土壤微量元素的测定

离子选择电极法 比色分析法： 蒸干显色法 浓硫酸溶液中显色 三元络合物萃取比色法 水溶液中显色法
（一）硼测定方法类型
比色分析法
蒸干显色法：姜黄素显色法 浓硫酸溶液中显色：胭脂红酸显色法、醌-茜素显色法 三元络合物萃取比色法：次甲基蓝孔雀绿显色法 水溶液中显色法：甲亚胺法、茜素-S法 目前国内外应用最普遍的方法：
第三节 土壤钼的测定
四、土壤钼测定注意事项
样品中钼含量一般非常低，特别注 意操作过程中防止污染 所用测钼器皿一般专用； 器皿使用前先用盐酸浸泡，自来水、 蒸馏水、二次水洗涤，并测定最后洗 涤水电导率不得超过1μs.cm-1； 所用水为重蒸水或二次水，必须经检 查，水电导率不得超过1μs.cm-1
有效形态： 土壤全锰含量只代表锰的贮备，不能作为 供锰能力指标，常用活性锰表示土壤锰有 效性。 活性锰＝水溶态锰＋交换态锰＋易还原态锰
mg.kg-1
土壤硼供应水平 轻质土壤 充足 ＞0.5 粘重土壤 ＞0.8
适度 不足
0.25-0.50 0-0.25
0.4-0.8 0-0.4
第三节 土壤钼的测定
一、我国土壤钼的含量和形态 （一）土壤全钼 1、含量：0.1-7.0 mg.kg-1，平均1.7 mg.kg-1 不同地区、不同类型土壤钼含量有较大差异。 2、形态： （1）有机态Mo （2）无机态Mo 矿物态:Ca-Mo, Fe-Mo, Al-Mo(部分有效) 交换Mo:有效 水溶Mo:有效
洗涤的。
第二节 土壤硼的测定
一、土壤硼的含量 全硼：痕量～500mg.kg-1，平均64mg.kg-1 不同母质类型土壤由较大差别。
有效硼：0.05—5.0mg.kg-1 不同土壤差别很大
二、样品的预处理
1、全硼：碳酸钠熔融法 2、有效硼：热水浸提 热水回流浸提法： 1：2土水比在回流情况下煮沸5min，加入Ca2+ 使分散于水中的胶体快速沉淀、澄清，过滤后测 定溶液中硼。该方法提取的有效硼与作物生长相 关性好。
五、测试上的特殊要求：
特点：含量低、组成复杂。要求分析方法灵敏度
高，操作上要防止污染。 要求： （1）方法灵敏度高：仪器分析、比色法 （2）防止污染：含量少，易污染
A、 环境：最好有专用实验室
B、 试剂：优级纯或分析纯 C、 水：重蒸馏水、高纯水
D、器皿： 玻璃仪器：配方不同，成分不一
硬质玻璃：硼硅酸玻璃，常含B、Zn
软质玻璃：含B少 石英玻璃：SiO2含量大于99.8%，不含其它元素， 耐高温（1050C），膨胀系数小，但贵！ 塑料：试剂瓶、烧杯、漏斗等
聚乙烯：耐酸碱，但不抗高温
聚四氟乙烯（塑料王）：抗温达240C
E、洗涤要求：
一般需用1mol L-1HCl或HNO3浸泡，然后洗净酸
液，以除去被吸附的离子。也有用EDTA螯合剂
＜ 1.0 ＜50 1.0-2.0 50-100 2.1-3.0 3.1-5.0 ＞5.0
0.50
3.0 100
＜0.10 0.1-0.15 0.16-0.2 0.21-0.3 ＞0.30 0.15 101-200 201-300 ＞300
有效态锌*
有效态锌** 有效态铜* 有效态铜**
＜1.0
＜0.5 ＜1.0 ＜0.1
（二）土壤有效钼 形态： 水溶性钼 交换态钼 含量： 目前常用提取剂Tamm溶液(pH3.3草酸-草酸铵溶液） 提取土壤有效钼， 其含量一般为0.02-0.14 mg.kg-1， 缺钼临界值为0.15mg.kg-1
二、土壤样品预处理
1、全钼 （1）碱熔法：碳酸钠熔融法 （2）酸溶法：HF－HClO4－HNO3 两种方法均可同时测定多种元素：Fe、Mn、Cu、 Zn、Mo
第四节 土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn的测定
一、土壤中Fe、Mn、Cu、Zn的含量和形态
含量
Fe Mn Cu 全量： 0.7-4.2% 42-5000mg/kg 3-300 平均： 3% 710 22 Zn 3-719 100
有效形态：
• 水溶态 • 交换态 • 少部分矿物态 • 少部分有机态 注意： • 不同价态铁Fe2+、Fe3+，以Fe2+有效 • 不同价态锰：Mn2+、Mn3+、Mn4+，以Mn2+有 效
