土壤中微量鐵的提取與測定

學(xué)士學(xué)位論文題目：土壤中微量鐵的提取與測定姓名院系專業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師

土壤中微量鐵的提取及測定摘要：利用1mol/L高氯酸提取果園土壤中的Fe,建立了在1mol/L高氯酸體系下,Fe(Ⅱ)與鄰菲啰啉顯色反應(yīng)(ε510=1.1×104L/(mol·cm)的分光光度法。吸光度與濃度在0.063-8.0μg/mL范圍內(nèi)具有良好的線性,檢出限為29ng/mL,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)鍵詞：高氯酸；鐵；土壤；鄰菲啰啉ExtractionandDeterminationofIronSpeciesinSoilGuoMeili(SchoolofchemistryandMaterialsScience,LudongAbstract:Byusingperchloricacidtoextractironspeciesinsoil,anewmethodwasdevelopedfordeterminationofironspeciesbasedonitscolourreactionwith1,10-pHenanthrolineinperchloricacidsystem.Alinearrelationshipwasobtainedfrom0.063~8.0μg/mLwithacorrelationcoefficientofr2=0.9982.Thedetectionlimitwas29ng/mLandtherecoveryofFe(Ⅱ)was97.5%undertheexperimentalconditions.Theresultwassatisfactory.KeyWords:Perchloricacid；Traceiron；soil；1,10-pHenanthroline目錄1引言 11.1鐵在植物生長中的作用及植物的“缺鐵失綠癥” 11.2分光光度法測鐵的方法 11.3土壤中鐵的提取方法進(jìn)展 52實(shí)驗(yàn)部分 62.1主要試劑和儀器 62.2實(shí)驗(yàn)步驟 73結(jié)果與討論 73.1Fe(Ⅱ)提取條件的優(yōu)化 73.2實(shí)驗(yàn)條件的選擇 83.3實(shí)際樣品分析 114結(jié)論 12參考文獻(xiàn) 13致謝1

1引言1.1鐵在植物生長中的作用及植物的“缺鐵失綠癥”鐵是植物正常生長必不可少的重要微量元素，是植物體內(nèi)多種氧化酶[1]、鐵氧化還原蛋白和固氮酶的重要組成成分,因此土壤或栽培基質(zhì)中有效鐵的豐缺,直接影響到植物的呼吸作用、光合作用和硝酸還原，缺鐵時(shí)根瘤的固氮能力減弱。鐵在植物體內(nèi)的含量比其它微量元素豐富，在整個(gè)植物體的各個(gè)器官中,尤以葉片中鐵含量所占的比重為最高。鐵雖然不是葉綠素的組成成分，但是它在葉綠素的形成中是絕對不可缺少的，是合成葉綠素的催化劑[2]，植物缺鐵時(shí)，因葉綠素的形成受到阻礙而導(dǎo)致出現(xiàn)“失綠癥”。我國西北、華北地區(qū)石灰性土壤鐵元素營養(yǎng)失調(diào)引起的植物失綠病很普遍。由于受土壤溶液中pH值及氧分壓的影響，幾乎都是以難溶于水的Fe3+形式存在，特別在石灰性土壤[3](pH=7.4-8.5)中，植物常表現(xiàn)出缺鐵癥狀。因此，研究測定土壤中鐵的分析方法具有重要的意義。1.2分光光度法測鐵的方法鐵形態(tài)的研究是分析化學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)。目前鐵的形態(tài)分析方法涉及分光光度法、色譜法、流動(dòng)注射法、電化學(xué)分析法等。