(贵州省检测技术研究应用中心 贵州省分析测试研究院 贵州 贵阳 550002)

引言

磷是生命体必需的大量元素，它是核酸、卵磷脂和各种细胞膜等大分子的主要组分，同时参与了生命活动中一些重要的代谢过程，如光合作用、糖和淀粉的利用以及能量的传递过程[1-3]。植物中的磷主要以磷酸盐形式存在，在植物生长发育、新陈代谢、信号传递和能量传递等方面起着重要的作用[4]。它能促进植物根系发育，提高植物的抗逆性；在植物结果时，磷将大量转移到籽粒中，使得籽粒饱满。缺磷会抑制植物新细胞的形成，使植株生长停滞，发育不良。故加强植物生长过程中磷元素的监督检测是必要的。

植物中磷的测定一般采用化学法，也有一些研究期望采用一些新型的检测方法[5-8]。植株中全磷的国标检测方法是NY/T 2421-2013《植株全磷含量测定钼锑抗比色法》。实际工作中发现，国标法存在样品前处理时间过长，配置试剂操作繁琐、酸度使用范围窄，方法灵敏度不高、实验稳定性较差等不足，重复性、准确性受到限制。此外，湿法消解则会消耗大量的强酸，开放式的试验操作容易引人污染，且消解过程中排放的酸雾严重威胁试验人员的健康。故研究新的样品消解技术迫在眉睫。本文采用微波消解技术使样品消解完全，并结合电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)测定植株中的全磷，优化消解及仪器条件，以寻找操作简单、污染小、稳定性高、灵敏度高的植株全磷检测方法。

一、实验部分

(一)仪器与试剂

1.仪器

iCAP RQ电感耦合等离子体质谱仪(Thermo Fisher Scientific)，T660微波消解仪(LebTech)，VB24 UP智能样品处理器，聚四氟乙烯密封消解罐，BSM220.4电子天平(上海卓精电子科技有限公司)，Milli-Q实验室超纯水系统(昆明倍捷科技有限公司)。

2.试剂

1000μg/mL磷标准储备液、多元素内标标准溶液:均购于国家标物中心；高纯氩气(纯度≥99.99%)、高纯氦气(纯度≥99.99%)；硝酸500mL/瓶(川东化工)：分析纯；30%过氧化氢500mL/瓶(国药集团化学试剂有限公司)：分析纯。

实验用水为经Milli-Q实验室超纯水系统(0.22μm过滤膜)过滤的超纯水。

(二)样品前处理

1.样品制备

采集到的植株如需洗涤，应在刚采集的新鲜状态时用湿棉布擦净表面污染物，然后用水淋洗1～2次后，尽快擦干。

将新鲜植株剪碎，用四分法缩分后，立即在80°C～90°C鼓风干燥箱中烘15min～30min杀青，降温，至60°C～70°C，烘干至易磨碎状态。样品稍冷后立即粉碎,使之全部通过0.25mm筛，密封备用。

2.试液制备

称取固体样品0.25g(精确至0.001g)，加入6mL硝酸，加盖放置1h，加入2mL双氧水，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解，微波消解程序如表1所示。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在智能样品处理器中，于100℃加热30min，将消解液转移至50mL容量瓶中用水定容至刻度。同时做空白实验。

表1 微波消解程序

(三)仪器条件设置

1.ICP-MS条件设置

iCAP RQ截取锥具有独特的、用户可更换的嵌片，位于锥尖后方，用以控制记忆效应，可以一定程度控制离子的边界并减小记忆效应。嵌片的灵敏度逐渐降低，耐盐性逐渐增强，植株中磷元素在ICP-MS上灵敏度较低，故综合判断采用具有一定耐盐性的2.8mm嵌片。

