第7章 微量元素的测定

第7章 土壤中微量元素的测定
第1节 概 述
一、测定的基本要求
1、避免来自各方面的污染(取样、制样、器皿等)。 2、实验器皿在使用前用1:3的HCl浸泡。 3、实验的试剂的纯度至少是分析纯以上的试剂。 使用水质用≤1μΩ/cm或重蒸馏水。
二、含 量
1、土壤中植物必需的微量元素有硼、铜、锰、锌、
铁、钼等。Ni
C、溶解
用少量 1:1 的 HCI将融块转入 250 ml 的烧杯中
→ 盖上表面皿 → 用少量 1:1 的 HCI 清洗坩埚 →
洗液一并倒入烧杯中 → 用移液管缓慢加 25 ml
1:1 的 HCI → 盖上表面皿 → 将烧杯置于通风厨 4h D、定容 将烧杯中的溶液无损的转移到 100 ml 容量瓶中 → 用 1:1 的 HCI 反复清洗烧杯 → 用 1:1 的 HCI 定容
使用最普遍的配合物为次甲基蓝，灵敏度为10-6数量 级；但次甲基蓝本身有少量被萃取，空白值较高。
D、水溶液中显色法：甲亚胺比色法
硼与一些有机溶剂可以再有机溶剂中显色，如甲亚胺、 茜素-S。 操作简便，适合批量样品测定和自动化分析。 灵敏度低，干扰因素较多。
第2节 土壤中硼的测定
一、作物需硼量
Berger等按作物需要硼的多少分为： 1、需硼较多的(＞0.5mg/kg): 油菜、萝卜、甜菜、 花椰菜、卷心菜、芹菜、向日葵、豆类、苹果、 葡萄 2、中等需硼的(0.1～0.5mg/kg)：棉花、烟草、西 红柿、红苕、花生、土豆、胡萝卜、桃、梨、樱 桃、茶树 3、需硼较少的(＜0.1mg/kg): 水稻、小麦、大麦、 黑麦、燕麦、荞麦、玉米、高粱、柑橘、草类、 甘蔗
沸水浸提土壤有效硼含量分级
轻质土壤mg/kg 充 足 适 度 不 足 ＞0.50 0.25～0.50 0.0～0.25 粘质土壤mg/kg ＞0.80 0.4～0.8 0.0～0.4
(一) 测定原理
土壤用热水浸提出的B，与作物对B的 反映有较高的相关性。 浸提液中B在草酸存在下与姜黄素作用， 经脱水生成玫瑰红色的络合物，用乙醇溶 解后测定其吸光度，红色络合物溶液在 0.0014 ～ 0.06 mg/L B范围内，符合朗 伯—比尔定律
乙酸铵缓冲液：将乙酸铵 250 g 溶于400 ml 去离子 水中，缓慢加入冰醋酸 125 ml，混匀，储存于塑 料瓶中。
2）姜黄素比色法P121
A、原理
姜黄素在酸性介质中与硼脱水结合形成
红色络合物，该物质能溶于酒精，在 550
nm 处比色。
B、姜黄素法优缺点
优 点：
①灵敏度高（0.0～0.5μg/ml）适合测定低含
量的B。
②测定有效B时，用pH=3的草酸-草酸铵浸提
与作物吸收量有良好的相关性。
③测定结果的准确度和精密度高，重现性好。
缺
点：
①测定条件要求严格（如脱水温度在55±3℃ 进行）
②费时，测定较麻烦。
三、土壤有效B测定方法
速效B的测定方法主要是提取方法的不同。
沸水提取：1939年Beigei Troug提出的，水土比 2:1，沸腾 5 min，再测定。应用最广。 1g/LCaCI· 2H2O：1966年Baker Mertnson,水土比 2:1，沸腾 5 min，再测定。 0.01mol/L0.01mol/LCaCI· 2H2O: 1970年Rhacles, 水土比 2:1，沸腾 5 min，再测定。
姜黄素比色法
取滤液 1.0 ml → 蒸发器中 → 加姜黄素-草 酸溶液 4.0 ml → 搅拌均匀 → 于 55 ± 3 ℃ 水浴蒸干 → 再蒸 15 min → 冷却至室温 → 加 20.0 ml 95 % 乙醇 → 用塑料棒搅拌 使之全部溶解 → 干过滤于塑料管中 → 550 nm 处与标准系列一同比色
2、土壤中的微量元素对植物生长的缺乏、适量和
致毒量间的范围很窄。
3、土壤中的微量元素既有供应不足的问题，也有
供应过多造成毒害的问题。
中国土壤微量元素含量
元素
硼 钼 锌
全量范围 mg/kg
痕迹～ 500 0.1 ～ 6.0 3 ～ 790
平均 mg/kg
64 1.7 100
有效态 mg/kg
0.0 ～ 5(水溶性硼) 0.02 ～ 0.5(Tamm-Mo) 0.1 ～ 4(DTPA-Zn) 0.2 ～ 4(DTPA-Cu)
E、工作曲线绘制
用 10 mg/L B 标准溶液，100 ml 容量瓶配制标准系 列浓度 分别吸取10 mg/L B标准溶液，按步骤D操作显色， 测定吸光度，并绘制工作曲线。
配制浓度 mg/L B 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
取100 mg/L B ml
H2O定容 ml
0.0
2.0
二、土壤全B的测定
Na2CO3熔融法
1、原理