而樣品的處理則分為三類[4]:第一類是將Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)分離后分別測定；第二類是先測定Fe(Ⅱ)，再將Fe(Ⅲ)還原成Fe(Ⅱ)后測定出總鐵，用差減法求得Fe(Ⅲ)；第三類是先測定Fe(Ⅲ)，再將Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)后測定出總鐵，用差減法求得Fe(Ⅱ)。下面僅就分光光度測定鐵的新近發(fā)展?fàn)顩r及相應(yīng)光度分析的靈敏度、選擇性及應(yīng)用等方面進(jìn)行評(píng)述。光度法測鐵按其反應(yīng)原理不同，可以分為以下幾種方法。1.2.1二元配合物分光光度法（1）磺基水揚(yáng)酸分光光度法磺基水揚(yáng)酸分光光度法[5]是測定鐵最普遍的方法，在pH9-11的條件下，鐵(Ⅲ)與磺基水楊酸生成黃色的二元配合物。應(yīng)用在循環(huán)水中鐵含量測定，與鄰菲啰啉光度法相比，測定靈敏度有不同程度的提高，也有很好的選擇性，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。其主要干擾元素有銅、鉍、錳、鈷、鎳等。（2）鄰菲啰啉法分光光度法Paschoal[6]等人報(bào)道了用1，10-菲咯啉為顯色劑，在510nm測定Fe(Ⅱ)，而在390nm測定全鐵的方法，并應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)產(chǎn)品。在PH=4-6的溶液中，鄰二氮菲與鐵(Ⅱ)生成桔紅色二元絡(luò)合物。鄰二氮菲光度法是一種使用多年的方法，很好應(yīng)用在瓜果蔬菜中對鐵含量的測定。瓜果蔬菜中的三價(jià)鐵需要用鹽酸羥胺將其還原為二價(jià)鐵，二價(jià)鐵與鄰二氮菲形成絡(luò)合物，此后可用分光光度法測定。此法靈敏度較高，選擇性好，也是比較廣泛使用的鐵測定方法。（3）亞硝基-R鹽為顯色劑的分光光度法亞硝基-R鹽在pH4-6的溶液中與鐵形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，可在水溶液中直接進(jìn)行測定。在酸性鍍銅液中鐵是最常見的雜質(zhì)，利用此法可以很好地測定微量鐵，在720nm波長下，鐵的質(zhì)量濃度在0.2-2.0μg/mL范圍內(nèi)測得吸光度與質(zhì)量濃度之間的關(guān)系遵守比耳定律，平均回收率為98.4%。該顯色體系穩(wěn)定，方法簡便快捷，并且具有良好的選擇性。（4）鉻天青S(CAS)分光光度法在氟化銨和聚乙二辛苯基醚(OP)存在下，鐵(Ⅲ)與鉻天青S(CAS)形成組成比為1∶3的有色絡(luò)合物。該絡(luò)合物在最大吸收波長654nm處，其表觀摩爾吸光系數(shù)為1.18×105L·mol-1·cm-1，0.4mg/（5）茜素紅為顯色劑的分光光度法茜素紅是一種堿性染色劑，在pH4.5的NH4Ac-HAc緩沖液中，在表面活性劑聚乙烯吡咯啉酮K-30(PVPK-30)存在下，鐵(Ⅲ)與其生成可溶性有機(jī)絡(luò)合物，絡(luò)合物最大吸收波長在600nm處，表觀摩爾吸光系數(shù)為2.93×104L·mol-1·cm-1，鐵的質(zhì)量濃度在0-1mg/L范圍內(nèi)符合比耳定律。此法用于發(fā)樣和水中微量鐵的測定結(jié)果準(zhǔn)確。用茜素紅為顯色劑的光度法是一種新方法，其選擇性、靈敏度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于磺基水揚(yáng)酸光度法與鄰二氮菲光度法，且穩(wěn)定時(shí)間長，（6）偶氮化合物分光光度法許多偶氮化合物均可作鐵(Ⅲ)的顯色劑，如噻唑偶氮、吡啶偶氮、喹啉偶氮、PAN及其衍生物等。它們均有較高的靈敏度，但是選擇性較差，通常要用檸檬酸鹽、六偏磷酸鹽等掩蔽干擾離子。