液浸提，连二亚硫酸钠使包裹的氧化铁被还原成亚铁，继而被柠檬酸钠络合，这样逐渐浸提出全部闭蓄态磷。
❹磷酸钙(Ca-P)的分离。浸提过Olsen-P的土样，再用0.5摩尔/升(1/2H₂SO₄)浸提，Ca-P（包括氟磷灰石）绝大部分被强酸溶解出来。1989年蒋柏藩和顾益初将张守敬等分级体系中的磷酸钙一级进一步分离成三级，即磷酸二钙型(Ca₂-P)、磷酸八钙型(Ca₈-P)和磷灰石型(Ca₁₀-P)，从而建立了一个适用于石灰性土壤无机磷分级的新体系。
浸出液中磷的测定 各级浸出液中的Al-P,Fe-P,Olsen-P和Ca—P都可分别用钼锑抗比色法测定。
土壤有机磷的分离测定 有用酸和碱多次浸提方法和灼烧后再用酸浸提的方法。前法的缺点是需要多次浸提，耗费时间。而后法所用的温度有可能使土壤矿物发生转化，使得与灼烧前相比，其无机磷含量发生变化。但目前在例行分析中仍以灼烧法应用较为普遍。
用灼烧-0.2摩尔/升(1/2H₂SO₄)浸提法提取，再用钼锑抗比色法测定。土样经550℃灼烧，使有机磷化合物转化为无机态磷，然后与未经灼烧的同一土样，分别用0.2摩尔/升(1/2H₂SO₄)浸提，浸出液中的磷用钼锑抗比色法测定。两者所得结果的差值即为有机磷量。
植物全磷的测定 ❶样品分解。植物体内的磷主要以有机磷形态存在于植物组织中，有机磷须经干灰化法或湿灰化法分解转变成无机正磷酸盐。干灰化法的灰化温度一般不超过500℃，时间为2～8小时。湿灰化法：有H₂SO₄-HClO₄,H₂SO₄-H₂O₂和HNO₃-HClO₄消煮方法等。以H₂SO₄-H₂O₂法用得较多（见植物中氮的测定）。HNO₃-HClO₄消煮法亦常用（见植物中钙和镁的测定）。
❷溶液中磷的测定。应根据样品中磷的含量决定选用方法。当含磷量高时，以选用钒钼黄比色法为佳。反之，则可用钼锑抗法。
钒钼黄比色法的原理是待测液中的正磷酸盐与偏钒酸盐、钼酸盐在酸性条件下作用形成黄色的三元杂多酸，溶液黄色的深度与磷含量成正比，可以用比色法定量磷。此法的优点是黄色稳定，显色条件要求不十分严格，操作简便快速，准确度和重复性较高，适测范围广，干扰物少(特别是Fe³⁺和Si的允许存在量远高于钼蓝法)。但灵敏度较低。此法广泛应用于含磷较高的植物和肥料等样品中磷的测定。
肥料中磷的测定 磷素化学肥料按其在不同溶剂的溶解度情况可分为水溶性磷、枸溶性磷和难溶性磷。磷肥的测定项目包括有效磷（水溶和枸溶性磷）和全磷。有机肥料中磷的含量随原料来源不同有很大变化，通常以全磷量作为评价有机肥质量及指导施肥的依据。各类磷肥中的全磷，一般都用硝酸、盐酸分解，溶液中的磷用重量法、容量法和比色法测定。最早应用的重量法是磷酸铵镁沉淀法。1963年霍夫曼(Hoffman)等用喹钼柠酮试剂改进了钼酸喹啉重量法。以后以此法为仲裁法。磷肥测定也可以用钒钼黄比色法，并适于大批样品分析。
磷素化学肥料中磷的测定 不同性质的磷肥其浸提剂的性质和浸提方法均有规定，必须严格按照规定的溶剂、规格和操作规程进行，否则其测定结果会产生很大差异。
过磷酸钙有效磷的测定 常用的有❶用水和碱性柠檬酸铵溶液依次浸提，分别测定水溶性磷和枸溶性磷；也可将两种浸出液合并用以测定有效磷。浸出液中磷的测定，用磷钼酸喹啉重量法。即为在酸性条件下，磷酸与喹钼柠酮试剂作用生成黄色的磷钼酸喹啉沉淀，经过滤，洗涤，在180℃烘干后称重，计算磷(P)的含量(%)。
❷用2%柠檬酸溶液一次浸提有效磷，浸出液中的磷用钒钼黄比色法测定。
碱性热制磷肥有效磷的测定 这类磷肥的主要成分是磷酸四钙，不溶于水，但能溶于2%柠檬酸溶液，为枸溶性有效磷，浸出液中的磷可用磷钼酸喹啉重量法或钒钼黄比色法测定。
磷矿粉全磷的测定 磷矿粉中的磷主要是氟磷灰石[Ca₅F(PO₄)₃]，不溶于水和柠檬酸溶液，而溶于强酸如10%HCl、1:1HNO₃、王水等。因此磷矿粉的全磷测定，一般先用1:1HNO₃消煮分解，使其中全部含磷化合物转变为正磷酸进入溶液。溶液中的磷用磷钼酸喹啉重量法测定。
磷矿粉有效磷的测定 通常采用2%柠檬酸或中性柠檬酸铵溶液提取。由于磷矿粉有效磷的含量不高，可选用2%柠檬酸浸提—钒钼黄比色法测定。但对于含CaCO₃在20%以上的磷矿粉，将因CaCO₃的中和而消耗一部分柠檬酸，致使结果偏低，对这类磷矿粉采用中性柠檬酸铵更适合。
有机肥料中全磷的测定 ❶样品分解。使肥料中有机态以及矿物态的磷经消化转变成磷酸才能进行测定，消化的方法有干灰化和湿灰化法。通常用H₂SO₄—HNO₃，或再加些HClO₄；而植物性有机肥用H₂SO₄—H₂O₂消煮亦可取得同样的效果。
❷溶液中磷的测定可采用磷钼酸喹啉容量法或钒钼黄比色法。