第七章
土壤微量元素的测定
B、Mo、Cu、Zn、Mn、Fe
第七章 土壤微量元素的测定
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 土壤硼的测定 土壤钼的测定 土壤铁、锰、铜、锌的测定
第一节 概述
一、必需微量元素对植物生长发育的意义
缺硼
缺钼
缺 锌
缺锰
锰过量
第一节 概述
二、土壤中微量元素的含量 （一）全量 土壤微量元素全量主要由母质和土壤类型决定。 土壤微量元素含量变幅可达一百至上千倍，而常 量元素变幅很少超过5倍。
稳定4h 稳定2-3h（实验中显色30min）
（二）甲亚胺比色法
2、显色条件：
（3） 显色剂浓度： • 甲亚胺为黄色，与络合物相同，因此要准确加入。 • 甲亚胺浓度高，灵敏度也高，最高0.27%，我国常 用0.18%。过高时易线性不好。
（4） 温度： • 一般认为灵敏度随温度上升而下降，通常是在室温 下反应，样品应与工作曲线在相同温度下测定。
姜黄素显色法 甲亚胺法
（二）甲亚胺比色法
1、方法原理： 在微酸性介质中，甲亚胺与H3BO3形成黄 色络合物，其水溶液的黄色强度与B浓度成正 比，可用吸光光度法定量（415nm）。
（二）甲亚胺比色法
2、显色条件： （1）酸度： 要求微酸性，用缓冲液NH4OAc-HAc或NH4H2PO4-(NH4)2HPO4 控制，但具体酸度说法不一。 • pH低(5.5), 一般pH 5.1-5.8, 显色慢, 稳定时间长。 • pH高(6.5), 一般pH 6.0-6.7, 显色快, 稳定时间短 （2） 显色和稳定时间： • pH低（5.5） 显色2h • pH低（6.5） 显色0.3-1h
（三）姜黄素比色法
2、显色条件： （1）水分：脱水过程中形成络合物 残余水 0.3%（V/V） 0.5%（V/V） 1.0%（V/V） 颜色 正常 下降20% 下降70%
（三）姜黄素比色法
2、显色条件： （2）脱水方法：络合物是在脱水过程中形成的，因 此脱水的温度、蒸发速度都会影响显色。 （3）反应介质：酸性介质中显色（草酸） （4）干扰离子： 氧化剂：可使姜黄素氧化，显棕色。土壤中主要 为NO3-，大于20 mg L-1有干扰，可碱化后灼烧除 去。 （5）稳定时间：95%酒精中稳定3小时
第一节 概述
三、土壤微量元素的形态
水溶态：存在土壤溶液中 交换态：吸附于固相表面 螯合态：与有机质结合在一起 矿物态：存在于原生和次生矿物
有效态
第一节 概述
四、土壤微量元素常见测定方法 原子吸收分光光度法 可见光分光光度法 极谱分析法 ICP X光荧光分析 中子活化分析
• 提取硼的形态：溶液中的B，吸附B，可溶B盐 • 浸提条件：土液比1:2，沸腾5min • 澄清：CaCl2、MgSO4等
三、溶液中硼的测定 （一）方法类型 光谱分析法：ICP-AES、ICP－MS
Inductively-Coupled-Plasma Atomic Emission Spectrophotometer Mass Spectrophotometer
元素
硼 钼 锌 铜 锰
含量范围
0-0.5（水溶性硼） 0.02-0.5(Tamm-Mo) 0.1-0.4(DTPA-Zn) 0.2-0.4 (DTPA-Cu)
土壤有效态微量元素的分级和评价指标（mg/kg)
元素 很低 低 中等 高 很高 临界值
水溶性硼
有效态钼 代换态锰 易还原态锰
＜0.25 0.25-0.5 0.51-1.0 1.01-2.0 ＞2.0
Mo5+－苦杏仁酸＋ClO3-＋6H+ 6Mo6+－苦杏仁酸＋Cl-＋3H2O
上述两反应反复进行，溶液中Mo6+浓度不变，其相当于 催化剂,使溶液中ClO3-被消耗，同时消耗电极上的电子， 产生电流，电流大小与溶液中钼含量呈正比。
（一）催化极谱 2、方法特点： 催化电流远大于一般的扩散电流，使测定方法 很灵敏。 催化极谱法是目前测钼灵敏度最高的方法，检 测下限可达0.06μg.L-1， 该方法干扰元素少 应用最广泛的测定钼的方法