吡啶偶氮類在非表面活性劑聚氧乙烯桂醚及聚氧乙烯異辛苯基存在下，用2-(3，5-二溴-2-吡啶偶氮)-5-二甲氨基酚(簡稱3，5-diBr-DMPAP)作顯色劑的光度法直接測定發(fā)樣中的微量鐵，此法在PH=4.0的乙酸-乙酸鈉緩沖液中以750nm為測定波長，線性范圍為0-1.25μg/mL，表觀摩爾吸光系數(shù)為2.80×104L·mol-1·cm-1。利用3，5-diBr-DMPAP作顯色劑選擇性較好，可不經(jīng)任何掩蔽作用即可直接測定發(fā)樣中的微量鐵咪唑偶氮類鐵(Ⅲ)在PH=5的HAc-NaAc緩沖液中與2-(2-咪唑偶氮)-5-二乙氨基酚(簡稱IZAPN)形成穩(wěn)定的組成比為1∶3的紫色絡(luò)合物，其表觀摩爾吸光系數(shù)為3.56×104L·mol-1·cm-1。此法用于純鋁和鋁合金標(biāo)樣中微量鐵的測定，結(jié)果滿意，并且操作簡單方便，靈敏度高與鐵(Ⅱ)形成絡(luò)合物類另外，某些偶氮化合物也可以與鐵(Ⅱ)形成有色絡(luò)合物。例如，在陽離子表面活性劑溴化十六烷基二甲基銨(CTMAB)存在下，鐵(Ⅱ)與2-(5-溴-吡啶偶氮)5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)在pH3.6-6.4范圍內(nèi)可形成穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物。在749nm處絡(luò)合物的表觀摩爾吸光系數(shù)為3.1×104L·mol-1·cm-1，鐵含量在0-2mg/mL范圍內(nèi)符合比耳定律。用EDTA掩蔽劑可提高此法的選擇性（7）BPT-OP分光光度法BPT(4，7-二苯基-1，10-鄰菲羅啉)是一種與聯(lián)吡啶、鄰菲羅啉性質(zhì)相似，但顯色作用更靈敏的顯色劑。在HAc-NaAc緩沖液中加入乳化液OP，F(xiàn)e(Ⅲ)-BPT迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(Ⅱ)-BPT，其靈敏度很高，用于食品中微量鐵的測定是一種很好的方法。1.2.2三元配合物分光光度法（1）鉻天青S(CAS)和溴化十六烷基三甲銨與鐵(Ⅲ)能形成穩(wěn)定的三元配合物。其最大吸收波長為600nm，表觀摩爾吸光系數(shù)為2.40×104L·mol-1·cm-1，靈敏度高，且干擾離子較少在以聚乙二醇-硫酸銨-鋁為萃取劑，利用鉻天青S(CAS)和溴化十六烷基三甲銨為顯色，測定聚烯烴樹脂中的鐵時(shí)，絡(luò)合物的最大吸收波長為682nm，鐵含量在0-0.2μg/mL范圍內(nèi)符合比耳定律，此法是一種非有機(jī)溶劑體系萃取分離方法，在pH=6.5的HAc-NaAc緩沖液作用下鐵(Ⅲ)被完全萃取在PEG高聚相中，對于高于Fe3+10倍的V5+、Ti4+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Mg2+等干擾離子萃取分離效果理想。用該法測定聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂中的鐵，其RSD分別為1.30%和0.76%，加標(biāo)回收率為100.0%和101.2%。該法具有靈敏度高，選擇性好，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)。另外，鐵(Ⅲ)與鉻天青S在微乳液十六烷基溴化銨-正戊醇-正庚烷-水(水包油型)介質(zhì)中形成配合物。鐵(Ⅲ)含量在0-0.16μg/mL范圍內(nèi)符合比耳定律。該法較以水為介質(zhì)的體系有明顯的增敏作用，可以直接用于Fe2O3樣品中鐵的測定，方法操作簡單、快捷。（2）鐵與羅丹明B(RHB)及SCN-在表面活性劑OP存在下，可以直接形成三元配合物。例如，在表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(OP)存在下，F(xiàn)e3+與硫氰酸鉀和羅丹明B形成水溶性離子締合物。