土壤中硝化抑制剂DMPP含量的气相色谱测定法

收稿日期：2007-07-06； 修订日期：2007-09-09 基金项目：中 科 院 知 识 创 新 工 程 重 要 方 向 项 目 (KZCX3-SW-445)； 国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 (2006BAD10B00) 作者简介：房娜娜（1982－），女，河南新乡人，硕士研究生，主要从事土壤植物营养与土壤肥料方面的研究工作。 Tel：024-83970357； E-mail：fangnana0373@ * 通讯作者：E-mail: wuzj@
表 1 不同萃取剂的峰面积 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｐｅｘ ａｒｅａ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔｓ
序号 Ｓｅｒｉａｌ ｎｕｍｂｅｒ
溶剂 Ｅｘｔｒａｃｔａｎｔｓ
１
氯仿
２
甲苯
３
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
环己烷
４
正庚烷
５
石油醚
峰面积 Ａｐｅｘ ａｒｅａ （μＶ ｓ） ２３９４９．０００ ２８５７．６６７ １６０８６．６６７ １４２７１．０００ ２０２４２．３３３
第 39 卷第 6 期 2008 年 12 月
土壤通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Vol . 39 , No . 6 Dec . , 2008
土壤中硝化抑制剂 ＤＭＰＰ 含量的气相色谱测定法
房娜娜 １，２，武志杰 １*，陈利军 １，陈 光 ３，史云峰 １，２
（１．中国科学院 沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳 １１００１６；２．中国科学院 研究生院，北京 １０００３９；３．沈阳化工研究院，辽宁 沈阳 １１００２１）
算其在不同温度下的日平均降解速率。
６．２６２ ６．８６３ １１．５６６
1.3 计算方法
内标校正因子应用下式计算：
f＝
Sｉｎｔ×maim Saim×mｉｎｔ
其中，f 为内标校正因子；Sｉｎｔ、Sａｉｍ 分别为内标物吡啶的
峰面积和目标物 ＤＭＰ 的峰面积，μＶ ｓ；mｉｎｔ、maim 分别为
内标物吡啶的添加量和目标物 ＤＭＰ 的添加量，ｍｇ．
１
２
３
土壤中 ＤＭＰＰ 的含量应用下式计算：
wDMPP＝
1000×Saim×mint×Vt×fDMPP Msoil×Sint×Vextr×F
其中，wDMPP 为土壤中 ＤＭＰＰ 的含量，ｍｇ ｋｇ－１；Vt 为氯化
６
８
图 1 吡啶的内标效果
１０
１２
钾萃取液总体积，ｍｌ；Msoil 为被萃取土壤干重，ｇ；Vextr 为 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｙｒｉｄｉｎｅ ａｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ
时，氯仿的萃取量为最大，因此，本实验选择氯仿作为
应用本实验所得 ＤＭＰＰ 气相色谱测定方法，对
