離子色譜法測定土壤中氯離子的含量

離子色譜法測定土壤中氯離子的含量

0土壤中氯離子的變化情況氯是植物必要的養(yǎng)分。在植物的光合作用過程中，起到了活化劑的作用，促進了氧氣的釋放，并對根和葉之間的細胞分裂也需要氯。在植株中氯的含量水平隨物種和取樣地點而改變,一般在0.03%~1.5%。植物缺氯輕度表現(xiàn)為生長不良,嚴重時表現(xiàn)為葉片失綠、凋萎,但土壤中含氯過多時也會引起作物中毒,抑制生長,影響產(chǎn)量和品質(zhì)。環(huán)境污染、含氯肥料的不合理施用等因素都會使土壤中氯離子含量增大。因此,及時掌握土壤中氯離子含量動態(tài)變化情況,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有重要意義。目前,土壤氯離子的測定常用硝酸銀滴定法和電位滴定法。其中,硝酸銀滴定法靈敏度不高,終點顏色變化不易辨別;電位滴定法處理有機質(zhì)含量較高的土壤樣品比較麻煩,操作相對復(fù)雜。離子色譜(IC)作為一種陰、陽離子分析最有效的工具,已經(jīng)有三十余年的歷史。隨著離子色譜技術(shù)的不斷成熟,其應(yīng)用范圍也不斷擴大,已在環(huán)境監(jiān)測、電力和能源行業(yè)、電子行業(yè)、食品飲料行業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制藥行業(yè)和生命科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。筆者采用離子色譜法測定土壤氯離子的含量,具有準確、快速、高效的特點,可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供及時、科學(xué)、準確的數(shù)據(jù)。1材料和方法1.1離心管和氯離子標準溶液ICS-90型離子色譜儀(美國戴安公司):包括電導(dǎo)檢測器,配有陰離子抑制器,高容量陰離子交換柱,25μL定量環(huán);超聲波清洗器;分析天平:感量1mg;水浴振蕩器;離心機:轉(zhuǎn)速不低于5000r/min,配有10mL和50mL離心管;凈化柱:OnGuard?IIRP柱;250mL塑料瓶;0.22μm水性濾膜針頭濾器。氯離子(Cl-)標準溶液(1000mg/L,水為基體);氯離子(Cl-)標準使用液:準確移取氯離子(Cl-)的標準溶液1.0mL于100mL容量瓶中,用電阻率為18.2MΩ·cm以上的去離子水定容至刻度,此時溶液中氯離子(Cl-)濃度為10mg/L。所有玻璃器皿使用前均需依次用5%的硝酸和去離子水分別浸泡4h,然后用去離子水沖洗3~5次,晾干備用。1.2酶處理淋洗液、洗脫溶液、檢測設(shè)備色譜柱:DionexIonPacAS194mm×250mm(帶IonPacAS19型保護柱4mm×250mm);淋洗液:氫氧化鉀溶液,濃度為5~32mmol/L。洗脫濃度為5mmol/L5min,32mmol/L20min,5mmol/L5min;抑制器:連續(xù)自動再生膜陰離子抑制器;檢測器:電導(dǎo)檢測器,檢測池溫度30℃;淋洗液流速:1.0mL/min;進樣體積:25μL。1.3超聲提取法稱取2mm篩孔篩選的風(fēng)干土壤樣品5g(精確到0.001g),放入250mL的塑料瓶中,加50.0mL去離子水,超聲提取30min,每隔5min振搖一次,保持固相完全分散。超聲完畢靜置60min,取上層清液于50mL的離心管中,以5000r/min轉(zhuǎn)速離心15min。離心液經(jīng)0.22μm微孔濾膜過濾后再用OnGuard?IIRP柱處理,以除去腐殖酸和蛋白質(zhì),得到的樣品溶液梯度稀釋后選擇合適濃度進行離子色譜檢測。