以二聚磷酸盐、三聚磷酸盐和柠檬酸盐为络合剂络合液体肥料中的微量元素

以二聚磷酸盐、三聚磷酸盐和柠檬酸盐为络合剂络合液体肥料中的微量元素

Barbara U. Grzmil and Bogumi ł Kic

胡晓宇译

化学与环境工程研究所，什切青理工大学，圣普瓦斯基10号, 70-322什切青,波兰

我们测定出了三聚磷酸盐，二聚磷酸盐和含有用pH 作为函数的锌离子，锰离子，钴离子，二价铁离子的柠檬酸络合物的条件稳定常数。在研究中运用了极谱法和离子强度为0.5摩尔/升的溶液。

已发现，含各类微量营养元素的P 3O 5-10络合物，与P 2O 4-

7络合物和柠檬酸络合物相比，有更高的条件稳

定常数。本次研究中，把带锌的络合物与含有其它阳离子的络合物相比，条件稳定常数更高。在pH

值范围为4.5到10时，与其他微量营养元素相比，观察到铜离子明显加快了P 3O 5-10水解的过程。因此，

溶液的pH 值增加，其水解度增加。而对于其他微量营养元素来说，溶液pH 值越高，P 3O 5-10的水解程

度越低。此外已表明，带二价铁离子的三聚磷酸络合物的结构不同于带其他中心离子的络合物的结构。对于由多聚磷酸盐络合而成，包含大量元素和微量营养元素的液体肥料，若要将其制备成长时间稳定，就要提升其制备条件。液体的稳定性取决于各成分的含量，pH 值，和络合剂的种类。这与络合物的稳定常数密切相关。

引言

在肥料的应用方面，通过叶面给植物施用额外的大量和微量营养元素是一种即高效又环保的方法。对于微量营养元素，叶面施肥比土壤施肥高效10-20倍。利用氮施肥高出土壤施肥1-2倍，而利用镁要高2-3倍。由于微量营养元素施用的量很少并且几乎都被植物所吸收，所以这里所讨论的施肥方法可以避免土壤被重金属污染。土壤施肥时其成分很快在土壤中受阻，而叶面施肥最大的优点就是所需用量少以及吸收迅速。溶液中养分被植物吸收的吸收率取决于以下因素：植株年龄，元素供给方式以及溶液浓度。溶液的理化参数在其喷雾的分散过程中起着重要作用。溶液的表面张力以及水蒸发之后盐的临界相对湿度都至关重要。叶面肥料的应用优势在于它综合了植物生长调节剂、农药、润湿剂、分散剂、抗倒伏剂以及叶面渗透剂的功能于一体。液体肥料的保护作用亦体现在其微量营养素的浓度可以杀死致病微生物却对植物和溶液碱性无害。

植物所施用的液体肥料应该具有以下特征，例如合适的含量以及大量营养元素与微量营养元素之比（为了满足植物生长期的营养需求，在这些肥料中所包含的微量营养元素应该以络合态存在，并且螯合剂的配体可以被代谢转化或者生物降解），很高的总养分含量，叶面附着能力，运输与贮存过程中的稳定性，而且它们的结晶温度应该很低。

叶面微量元素液体肥料由不同成分及溶液中纯净的，易溶于水的盐制成。最常用的原料包括尿素、硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁和氯化镁。同样也使用氨水或含五氧化二磷百分之

六十八到七十六的纯过磷酸（包含焦磷酸钙百分之三十六和三磷酸钙百分之十）以及磷酸钾，但使用程度都较低。因为要考虑体系中的液-固平衡状态，所以没有限制液体肥料中氮磷钾镁的含量。

微量营养元素以简单络合物或者螯合物的形式被施用。用多种化合物作为络合剂。它们可以是天然的也可以是合成的，如柠檬酸、甲酸、抗坏血酸、丙酸、 酒石酸、丁二酸、 乳酸、 葡萄糖酸，水杨酸或其 钾、钠和铵盐，木质素磺酸盐，天然的和合成的氨基酸（甘氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺），乙二胺四乙酸及其衍生物和多聚磷酸盐。

多种因素共同决定络合物的稳定性。因此，除了阳离子络合剂的本身性质及其浓度，pH 值，溶液的离子强度之外，络合物的稳定性也受螯合阳离子的浓度和类型的影响（其电荷，离子半径，和配位数）。此外，当用聚磷酸盐来做配体时，稳定性也同时受聚磷酸盐的链长和在负责金属结合的磷酸根中氧原子位置的影响。

聚磷酸盐和其他络合剂往往可以表明相对稳定常数和与应用相关的成本。尽管如此，在生产含微量营养元素的液体肥料时，只用少量的聚磷酸盐。在许多情况下，用昂贵的螯合剂（如，乙二胺四乙酸表现出非常低的生物降解率）是不合理的。

在生产同时含大量营养元素和微量营养元素的液体肥料时，选择合适的络合剂是很重要的。而对络合剂稳定常数的认知是选择合适络合剂的基本所需。我们通常在离子强度为0.1mol/L 的溶液中测定络合物的稳定常数。然而，溶液的化学组成与液体肥料的化学组成大有不同。此外，也许是因为使用了不同的分析方法，从文献中找出的与此相关的数据也是因文献而异。

在此出版的研究的目的，是为了测定（一）离子强度为0.5 mol/L 的溶液中，P 3O 5-10，P 2O 4-

7和带锌

离子，锰离子，钴离子和二价铁离子的柠檬酸络合物的条件稳定常数。这由其PH 值决定（二）由溶

液pH 值和微量营养元素（锌，锰，钴，铜，铁）种类决定的水解度（三）用P 3O 5-10和P 2O 4-

7作为络合

配体，生产长期稳定且含有用pH 值作为函数的微量营养元素（锌，铜，钴，钼，硼，锰，铁）的液体肥料N 、P 、K 、Mg ，这是否是可能的。

实验部分

用极谱法测定络合物的条件稳定常数。在此方法中,运用到了相同的离子强度和溶液pH 值下,络合和非络合金属离子的半波还原电位的不同。在计算方面则使用了福特和休姆的方法。

极谱研究使用了以下还原波：Zn 2+ →Zn 0，Mn 2 → Mn 0，CO 2 +→ Co 0，Fe 2 + → Fe 0

，这些还原波的半波电位分别达到了大约1，1.5，1.3，和1.4 伏。若这些离子被络合，他们会向更负的值变化。

在pH 值为4.5，6，和7.5下进行实验特定序列的测定。用钠溶液或氯化铵来调节离子强度。 用试剂级的化合物作为各自大量和微量营养元素的来源来制备液体肥料。混合镁，铜，锌，锰，铁，钴，制成硫酸盐，用硼制作硼酸，用钼制作钼酸铵。再由适当的磷酸钾脱水制成K 4P 2O 7和K 5P 3O 10。