萃取剂。
ＤＭＰＰ 在不同温度下在潮棕壤中的降解速率进行了研
1390
土壤通报
第 39 卷
表 2 内标校正因子的测定 Ｔａｂｌｅ ２ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ
ＤＭＰ，检测溶液中 ＤＭＰ 的含量，即可通过计算得到 ＤＭＰＰ 的含量。本实验预选 ５ 种低沸点的常用分析纯 有 机 试 剂 作 为 被 选 萃 取 剂 ，分 别 为 氯 仿 、甲 苯 、环 己
别加入 １０．０、２０．０、５０．０ｍｇＤＭＰＰ 进行方法的回收率和 精密度实验。计算所得添加回收率及变异系数如表 ３。 由表中数据可知，当土壤中 ＤＭＰＰ 的添加量为 １０．０～ ５０．０ｍｇ ｋｇ－１ 时，添加回收率为 ９７．４％～９８．８％，平均为 ９８．０％；变异系数为 ０．７０％～２．０９％。
８６．１７ｍｇ ｋｇ－１，速效磷 ３２．６２ｍｇ ｋｇ－１，速效钾 １０６．８９ｍｇ 间分别为 ６．２６、６．８６ 和 １１．５７ｍｉｎ。本实验中，目标物
ｋｇ－１，ＮＨ４＋－Ｎ３．１２ｍｇ ｋｇ－１，ＮＯ３－－Ｎ１３．１４ｍｇ ｋｇ－１。
ＤＭＰ 与内标物的质量比约为 １∶１，因此 ＤＭＰＰ 与内
称取 ２００．０ｍｇ ＤＭＰＰ 于 １．０ｋｇ 土壤中，充分混匀， 标物的质量比约为 ２∶１。吡啶做为内标物检测目标物
Ｃ５Ｈ１１Ｎ２ＰＯ４，分子量为 １９４．１，结构式为：
1 材料与方法
Ｈ３Ｃ
ＣＨ３ ＋
1.1 仪器与试剂 ＨＰ５８９０ 型气相色谱仪及氢火焰 离子化检测 器
Ｈ２ＰＯ４－ ＮＨ
（ＦＩＤ），ＨＰ３３６５ 化 学 工 作 站 ； 电 子 分 析 天 平（ＡＴＬ ２００）；氯仿、甲苯、环己烷、正庚烷、石油醚、吡啶、氢氧
实验站。新鲜土样采回实验室后，剔除杂物及残留根 2.2 内标校正因子的确定
系，过 ２ｍｍ 筛备用。其基本理化性质为：ｐＨ（土水比
在氯仿溶剂中，吡啶作为内标物定量检测 ＤＭＰ 的
１∶２．５）７．０６，有机质 ２２．２ｇ ｋｇ－１，全氮 １．０５ｇ ｋｇ－１，碱解氮 效果见图 １，其中，萃取剂氯仿、吡啶和 ＤＭＰ 的保留时
ＤＭＰＰ 添加量 Ａｄｄｅｄ ｒａｔｅ ｏｆ ＤＭＰＰ （ｍｇ ｋｇ－１ ｓｏｉｌ）
检测量 Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｒａｔｅ
（ｍｇ）
平均量 回收率 ＲＳＤ
Ａｖｅｒａｇｅ ｒａｔｅ Ｒｅｃｏｖｅｒ ｒａｔｅ （％）
（ｍｇ）
（％）
１０．０
９．６５ ９．７８ ９．６２ １０．０６ ９．８６ ９．７９
９７．９ １．７８
难于预测。因此，寻找一种能够简便、准确地分析 （精确至 ０．１ｍｇ）于 ５０ｍｌ 容量瓶中，加入约等质量的吡
ＤＭＰＰ 在土壤中含量的分析方法对评价 ＤＭＰＰ 在土壤 啶做为内标物，用氯仿溶解并定容，摇匀，待测。
中的存留时间和作用效果有十分重要的意义。目前， 1.2.3 土壤样品的前处理 称取 ５０．０ｇ 含有 ＤＭＰＰ 的
1.2.1 萃取剂的选择 准确称取 ＤＭＰＰ２０．０ｍｇ （精确 至 ０．１ｍｇ）于 ５００ｍｌ 容量瓶中，用 ２ｍｏｌ Ｌ－１ 的 ＫＣｌ 溶液 将其溶解，并定容、摇匀；取试样溶液 ５０ｍｌ 于分液漏斗