1.4標準曲線的繪制和線性回歸方程移取氯離子(Cl-)標準使用液,加去離子水稀釋,制成系列標準溶液,得到含氯離子(Cl-)濃度為:0.00、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00mg/L的標準溶液,從低到高濃度依次進樣,得到上述各濃度標準溶液的色譜圖。以氯離子(Cl-)的濃度(mg/L)為橫坐標,以峰面積為縱坐標,繪制標準曲線,并計算線性回歸方程。分別吸取空白和試樣溶液依次進行離子色譜檢測,記錄色譜圖。根據(jù)保留時間定性分析,再依據(jù)標準曲線公式以峰面積計算樣品濃度。氯離子標準溶液色譜圖見圖1。2結(jié)果與分析2.1浸提劑選擇試驗本實驗選擇以占全濟南市土壤總面積74.1%的褐土樣品(采自平陰縣平陰鎮(zhèn)劉官村)進行浸提劑選擇試驗。表1分析比較了去離子水和稀硝酸鈉、氫氧化鈉溶液作為浸提劑的浸提效果,可以看出,去離子水作為浸提劑提取土壤氯離子最為充分,且精密度也最好。2.2程序不同的不斷提高水水比對提取效率的影響依據(jù)提取充分,外來干擾少的原則,比較1:1、5:1、10:1、20:1的水土比例對濟南褐土樣品的提取效果。表2中的結(jié)果顯示,水土比例過低(比例為1:1、1:5時),容易導(dǎo)致提取不充分,后期提取液凈化難度也大;隨著水土比的提高,氯離子提取總量也逐漸提高;但過高的比例會導(dǎo)致結(jié)果偏離較大且造成試劑浪費。最終選取10:1的水土比例,既能保證氯離子被充分提取又能保證測定結(jié)果的精密度(鹽堿土由于氯離子的含量較高,需要適當(dāng)擴大稀釋倍數(shù),一般以50:1的水土比為宜)。2.3方法的精度和精度利用不同樣品的重復(fù)性實驗和重現(xiàn)性實驗來表現(xiàn)該方法精密度,用樣品進行加標回收實驗,來測定其準確度。2.3.1樣品結(jié)果統(tǒng)計選擇山東省具有代表性的4種類型土壤樣品進行氯離子含量測定重復(fù)性實驗(樣品a:褐土,采自平陰縣平陰鎮(zhèn)劉官村;樣品b:棕壤,采自莒縣安莊鄉(xiāng)謝南湖村;樣品c:潮土,采自定陶縣仿山鄉(xiāng)姜莊村;樣品d:鹽堿土,采自禹城市倫鎮(zhèn)郎廟村),實驗結(jié)果見表3。由表3可見,4種不同土壤樣品的氯離子含量的測定值標準偏差都在允許范圍之內(nèi),說明本方法檢測土壤氯離子精密度較高,適用性較廣。2.3.2對四個土樣進行了重建試驗。測試結(jié)果如表4所示由表4可見,對4個不同氯離子含量的土壤,5批次的測定結(jié)果標準偏差都在允許范圍之內(nèi),說明本方法的測定結(jié)果有良好的重現(xiàn)性。2.4加標回收率實驗用4種土壤樣品進行加標回收實驗,來測定其準確度。每個樣品稱取5.00g,回收率取3次平行實驗的平均值,結(jié)果見表5。由表5可見,加標回收率在97.2%~102.4%,準確度較高。3對結(jié)果的影響采用離子色譜法測定土壤中氯離子含量,較傳統(tǒng)的硝酸銀滴定法和電位滴定法其結(jié)果更準確可靠,操作簡單易行。本方法的推廣有利于及時了解土壤氯離子含量和分布狀況,為政府制定切實可行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施,保證農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì),促進農(nóng)民增收提供科學(xué)依據(jù),同時對保護、改進土壤墑情具有重要意義。當(dāng)然,在測定高含鹽量或者機體極其復(fù)雜的土壤樣品時該方法還有一定的局限性,比如干擾峰較多、各