仪器采用在线内标引入，通常选择样品溶液中不具有的且质量数、电离电位与被测元素相近的元素作为内标元素。本方法采用73Ge作为内标元素。

点炬稳定30min后设置ICP-MS工作参数，如表2所示。

表2 ICP-MS工作参数

2.干扰及消除

ICP-MS的测试模式主要有普通(STD)和碰撞/反应池(KED/CCT)模式，对于ICP-MS来说，最主要的干扰就是多原子离子干扰。通过调谐可以使ICP-MS氧化物产率(CeO+/Ce)小于2%，双电荷产率(Ba++/Ba)小于1%。iCAP RQ结合了Flatapole低质量数剔除功能和业内已验证的氦KED(动能歧视效应)抗干扰技术，提供了低质量数剔除功能，阻止了干扰离子通过并进入四极杆质量过滤器。氦KED(动能歧视效应)模式利用高纯氦气作为碰撞气，利用干扰离子碰撞截面积比待测目标离子大的特点进行干扰消除，手段简单，适用于复杂基体的干扰分离，从而可以获得一个简单的ICP-MS谱图[9-12]。本次实验通过选择合适的同位素，参考元素丰度，通过校正方程及KED模式进行干扰去除。

(四)标准曲线的绘制

准确吸取浓度为1000mg/L的磷标准工作溶液4.00mL于100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液定容至刻度，得到浓度为40.00mg/L的磷中间液；分别准确吸取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、5.00mL于100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液定容至刻度，得到浓度为0、200、400、800、1200、2000ng/mL的系列标准溶液。按表2的实验条件进行测定，仪器自动绘制标准曲线。

二、结果分析

(一)校准曲线绘制及检出限

按照1.4绘制校准曲线，结果如表3所示，标准曲线如图1所示，该方法有良好的线性关系，线性方程的相关系数为0.9995。用ICP-MS连续测定测定21次消解空白。计算标准偏差SD，再计算检出限，结果如表4所示，检出限为0.00198mg/L。当样品称样量为0.25g，采用微波消解，定容体积为50mL，则方法检出限为0.040mg/100g。

图1 ICP-MS校准曲线

表3标准曲线测定值

标准曲线点浓度/(ng/mL)响应值/cpsSTD00.0038STD1200.001165STD2400.002434STD3800.005003STD41200.007310STD52000.0012556

表4 21次空白测定结果及检出限

(二)方法准确度和精密度

选取大葱植株标准样品GBW10049，磷标准值为3.6±0.2g/kg，购于地球物理地球化学勘查研究所。用ICP-MS连续测定6次，结果如表5所示，6次结果均在标准值范围内，该方法具有较高的准确度。所得相对标准偏差为2.26%，重复性较好，说明该方法具有良好的精密度。

表5 ICP-MS精密度实验结果

(三)加标回收实验

为进一步确认本法的准确性和可靠性,对一植株样品进行三梯度加标实验，样品连续测定3次，测定结果如表6所示。加标回收率范围为96.8%～104.6%，相对标准偏差小于2.74%，符合分析要求。

表6 加标实验测定结果

(四)与国标测定结果的比较

采用NY/T 2421-2013《植株全磷含量测定钼锑抗比色法》对样品进行检测，检测结果为2.42mg/100g，标准差为0.242。与本次实验结果2.50mg/100g，标准差为0.193进行比对，经成对双样本均值T检验分析，t=-0.448，置信度P=0.678>0.05。两种方法检测结果不存在显著性差异，故采用电感耦合等离子体质谱法进行检测可满足检测需求。

三、结论

本实验采用微波消解试样,然后用ICP-MS测定了植株中的全磷。测定时采用碰撞反应池消除质谱干扰。实验结果表明，当样品称样量为0.25g，定容体积为50mL时，方法检出限0.040mg/100g；对同一样品进行精密度测定，相对标准偏差均小于2.74%；国家标准样品测定结果为3.51g/kg，标准值为3.6±0.2g/kg；植株样品的加标实验中，加标回收率均处于96.8%～104.6%范围内。实际样品的测定结果和国标法没有显著差别。与现有国标方法相比，本法准确度高，灵敏度高，检出限低，重复性好，检测速度快，为植株中的全磷的测定提供了新的方法和实践依据。