公司近几年对 ＤＭＰＰ 的硝化抑制效果进行了较为深 中，加入 １ｍｏｌ Ｌ－１ 的 ＮａＯＨ 溶液 ２ｍｌ，分别以氯仿、甲
内标校正因子 ｆ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ
１．６７８１ ３．３８９７
１．６７６９ ３．３８７３
１．６７７４ ３．３８８３ １．６７７５ ３．３８８４
表 3 添加回收率和精密度 Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｄｄｅｄ－ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｓｔ
烷、正庚烷和石油醚。使用气相色谱仪测定有机相中 目标物 ＤＭＰ 的含量，依据峰面积大小比较几种溶剂 对 ＤＭＰ 的萃取效率，结果见表 １。结果表明，五种预选
采用基线噪声二倍除以灵敏度求得本方法的检 出限为 ０．０２ｍｇ ｍｌ－１，故在土壤中的最低检出浓度为 ０．４ｍｇ ｋｇ－１。
萃取剂从相同含量，相同体积的水溶液中萃取 ＤＭＰ 2.4 不同温度下 DMPP 的降解速率
作用效果与其在土壤中的存留时间密切相关［５］，而其 发至近干，将剩余溶液移入 １ｍｌ 刻度离心管中，用萃取
在土壤中的吸附特性和存留半衰期受土壤温度、水 剂定容至 １ｍｌ，摇匀，待测。
分、质地、有机质含量和 ｐＨ 等诸多因素影响［２，５］，往往 1.2.2 内标校正因子的确定 准确称取 ＤＭＰ５０．０ｍｇ
摘 要：建立了一种检测土壤中吡唑类硝化抑制剂 ＤＭＰＰ 含量的气相色谱法。ＤＭＰＰ 在 ＮａＯＨ 溶液中可定量转化为 ＤＭＰ，从 ５ 种有机溶剂中选择氯仿作为 ＤＭＰ 的萃取剂。本文采用吡啶做为内标物，内标校正因子 ｆＤＭＰ 和 ｆＤＭＰＰ 分别为 １．６７７５ 和 ３．３８８４。通过 ＤＢ－１７０１ 气相色谱柱，氢火焰离子化检测器（ＦＩＤ）定量检测氯仿溶液萃取相中的 ＤＭＰ。本法添加回收率为 ９７．４％～９８．８％；ＲＳＤ 为 ０．７０％～２．０９％；土壤中 ＤＭＰＰ 的检出限为 ０．４ｍｇ ｋｇ－１。应用本法测定在潮棕壤中 １０℃、２０℃和 ３０℃ 时 ＤＭＰＰ 的降解半衰期分别为大于 ２８ｄ、１４ｄ 和 ７ｄ。
入系统的研究 ，并 ［１，３，９，１１－１３］ 将含有该抑制剂的肥料开发 苯、环己烷、正庚烷和石油醚为萃取剂进行萃取，每次
为商品投放于欧洲市场。目前，含有 ＤＭＰＰ 的缓释肥 用萃取剂约为 １５ｍｌ 为宜，萃取 ３～４ 次，每次萃取振摇
料在我国的用量正在逐渐增加。硝化抑制剂 ＤＭＰＰ 的 ５ｍｉｎ，静置 １５ｍｉｎ 以上；合并有机层，用旋转蒸发仪蒸
２０．０
１９．６６ １９．８６ １９．１４ １９．８２ ２０．３０ １９．７６
吡啶做内标物定量检测 ＤＭＰ 或 ＤＭＰＰ 含量，内标校正因子 ｆ
质量 Ｍａｓｓ （ｍｇ） ８４．０ ５０．０ １０１ ８５．０ ５０ １０１ ５８．０ ５０．０ １０１
峰面积 ／ 质量 Ａｐｅｘ ａｒｅａ／ Ｍａｓｓ （μＶ ｓ ｍｇ－１） ６８９．７ ４１１．０ ２０３．５ ６４８．３ ３８６．６ １９１．４ ６６２．０ ３９４．７ １９５．４ ＤＭＰ ＤＭＰＰ
序号 Ｓｅｒｉａｌ ｎｕｍｂｅｒ １
２
３
组分 Ｆｕｎｃｔｉｏｎ 内标物 目标物
内标物 目标物
内标物 目标物