在OP溶液質(zhì)量濃度為1.0g/L，酸度為4mol/L的硫酸介質(zhì)中，在580nm波長處，鐵含量在0-0.8μg/mL范圍內(nèi)符合比耳定律。此法應(yīng)用在發(fā)樣中微量鐵的測定靈敏度高，操作簡單、快速，結(jié)果準(zhǔn)確，干擾離子有Cu2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等，但該法選擇性很高，不經(jīng)分離可直接測定。（3）在PH=3.4的檸檬酸-Na2HPO4緩沖介質(zhì)中，在表面活性劑Tween20的存在下，鐵(Ⅲ)與二溴鄰硝基苯基熒光酮(DBONPP)和溴化十六烷基吡啶(CPB)反應(yīng)生成一種穩(wěn)定的紫紅色配合物，此法靈敏度高，配合物穩(wěn)定并且不受溫度的影響。用此法測定大米、小米、面粉中的微量鐵可獲得滿意的結(jié)果。（4）鐵與鄰菲啰啉在表面活性劑OP溶液存在下形成三元絡(luò)合物，實(shí)驗(yàn)測得三元絡(luò)合物在波長510nm處鐵含量在0-4μg/mL線性范圍內(nèi)符合比耳定律，相關(guān)系數(shù)r=0.9999。該法應(yīng)用在高純硅中的微量鐵測定，成本低，選擇性好，顯色靈敏。三元配合物體系比二元配合物體系，增加了表面活性劑和水溶性高分子增效劑的使用，從而提高了測定的靈敏度和選擇性，使顯色更加穩(wěn)定，重復(fù)性好。1.2.3熒光分光光度法近十幾年來，熒光分光光度法的分析發(fā)展非常迅速，各種新的熒光劑不斷產(chǎn)生，且均有較高的靈敏度、較低的檢測限和很好的選擇性，如對氨基酚，在硫酸介質(zhì)中，F(xiàn)e3+與對氨基酚的反應(yīng)物會(huì)發(fā)出較強(qiáng)的熒光，其激發(fā)波長和發(fā)射波長分別為292.0nm和328.0nm。對鐵的檢測限為0.5μg/mL，線性范圍為0.005-0.400μg/L，干擾離子少，靈敏度高，用于奶粉及人發(fā)中微量鐵的測定，結(jié)果令人滿意。還有些試劑，其本身能發(fā)出熒光，而鐵的一些配合物能使其產(chǎn)生的熒光定量熄滅，熒光強(qiáng)度和鐵的含量呈線性關(guān)系，用這種方法也可以測定微量鐵。熒光光度法測定微量鐵，具有許多優(yōu)點(diǎn)，其干擾離子少、靈敏度高，但是由于熒光分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較昂貴，使用相對較少。1.2.4流動(dòng)注射分光光度法(FIA法)流動(dòng)注射分光光度法以其操作簡單，測定快速，重現(xiàn)性好，易與其它儀器聯(lián)用，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到分析工作者的重視，常用檢測方法有化學(xué)發(fā)光法、分光光度法及FIA-ICP-MS法[7]。Skorobogaty等研究了用流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法檢測Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)，體系為堿性魯米諾-過氧化癸酸-硼酸緩沖液，測定總鐵，再用過氧化辛酸代替過氧化癸酸測定Fe(Ⅱ)，而Fe(Ⅲ)的濃度用差值法求出。檢出限低于3ng/mL。用FIA法測鐵時(shí)，仍需要一個(gè)比較穩(wěn)定的顯色體系，由于有機(jī)溶劑對儀器有較強(qiáng)的腐蝕作用，故FIA法多為水相比色。采用吐溫-80、正丁醇、汽油和水的微乳液體系中，以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)為顯色劑，用流動(dòng)注射分光光度法直接測定汽油中的微量鐵，在載流為pH=9.4乙酸銨-氨水介質(zhì)中，鐵與PAN-微乳液混合顯色液反應(yīng)。