土壤中的 B 大部分存在于电气石中，酸不溶， 所以采用 Na2CO3 熔融，熔融物用 1:1 HCI 溶解， 加饱和 BaCO3 溶液使之呈碱性，金属离子以氢氧 化物沉淀, 分离去除，再测定溶液中的 B。
2、样品分解
A、称样： 铂坩埚铺 0.5 g 碳酸钠粉末 → 称取 0.149 mm 的 土样 1.0000 g → 放在铂坩埚内的粉末上 → 另称 5 g 无水碳酸钠粉末 → 将 7/8 的粉末分 3 次加到
水杨醛 20 ml → 滴加浓 HCI 使 pH 为 1.5（边加
边搅拌）→ 至有黄色沉淀产生 → 40 ℃ 加热 1 h
→ 搅拌 → 放置 3～4 天并间隙震荡 → 砂芯漏斗
过滤 → 用无水乙醇洗涤 5～6 次 → 100 ℃ 干燥 3 hr → 玛瑙研钵研磨 → 储存于塑料瓶备用
D、显色测定: 取待测液 10.0 ml → 塑料（聚丙烯）试管 中 → 加 10.0 ml 乙酸铵缓冲液 → 加 5.0 ml 甲亚胺显色液 → 混匀 0.5 min → 置暗 处 2 hr (23 ℃显色) → 420 nm 与标准系列 一同比色。
坩埚内 → 每次加入后用小圆头玻棒小心搅匀 →
将坩埚在桌面上轻磕几下 → 将剩下的 1/8 的碳
酸钠粉末洗玻棒 → 并铺在混合物的表面 → 盖盖
子
B、熔融 将坩埚放入高温电炉 → 500～600 ℃ 加温 10 min → 升温至 920 ℃ 保持 30 min → 取出观察 → 内容物呈凹形且表面均匀一致 → 中间无气泡 和不容物 → 表明熔融完成 → 趁热转动坩埚 → 使融物凝固在坩埚的壁上。
铜
锰
3 ～ 300
42 ～ 5000
22
74
主要土壤B、Zn含量
中国土 壤全量 B Zn 0-500 64 0-790 100 中国土 壤速效 <6.4 <1 红壤 全量 1-125 20 0-323 123 黄壤 全量 5-453 52 0-750 84 黄棕壤 全量 56-100 85 55-122 94
3、溶液中B的测定
1）、甲亚胺比色法P119
A、原理
溶液中的 B 与甲亚胺在 pH = 5.1～5.8
下，用 HOAc + NH4OAc 缓冲液中形成棕 黄色络合物。在 410～420 nm 下比色。
B、甲亚胺法优缺点
优 点：
①浓度范围较宽(0.05～1.0μg/ml)。即灵敏度 低，适合于高含量的测定。 ②测定速度快，操作简便快速，所用的器皿 不是很严格。 ③在测定过程中加了EDTA，可消除多种元素 在比色中的干扰。BaCO3消除Fe的干扰。
三、影响因素
1、土壤中的微量元素含量主要受土壤母质和土壤 类型影响，变化幅度可达100倍到1000倍。
2、影响土壤中微量元素有效性的土壤条件包括土
壤酸碱度、氧化还原电位、土壤通透性和水分状
况等, 其中以土壤的酸碱度影响最大。土壤中的
铁、锌、锰、硼的可给性随土壤pH的升高而 减 低，而钼的有效性则相反。
4.0
6.0
8.0
10.0
100 ml
F、结果计算
土壤全硼（B mg/kg） = 待测液浓度×V×ts/m 待测液浓度： y = ax + b V：显色液体积，ml Ts：分取倍数 M：烘干土样质量，g
G、试剂配制
100 mg/L B 标准溶液：取硼酸 0.5716 g，去离子 水溶解定容 1000 ml，储存于塑料瓶中。 甲亚胺显色液：甲亚胺 0.9 g 和抗坏血酸 2 g 溶于 60 ml 去离子水，水浴加热溶解，定容至 100 ml， 塑料瓶保存，现配现用，放冰箱可保存7天。
B、浓硫酸溶液中显色法：
硫酸起脱水剂的作用，使硼以三价阳离子的形态存 在，与显色剂生成有色配合物。 此条件下金属阳离子不与试剂反应选择性好；硫酸 中操作十分不便；主要用胭脂红酸作显色剂。测定范围 0.5～10mg/L。
C、三元配合物萃取比色法：
利用硼的负电性配位体形成络离子的特点，以有机溶 剂萃取进行测定。
应用范围：主要用于微量元素的分析，可分析的元 素为大多数的金属和硅、磷、硫等少量的非金属，共72种。 广泛地应用于质量控制的元素分析，超微量元素的检测， 尤其是在环保领域的水质监测。还可以对常量元素进行检 测，例如组分的测量中，主要成分的元素测定。
2、比色分析法
A、蒸干显色法: 姜黄素比色法
灵敏度高，适合土壤中微量硼的测定；操作严格， 手续繁琐，影响测定结果的因素多，难以控制；现多采用 姜黄素改良法。
(二) 测定步骤
1 浸提
称取1.0 mm风干土 15.00 g ，放入 250 ml 石英锥形瓶中，加 20.0 ml H2O，连接冷凝管， 煮沸 5 min，立即移开热源，继续回流，冷凝 5 min (准确记时)，取下锥形瓶，加入 2 滴 MgSO4 液(起凝聚作用)，摇匀后里立即过滤，将瓶内悬 浮液一次倾入滤纸上，滤纸承接于聚乙烯瓶内。 同一试样做两次平行测定 同时用水按上述提取步骤制备空白溶液