物质 Ｍａｔｔｅｒｓ
吡啶 ＤＭＰ ＤＭＰＰ 吡啶 ＤＭＰ ＤＭＰＰ 吡啶 ＤＭＰ ＤＭＰＰ
峰面积 Ａｐｅｘ ａｒｅａ （μＶ ｓ） ５７９３４．６ ２０５５０．４
５５１０１．２ １９３２９．２
３８３９７．２ １９７３４．０
对 ＤＭＰＰ 含量的检测主要有液相色谱法［２］，但该法前 新鲜土壤样品于 ２５０ｍｌ 三角瓶中，加入 ２ｍｏｌ Ｌ－１ 的 ＫＣｌ
处理过程复杂，成本较高，时效性差。本研究拟建立一 溶液 １００ｍｌ，于振荡器上振荡 ２ｈ；过滤，收集滤液 ５０ｍｌ
种操作简便，回收率高，重现性好的气相色谱法测定 于分液漏斗中，加入 １ｍｏｌ Ｌ－１ 的 ＮａＯＨ 溶液 ２ｍｌ，萃取
Ｎ
化钠和氯化钾均为分析纯试剂；所用 ３，４－ 二甲基吡
Ｈ
唑磷酸盐（ＤＭＰＰ）及 ３，４－ 二甲基吡唑（ＤＭＰ）均由大
ＤＭＰＰ 是一种高效、低毒的氮肥生化抑制剂［１６］，其 连大学提供。
能 够 在 一 定 时 期 内 抑 制 土 壤 中 亚 硝 化 单 胞 菌 属 1.2 实验方法
（Nitrosomonas） 的活性，减缓 ＮＨ４＋ 氧化为 ＮＯ３－ 的进 程，从而减少 ＮＯ３－ 的淋溶损失和氮氧化物的排放，提 高氮肥利用率，减轻施肥对环境的污染。德国的 ＢＡＳＦ
关 键 词：气相色谱；硝化抑制剂；ＤＭＰＰ
中图分类号：Ｓ１５１．９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：０５６４－３９４５（２００８）０６－１３８８－０４
３，４－ 二甲基吡唑磷酸盐（ＤＭＰＰ），化学名称为磷 土壤中 ＤＭＰＰ 含量。
酸 二 氢 －３，４－ 二 甲 基 －１－ 氢 吡 唑 鎓 ， 其 分 子 式 为
分别置于 １０℃、２０℃和 ３０℃恒温培养箱中好气培养， ＤＭＰ 时内标校正因子的确定见表 ２。由表中数据可知，
培养过程保持土壤含水量为 ２０％，重复三次，分别于 当萃取液中 ＤＭＰ 含量约为 １．０ｍｇ ｍｌ－１ 时，内标校正因
第 ７ 天、１４ 天和 ２８ 天测定土壤中 ＤＭＰＰ 剩余含量，计 子 ｆＤＭＰ 为 １．６７７５。若将 ＤＭＰ 的量直接换算为 ＤＭＰＰ
6期
房娜娜等：土壤中硝化抑制剂 DMPP 含量的气相色谱测定法
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和浓缩过程同 １．２．１；定量加入内标物，摇匀，待测。 1.2.4 色谱条件 色谱柱：ＤＢ－１７０１，３０ｍ×０．２５ｍｍ× ０．２５μｍ；检测器：氢火焰离子化检测器（ＦＩＤ）；流速：氧 气（Ｏ２）２７０ｍｌ ｍｉｎ－１，氢气（Ｈ２）３０ｍｌ ｍｉｎ－１，不分流进样； 柱温：１４０℃；气化室温度：２２０℃；检测器温度：２４０℃； 进样量：１μｌ． 1.2.5 DMPP 降解速率的测定 供试土壤为潮棕壤， 采自沈阳市苏家屯区十里河镇中国科学院沈阳生态
被有机溶剂萃取的 ＫＣｌ 溶液体积，ｍｌ；F 为添加回收 率；１０００ 为单位校正系数；其余同上。
2 结果与分析
的量，则内标校正因子 ｆＤＭＰＰ 为 ３．３８８４。 2.3 添加回收率、方法精密度及检出限
用不含 ＤＭＰＰ 和 ＤＭＰ 的土壤空白样品 １．０ｋｇ，分
2.1 萃取剂的筛选 在碱性溶液中，溶液中的 ＤＭＰＰ 可定量转化为