體系的測量波長為760nm，測定鐵的線性范圍為0-7μg/mL，檢出限為0.10μg/mL，RSD<4.0%。本法避免了油樣預(yù)處理的繁瑣步驟，加快了測定速度，其測定結(jié)果令人滿意。流動(dòng)注射分析的一些新技術(shù)，如流動(dòng)注射合并帶技術(shù)、空氣整段間隔注射技術(shù)、FIA-雙光束分光技術(shù)、流動(dòng)注射分析試樣帶分割技術(shù)、FIA-pH梯度技術(shù)等的引入，使微量鐵的測定靈敏度、選擇性及測定速度都有了很大的提高，使流動(dòng)注射法測鐵又有了進(jìn)步和發(fā)展。1.2.5動(dòng)力學(xué)光度法鐵(Ⅲ)在一些顯色劑的氧化反應(yīng)中起催化作用，利用鐵(Ⅲ)的這一性質(zhì)，可對微量鐵進(jìn)行測定。在硫酸介質(zhì)中，鐵對溴酸鉀氧化2，4，6-三氯偶氮氯膦的褪色反應(yīng)有明顯的催化作用，利用這一性質(zhì)，可以測定大米和活性炭樣品中的微量鐵。其檢測限為3.3μg/L，在0-6μg/L范圍內(nèi)符合比耳定律。此法是測定微量鐵的新方法，在應(yīng)用于大米和活性炭中微量鐵的測定獲得滿意結(jié)果的同時(shí)，還有待于在其它領(lǐng)域中推廣發(fā)展。1.2.6其它光度分析法（1）雙波長光度分析法雙波長光度分析法在多元素如鐵和銅鐵和鋅等的同時(shí)測定中占有很重要的地位。其中單顯色劑的雙波長光度分析法，因所用試劑較少，操作也比較方便，而且準(zhǔn)確度、選擇性、靈敏度都能滿足一般的分析要求，因而在多元素的同時(shí)測定中使用較多。在PH=3.0的HCOOH-NaOH緩沖溶液條件下，用二安替比啉甲烷(DAPM)為顯色劑，用雙波長等吸收點(diǎn)法來消除干擾，選擇450nm為測量波長，548nm作為參比波長。此法克服了繁復(fù)的操作手續(xù)，方法簡便、快捷、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好，在測定鈷基高溫合金以及銅合金等樣品中微量鐵的分析方面取得了滿意的結(jié)果。另外，用雙顯色雙波長法雖然在操作上比起單顯色雙波長較為繁瑣，但其靈敏度更高，選擇性更好，可以很好地應(yīng)用在高端精密測量當(dāng)中。（2）離子交換樹脂光度法離子交換樹脂光度法是一種把分離富集與顯色測定結(jié)合在一起測定微量元素的方法，它可以顯著提高分析靈敏度和測試效率。例如，以732型陽離子交換樹脂為顯色載體，以鄰二氮菲(pHen)為顯色劑，直接測定吸附在樹脂上的有色絡(luò)合物——Fe(pHen)2+的吸光度。用此法可以很好的測定水中和火腿腸中的微量鐵，其優(yōu)點(diǎn)是提高了測定鐵的選擇性，具有比原子吸收法更高的靈敏度和穩(wěn)定性。但是，操作比較繁瑣，設(shè)備比較昂貴。（3）導(dǎo)數(shù)分光光度法導(dǎo)數(shù)光譜從強(qiáng)干擾中檢出信號(hào)，能分辨重疊峰，消除背景干擾，一階導(dǎo)數(shù)可消除線性干擾，導(dǎo)數(shù)可以消除一個(gè)拋物線干擾，n階導(dǎo)數(shù)能直接消除n次吸收干擾。導(dǎo)數(shù)光譜的這一性質(zhì)，使其在多元素同時(shí)測定時(shí)不用分離也能有極好的選擇性和靈敏度，例如用5-Br-PADAP顯色，以一階導(dǎo)數(shù)光譜同時(shí)測定鐵和銅，其結(jié)果令人滿意。