检测土壤耕层微量元素.doc

检测土壤耕层微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量新方法作者：魏志莹 辅导教师：杨增奎科学研究和生产实践证明微量元素为有机体正常生命活动所必需，在有机体的生活中起着重要作用。微量元素是指人和动植物生活必须的，但量又很少的化学元素。对作物生产比较重要的是Fe、Cu、Mn、Zn、B、Mo。生物体中的微量元素大多数均为酶、辅酶的组成成分或活化剂，它们的作用有很强的专一性。所以，微量元素含量虽然很少，但所起的作用却很大，是人类和动植物生长不可缺少的，也是其他元素不能代替的。土壤是作物所需微量元素的主要来源。土壤中微量元素含量及其有效性决定作物微量元素营养状况。当微量元素供应不足时，农作物生长不良，易感染病害，产量减少，品质降低，严重缺乏时可能颗粒不收。土壤中微量元素过多，又会抑制作物生长，影响产量和品质。土壤微量元素供应状况有会通过食物链影响人类及动物的健康。因此微量元素在农业生产中的作用日益为人们所关注。铁（Fe）是细胞色素的组成成分，还直接或间接的参与植物所有的主要代谢过程，在许多酶促反应中具有结构成分和活化剂的作用。铜（Cu）参与植物体内的氧化还原过程和呼吸作用，对叶绿素形成有直接关系，还参与蛋白质糖类代谢等。锰（Mn）于三羧酸循环的许多活化剂有关，在叶绿体的膜系统中起着结构上的作用，参与光合作用放氧过程。促进氨基酸合成肽键，利于蛋白质合成，还有促进种子发芽和幼苗生长，加速划分发芽，提高结实率等作用。锌（Zn）在植物中主要是作为某些酶的组成成分和活化剂。这些酶对植物体内的物质水解、氧化还原过程和碳水化合物、蛋白质的合成起着重要作用。土壤和植物中的微量元素都很低，并且这些微量元素在植物体中的缺乏量、适量及致毒量范围很窄，因此微量元素的分析测定工作较常量元素要求更加严格。试验材料和方法1 方法原理1.1 试验方法土样先用王水-高氯酸消解，以电感耦合等离子体发射光谱法测定。1.2 试验原理土壤样品经王水高氯酸消化处理使矿物和有机物分解,土壤中的微量元素以离子形态存在于消解液中,经过滤后再用Optima2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪测定。仪器以场致电离的方法形成大体积的ICP火焰，其温度可达10000K，试样溶液以气溶胶态进入ICP火焰中，待测元素原子或离子即与等离子体中的高能电子、离子发生碰撞吸收能量处于激发态，激发态的原子或离子返回基态时放射出相应的原子谱线或离子谱线，通过对某元素原子谱线或离子谱线的测定，可以对元素进行定性或定量分析。将仪器测定结果按照公式计算，确定土壤样品中被测微量元素的浓度。2 试验材料土壤样品的采集与制备：试验土样随机采集于河南省主要土类的土壤耕层（利用分布于河南省各地方的在校学生利用寒暑假回家带回的家乡农田耕层土样）经过在实验室风干,磨细,过筛(孔径0.15mm)备用。3 试验仪器和试剂3.1 试验仪器Optima2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪，电热板，三角瓶，100ml容量瓶，漏斗，滤纸，塑料瓶等。3.2 试验试剂浓硝酸，浓盐酸，高氯酸，均为优级纯，水为二次纯水。4 试验步骤4.1 样品处理：称取通过0.15毫米筛孔的风干土5.0000克，置于150ml三角瓶中，并加少量水湿润土样。4.2 样品消解：加入配好的王水20ml，轻轻摇匀置于电热板上，使其在140-160的条件下消煮。待三角瓶中的棕色氮氧化物基本赶完后，取下冷却。再沿壁加入10ml高氯酸，继续消煮，待三角瓶中的高氯酸全部挥发，三角瓶中的土壤样品呈现灰白色糊状时，取下冷却。用水约20ml洗涤三角瓶内壁，摇匀，用中速定量滤纸过滤到100毫升容量瓶中，再用蒸馏水洗涤34次，冷却后用水定容。同时做空白对照。4.3 仪器测定：测定过程采用电感耦合等离子体发射光谱仪，测定时先取已配好的标准液(0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L，4.0mg/L，8.0mg/L)分别输入仪器依次测定并绘制出Fe、Mn、Cu、Zn的标准曲线及相关方程。然后将定容好的样品溶液放在电感耦合等离子体发射光谱仪下进行测定，每个样品均按照一定次序依次测出Fe、Mn、Cu、Zn的含量值，此过程重复三次的平均值为最终测定结果。试验结果将仪器测定结果按照以下公式计算，得出土壤中几种微量元素的全量：土壤全量铁或铜、锰、锌含量（mgkg-1）= Vts /（mk）式中： 分别为测定液中铁、铜、锰、锌的质量浓度；V 测定液体积，本试验中为100ml；ts 分取倍数，本试验为1；m 样品质量（g）；k 水分系数。 如果要研究农业生产中，土壤的微量元素供给状况，还要进一步分析有效含量的多少，并对照全量分析造成某种元素缺乏或过盛的原因，有针对性的采取措施。当全量高，有效量也高时，对植物生长和提高品质都是有利的；当全量高，但有效含量低时，应采取一定的调节措施，如通过调节土壤pH值、Eh值等措施促使无效态微量元素转化为有效态；当全量低，有效态含量相对较高时，作物暂时不会表现缺乏症状，但长期下去，