1.0-1.5
0.5-1.0 1.0-2.0 0.1-0.2
1.6-3.0
1.1-2.0 2.1-4.0 0.3-1.0
3.1-5.0
2.1-5.0 4.1-6.0 1.1-1.8
＞5.0
＞5.0 ＞6.0 ＞1.8
1.5
0.5 2.0 0.2
注：* 适用于酸性土；** 适用于石灰性土壤
第一节 概述
第一节 概述
二、土壤中微量元素的含量 （一）全量 我国土壤微量元素全量的含量(mg.kg-1)
元素
硼 钼 锌 铜 锰
含量范围
痕量～500 0.1～6 3-790 3-300 42-5000
平均 64
1.7 100 22 74
第一节 概述
二、土壤中微量元素的含量 （二）有效养分含量 我国土壤微量元素有效态含量(mg.kg-1)
（四）姜黄素比色法与甲亚胺比色法的对比
甲亚胺法： • 优点：快速、简便，在水溶液中显色，适 用于自动化分析。 • 缺点：灵敏度不太高。 姜黄素法：土壤有效B测定的国家标准方法 • 优点：灵敏度高，比甲亚胺法约高20倍。 • 缺点：要求蒸干，反应条件严格，不易自 动化 。
第二节 土壤硼的测定
四、我国土壤有效硼诊断分级
二、土壤中微量元素的含量 （二）有效养分含量 影响有效养分含量的因素 养 土壤酸碱度：影响最大 分 有 土壤氧化还原电位 效 性 土壤通气性 土壤水分状况
Mo Fe Zn Mn B
土壤pH
第一节 概述
二、土壤中微量元素的含量 （三）我国土壤微量元素含量分布
第一节 概述
二、土壤中微量元素的含量 （三）我国土壤微量元素含量分布 我国缺锌、缺锰土壤主要分布于北方（包括长江 中下游中性和石灰性土、水稻土） 缺硼和缺钼土壤主要分布于东半部； 大多土壤铜供应适中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（二） NH4SCN比色法 1、方法原理： 在SnCl2作用下， Mo6+被还原为Mo5+, Mo5+与SCN-反应形成琥珀色配合物，有机 溶剂萃取浓缩，470nm比色。
（二） NH4SCN比色法 2. 显色条件 （1）酸度： 盐酸体系：酸度应在0.8-1.7mol L-1 H+ 硫酸体系，酸度应在1.0-2.5mol.L-1 H+ 酸度过低显色慢 酸度过高使颜色不稳定。 （2）浓度 Mo5+与SCN-的配合物有三种： [Mo(SCN)3]2+（吸光度低） Mo(SCN)5（琥珀色，吸光度最大，最稳定） [Mo(SCN)6]-。 反应体系中应加入过量的NH4SCN，使生成Mo(SCN)5
2、有效钼
提取剂：Tamm溶液（pH3.3草酸-草酸铵溶液）
具备弱酸性、还原性、阴离子代换作用、配合作 用 能提取土壤中水溶性、交换态和相当数量铁铝氧 化物中钼。
三、土壤钼的测定方法
比色法 极谱法 ICP-AES AAS
经典方法 灵敏度高
常用方法
（一）催化极谱 1、方法原理 在极谱仪的阴极，有氯酸盐、羟基酸存在时，钼与 羟基酸形成配合物被吸附于电极表面，产生电极反应， Mo6+被还原为Mo5+，与此同时，在溶液Mo5+被氯酸根氧化 为Mo6+， Mo6+－苦杏仁酸＋e Mo5+－苦杏仁酸
（二）甲亚胺比色法
2、显色条件： （5） 干扰物：
A、Al3+、Fe3+、Ca2+等：用EDTA掩蔽，但对Fe3+不好；
也可加氨三乙醇（NTA）。
B、NH4+：可使结果偏高。NH4+少时有正干扰，多时干
扰固定, 因此加入氨缓冲液, 使其干扰恒定。
2、显色条件： （5） 干扰物： C、有机质黄色的干扰： a．活性C脱色：有时会吸附一部分B b．KMnO4氧化：加入KMnO4氧化有机质，多余的 KMnO4可用Vc除去。
c．灼烧除去（碱化后灼烧）
d．扣除本底
（三）姜黄素比色法
1. 方法原理： 酸性介质中硼酸与姜黄素的配合物——玫 瑰花青苷，呈玫瑰红色，550nm有最大吸收峰。 硼酸与姜黄素形成配合物需在无水条件 下进行，否则配合物颜色强度降低。所以显 色过程是一个蒸干脱水过程。 蒸干显色后的产物不稳定，遇热迅速分 解，溶于乙醇后室温下1-2h内稳定。