（4）分離富集分光光度法在大量干擾離子存在下，根據(jù)分離富集原理分離干擾離子富集鐵，如利用羧基葡聚糖凝膠(SDG)分離干擾離子富集鐵，在PH=3.5-11的HAc-NaAc緩沖溶液中，鐵(Ⅱ)與5-Br-PAN-S形成有色絡(luò)合物，在波長740nm處的表觀摩爾吸光系數(shù)為1.19×104L·mol-1·cm-1，鐵含量在0-3.2μg/mL范圍內(nèi)符合比耳定律，通過SDG的分離富集，使其選擇性顯著提高，同時(shí)使測定的檢測限下降（5）化學(xué)計(jì)量學(xué)分光光度法化學(xué)計(jì)量學(xué)分光光度法可以在多組分的分析中充分發(fā)揮作用，如利用多元線性回歸法同時(shí)測定人發(fā)中的鐵、鋅、銅，用偏小二乘法同時(shí)測定鐵、銅、錳、鋅，卡爾曼濾波法同時(shí)測定鐵、銅、鎳。其它測定微量鐵的方法還有原子吸收光度法、激光光度法等。但是由于操作比較繁瑣，設(shè)備比較昂貴，只能在個(gè)別領(lǐng)域小范圍內(nèi)使用。1.3土壤中鐵的提取方法進(jìn)展采用分光光度法測定土壤的鐵，首先必須將其從土壤中分離出來，目前普遍運(yùn)用的浸提方法和提取劑主要有以下幾種：HCl提取法、常規(guī)方法、M3法和ASI法，偏提取、DTPA浸提、草酸-草酸銨浸提法、羥胺浸提法、Tessier連續(xù)提取法以及DTA、試鈦靈和乙酰乙脂等作為提取液浸提法等。提取劑的選擇應(yīng)滿足以下要求:對土壤中目標(biāo)組分有較高的選擇性；對其它組分的分解應(yīng)盡可能微?。惶崛〕龅暮哿吭乇M可能不產(chǎn)生再吸附；便于測定。1.3.1.草酸-草酸銨浸提法魯如坤[8]提出了草酸-草酸銨浸提法，是目前最普遍運(yùn)用的浸提方法。1.3.2羥胺浸提法遲光宇[9]等人采用羥胺浸提-可見分光光度法測定了土壤無定形鐵。與草酸-草酸銨浸提法相比，羥胺浸提法排除磁性鐵礦物的干擾，克服了原方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高的缺點(diǎn)。該法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<2.0%，回收率為97.5%-101.5%，實(shí)驗(yàn)的精密度稍好于草酸-草酸銨法。1.3.3Tessier連續(xù)提取法地里拜爾·蘇里坦[10]以烏魯木齊雅馬里克山的土壤為研究對象，采用Tessier連續(xù)提取法對土壤鐵、錳各種化學(xué)形態(tài)進(jìn)行浸提。1.3.4HCl提取法金茜[11]等人稀HCl溶液提取土壤中有效態(tài)Cu、Zn、Fe和Mn，采用原子吸收光譜法測定其含量。樣品加標(biāo)回收率為93.0%—102.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%。該方法簡便、快速、靈敏度高、檢出限低、干擾小，結(jié)果令人滿意。1.3.5其它提取方法喻華[12]等利用常規(guī)方法、M3法和ASI法提取測定重慶農(nóng)業(yè)土壤中有效微量元銅、鋅、鐵、錳的含量，經(jīng)相關(guān)分析得出:M3法提取的有效銅、鋅、鐵與常規(guī)方法測定值呈極顯著相關(guān)，常規(guī)方法(HCl/DTPA)、Mehlich1(簡稱M1)法、Mehlich3(簡稱M3)法ASI(國際農(nóng)化服務(wù)中心AgroServicesInternationalInc1簡稱ASI)法等.常規(guī)方法的提取測定結(jié)果雖然與作物的相關(guān)性較好，但提取劑需按土壤pH值進(jìn)行區(qū)分。M3浸提劑1982年美國北卡羅萊那州立大學(xué)Mehlich根據(jù)美國的具體實(shí)際提出的一種適合于中性和酸土壤的聯(lián)合提取劑，可同時(shí)提取P，K，Ca，Mg，Cu，Mn，Zn等多種元素。M3法為酸性提取劑，而ASI法是弱堿性提取劑。Chao[13]、Hall[14]等對偏提取技術(shù)、形態(tài)的劃分及測定方法作了較全面的總結(jié)和比較，為后來元素形態(tài)的提取及分析測試技術(shù)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。