离子色谱法测定土壤提取液中的无机阴离子

离子色谱法测定土壤提取液中的无机阴离子

谢春生a赵杰b徐新华a郝志伟c

a浙江大学环境工程研究所，杭州，310027，xiechsh@

b浙江理工大学生命科学学院，杭州 310018，

c瑞士万通中国有限公司，上海，200335，sh.haozw@

摘要：离子色谱法是利用离子交换的分离原理，进行离子测定的液相色谱法。该方法灵敏度高，准确性高，稳定性好，检测限低，样品预处理简单，操作简单迅速，能多种离子同时测定。本文采用离子色谱法对土壤提取液中的F-，Cl-，NO2-, NO3-, HPO42-和SO42-等无机阴离子进行分析。样品经过IC-RP预处理小柱过滤后，通过万通的A Supp 4型阴离子分离柱进行测试，1.8mM碳酸钠/1.7mM碳酸氢钠淋洗液，流速为1.0ml/min，进样量40μl。实验结果令人满意。

关键词：离子色谱；土壤提取液；无机阴离子

1 前言

土壤农化分析工作在提高农业生产上具有极其重要的作用，它为土壤分类、土地资源开发利用、土壤改良、合理施肥等提供依据。因此，使用先进科学的现代分析仪器，探讨新的测定手段，以加快分析工作速度，提高分析结果的精密度和准确度至关重要。土壤中可溶性无机阴离子以F- , Cl- , NO2-，NO3-, HPO42-和SO42-最为常见，其含量与土壤的性质和外来因素有关，其分析工作在农业生产上具有重要作用，能为土壤分类、土地资源开发利用、土壤污染分析、土壤改良和合理施肥等提供依据．传统的分析方法操作技术水平要求较高，操作步骤繁琐，药品和试剂消耗量大，不利于快速分析。离子色谱法操作简便、快速，可使多种离子同时分离测定，已广泛用于医学研究、常规化学分析检测等方面，但在土壤中无机阴离子的分析方面还较为少见。因此，本文采用离子色谱测试土壤提取液中6种常见阴离子的含量，以探索快速、准确地测定土壤中无机阴离子含量的方法。

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

Metrohm-792 Basic 型离子色谱仪（瑞士万通）配有电导检测器、化学抑制器、低脉冲串联式双活塞往复泵、双通道蠕动泵、数据采集/处理软件等。标准样：F-，Cl-，NO2-, NO3-, HPO42-和SO42-均按标准方法配制成1000mg/L储备液备用。所有药剂均为分析纯，溶液均用电阻率大于18MΩ超纯水配制。

2.2 色谱条件

色谱柱：Metrosep A Supp 4 250 型阴离子分析柱（250×4mm），Metrosep A Supp 4/5 Guard 保护柱（50×4mm）；流动相：1.8mmol/L碳酸钠+1.7mmol/L碳酸氢钠淋洗液，50mM 硫酸抑制器再生液，进样体积：40μL，流速：1.0 mL/min。

2.3 分析步骤

2.3.1 样品制备

称取通过20目筛子的风干土样5.0g（精确到0.001g）于100 mL离心管中，加入50ml 超纯水，塞紧瓶塞，在25℃恒温振荡器上振荡16h。振荡时间到后，在4000rmp下离心15分钟，取上清液。用0.45μm的滤膜过滤上清液，经此处理后的样品再进行下一步的测试。

2.3.2 样品前处理

测试前，须采样IC-RP预处理小柱对制备好的土壤提取液进行预处理。在使用 RP 柱前，需按以下步骤对其进行活化后方可处理样品：

（1）用 5 mL 甲醇活化 RP 小柱，推动速度每分钟不超过 3 mL；

（2）用 10 mL 去离子水冲洗 RP 小柱，推动速度每分钟不超过 3 mL；

（3）将小柱平放 20 分钟；

（4）将 5 mL 样品缓慢推入小柱，推动速度每分钟不超过 3 mL，弃去前 3 mL；

收集2 mL经IC-RP预处理后的样品直接进样。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线与检出限

按标准方法配制一系列标准溶液，然后在上述色谱条件下分析，以峰面积对浓度做回归，得到6种无机阴离子的线性范围和相关系数等指标。实验结果见表1，6种阴离子在各自的测试浓度范围内都具有良好的线性关系，相关系数都在0.9980以上。图1为各无机阴离子的标注色谱图。

表1 各阴离子的保留时间及其相关系数

阴离子 测试范围(mg/L) 保留时间/min 相关系数 检测下限(μg/L)

F -0.2～10.0 3.55 R 2

= 0.9997 2.14

Cl -0.4～20.0 4.65 R 2

= 0.9995 3.68

NO 2-0.2～10.0 5.26 R 2

=0.9993 6.56

NO 3-0.2～10.0 6.78 R 2

=0.9996 9.77

HPO 42-0.4～20.0 9.62 R 2

=0.9989 42.58

SO 42-0.4～20.0

10.85 R 2

=0.9995 13.28

2

4

681

图1 各阴离子的标准色谱图

1-F -

, 2-Cl -, 3-NO 2-, 4-NO 3 , 5- HPO 42--P, 6-SO 42-

3.2精密度实验

在试验条件下，将处理好的土壤提取液样品进行5次重复测定，F -，Cl - ,NO 3-, SO 42-的峰面积的相对准偏差分别为：2.76%，2.15%, 3.32%和2.85％，表明精密度良好。 3.3实际样品检测结果

表2 实际样品中各阴离子的含量(mg/L)

阴离子土壤提取液1

土壤提取液2

F -0.787 0.502 Cl - 1.920 1.704 NO 2-－

－

NO 3-0.634 0.556 HPO 42-0.052 0.046

SO 42-16.897 6.544

“－”：低于检测下限。

从表2中可以看出，土壤提取液中土壤中NO 2- 和HPO 42-的含量较低，其中NO 2-在测试的两个样品中均未检出。土壤中F - , Cl - ,NO 3-, SO 42-的来源主要有两个方面，一个是土壤原始的沉积量，男一个是土壤中化肥的副成分或转化物。土壤中的离子含量过高，容易导致土壤次生盐渍化和盐害，造成农作物减产网。土壤中过量的F -和NO 3-还可能通过农作物的吸收，在农作物体内进行积累，对人体的健康造成一定的危害。磷是植物生长必需的重要营养元素，但土壤中磷的含量往往很低，因此通过需要施加磷肥来增加土壤中磷的含量。因此，在农业生产过程中需要注意对土壤的无机阴离子进行控制，防止土壤的次生盐渍化和有害可溶性离子的过量积累。

012 14

2 4 6 8 u S /c m

102

13

4

5

6t/mi n