离子色谱法测定土壤中氯离子的含量

离子色谱法测定土壤中氯离子的含量

0土壤中氯离子的变化情况氯是植物必要的养分。在植物的光合作用过程中，起到了活化剂的作用，促进了氧气的释放，并对根和叶之间的细胞分裂也需要氯。在植株中氯的含量水平随物种和取样地点而改变,一般在0.03%~1.5%。植物缺氯轻度表现为生长不良,严重时表现为叶片失绿、凋萎,但土壤中含氯过多时也会引起作物中毒,抑制生长,影响产量和品质。环境污染、含氯肥料的不合理施用等因素都会使土壤中氯离子含量增大。因此,及时掌握土壤中氯离子含量动态变化情况,在农业生产上具有重要意义。目前,土壤氯离子的测定常用硝酸银滴定法和电位滴定法。其中,硝酸银滴定法灵敏度不高,终点颜色变化不易辨别;电位滴定法处理有机质含量较高的土壤样品比较麻烦,操作相对复杂。离子色谱(IC)作为一种阴、阳离子分析最有效的工具,已经有三十余年的历史。随着离子色谱技术的不断成熟,其应用范围也不断扩大,已在环境监测、电力和能源行业、电子行业、食品饮料行业、化学工业、制药行业和生命科学领域得到广泛地应用。笔者采用离子色谱法测定土壤氯离子的含量,具有准确、快速、高效的特点,可以为农业生产提供及时、科学、准确的数据。1材料和方法1.1离心管和氯离子标准溶液ICS-90型离子色谱仪(美国戴安公司):包括电导检测器,配有阴离子抑制器,高容量阴离子交换柱,25µL定量环;超声波清洗器;分析天平:感量1mg;水浴振荡器;离心机:转速不低于5000r/min,配有10mL和50mL离心管;净化柱:OnGuard®IIRP柱;250mL塑料瓶;0.22µm水性滤膜针头滤器。氯离子(Cl-)标准溶液(1000mg/L,水为基体);氯离子(Cl-)标准使用液:准确移取氯离子(Cl-)的标准溶液1.0mL于100mL容量瓶中,用电阻率为18.2MΩ·cm以上的去离子水定容至刻度,此时溶液中氯离子(Cl-)浓度为10mg/L。所有玻璃器皿使用前均需依次用5%的硝酸和去离子水分别浸泡4h,然后用去离子水冲洗3~5次,晾干备用。1.2酶处理淋洗液、洗脱溶液、检测设备色谱柱:DionexIonPacAS194mm×250mm(带IonPacAS19型保护柱4mm×250mm);淋洗液:氢氧化钾溶液,浓度为5~32mmol/L。洗脱浓度为5mmol/L5min,32mmol/L20min,5mmol/L5min;抑制器:连续自动再生膜阴离子抑制器;检测器:电导检测器,检测池温度30℃;淋洗液流速:1.0mL/min;进样体积:25µL。1.3超声提取法称取2mm筛孔筛选的风干土壤样品5g(精确到0.001g),放入250mL的塑料瓶中,加50.0mL去离子水,超声提取30min,每隔5min振摇一次,保持固相完全分散。超声完毕静置60min,取上层清液于50mL的离心管中,以5000r/min转速离心15min。离心液经0.22µm微孔滤膜过滤后再用OnGuard®IIRP柱处理,以除去腐殖酸和蛋白质,得到的样品溶液梯度稀释后选择合适浓度进行离子色谱检测。1.4标准曲线的绘制和线性回归方程移取氯离子(Cl-)标准使用液,加去离子水稀释,制成系列标准溶液,得到含氯离子(Cl-)浓度为:0.00、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00mg/L的标准溶液,从低到高浓度依次进样,得到上述各浓度标准溶液的色谱图。以氯离子(Cl-)的浓度(mg/L)为横坐标,以峰面积为纵坐标,绘制标准曲线,并计算线性回归方程。分别吸取空白和试样溶液依次进行离子色谱检测,记录色谱图。根据保留时间定性分析,再依据标准曲线公式以峰面积计算样品浓度。氯离子标准溶液色谱图见图1。2结果与分析2.1浸提剂选择试验本实验选择以占全济南市土壤总面积74.1%的褐土样品(采自平阴县平阴镇刘官村)进行浸提剂选择试验。表1分析比较了去离子水和稀硝酸钠、氢氧化钠溶液作为浸提剂的浸提效果,可以看出,去离子水作为浸提剂提取土壤氯离子最为充分,且精密度也最好。2.2程序不同的不断提高水水比对提取效率的影响依据提取充分,外来干扰少的原则,比较1:1、5:1、10:1、20:1的水土比例对济南褐土样品的提取效果。表2中的结果显示,水土比例过低(比例为1:1、1:5时),容易导致提取不充分,后期提取液净化难度也大;随着水土比的提高,氯离子提取总量也逐渐提高;但过高的比例会导致结果偏离较大且造成试剂浪费。最终选取10:1的水土比例,既能保证氯离子被充分提取又能保证测定结果的精密度(盐碱土由于氯离子的含量较高,需要适当扩大稀释倍数,一般以50:1的水土比为宜)。2.3方法的精度和精度利用不同样品的重复性实验和重现性实验来表现该方法精密度,用样品进行加标回收实验,来测定其准确度。2.3.1样品结果统计选择山东省具有代表性的4种类型土壤样品进行氯离子含量测定重复性实验(样品a:褐土,采自平阴县平阴镇刘官村;样品b:棕壤,采自莒县安庄乡谢南湖村;样品c:潮土,采自定陶县仿山乡姜庄村;样品d:盐碱土,采自禹城市伦镇郎庙村),实验结果见表3。由表3可见,4种不同土壤样品的氯离子含量的测定值标准偏差都在允许范围之内,说明本方法检测土壤氯离子精密度较高,适用性较广。2.3.2对四个土样进行了重建试验。测试结果如表4所示由表4可见,对4个不同氯离子含量的土壤,5批次的测定结果标准偏差都在允许范围之内,说明本方法的测定结果有良好的重现性。2.4加标回收率实验用4种土壤样品进行加标回收实验,来测定其准确度。每个样品称取5.00g,回收率取3次平行实验的平均值,结果见表5。由表5可见,加标回收率在97.2%~102.4%,准确度较高。3对结果的影响采用离子色谱法测定土壤中氯离子含量,较传统的硝酸银滴定法和电位滴定法其结果更准确可靠,操作简单易行。本方法的推广有利于及时了解土壤氯离子含量和分布状况,为政府制定切实可行的农业生产管理措施,保证农作物的产量和品质,促进农民增收提供科学依据,同时对保护、改进土壤墒情具有重要意义。当然,在测定高含盐量或者机体极其复杂的土壤样品时该方法还有一定的局限性,比如干扰峰较多、各