姜勇[15]等用DTPA浸提蔬菜中的鐵錳銅鋅，效果很好。也曾有人用EDTA、試鈦靈和乙酰乙脂等作為提取液，但這些方法后來也被證明選擇性差。2實(shí)驗(yàn)部分2.1主要試劑和儀器儀器：WFJ7200型可見分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司；DGF3006電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海建恒儀器有限公司生產(chǎn)；KQ2200DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn)；PHS-3B型精密pH計(jì)(上海雷磁儀器廠)；FC204電子天平，上海精科天平廠；0.45μm濾膜；試劑：鄰菲啰啉溶液(0.25%)；100g/L的鹽酸羥銨溶液；0.01、0.1、1和2mol/L高氯酸溶液。其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。玻璃器皿均用1+1硝酸浸泡24h后，用二次蒸餾水洗滌后使用。2.2實(shí)驗(yàn)步驟 2.2.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備準(zhǔn)確稱取FeSO4·(NH4)2·SO4·6H2O0.0441g，F(xiàn)eNH4(SO4)2·12H2O0.0543g分別于燒杯中，用蒸餾水定容至50mL，得Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的標(biāo)準(zhǔn)溶液均為2.25×10-3mol/L。2.2.2Fe（Ⅱ）的測定和Fe（Ⅲ）的測定（1）在25mL比色管中，依次加入1mL2.25×10-3mol/LFe(Ⅱ)、4mL0.25%鄰菲啰啉，用1mol/L高氯酸定容并搖勻，以試劑空白為參比，在510nm處測定吸光度；（2）在25mL比色管中，依次加入0.5mL2.25×10-3mol/LFe(Ⅲ)、4mL0.25%鄰菲啰啉、2mL100g/L的鹽酸羥銨，用1mol/L高氯酸定容并搖勻，在510nm處測定全鐵的吸光度。通過差減法計(jì)算兩種形態(tài)鐵的含量。3結(jié)果與討論3.1Fe(Ⅱ)提取條件的優(yōu)化3.1.1提取劑種類的選擇稱取正常的果樹上層土20g于7個(gè)100mL燒杯中，依次加入下列體系溶液50mL后超聲2h，靜止3h。取上層清液用0.45μm濾膜過濾。移取5mL按實(shí)驗(yàn)方法顯色，以1mol/L的高氯酸溶液作為參比，結(jié)果如表1所示：表1不同提取劑提取效果的比較提取劑蒸餾水硫酸/mol·L-1鹽酸/mol·L-1醋酸與醋酸鈉緩沖溶液體系醋酸鈉緩沖體系+鄰菲啰啉/0.25%高氯酸/1mol·L-1mol/L高氯酸+鄰菲啰啉/0.25%吸光度0.0040.0040.0030.1850.0150.2440.011由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，與傳統(tǒng)的提取劑相比，以1mol/L高氯酸溶液提取土壤中Fe(Ⅱ)，并在高氯酸環(huán)境(pH≈0)中測得Fe(Ⅱ)-鄰菲啰啉配合物的吸光度最靈敏。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，以含有鄰菲啰啉的醋酸及醋酸鈉緩沖液和1mol/L高氯酸溶液提取時(shí)，提取液的顏色很淡。3.1.2高氯酸提取劑用量的選擇稱取正常的果樹上層土20g于100mL燒杯中，依次加入濃度為0.01、0.1、1、2mol/L的高氯酸溶液50mL后超聲2h，靜止3h。取上層清液用0.45μm濾膜過濾。移取5mL按實(shí)驗(yàn)方法顯色，以相應(yīng)提取劑濃度高氯酸溶液作為空白，以蒸餾水為參比，測其吸光度如表2:表2高氯酸濃度對吸光度的影響高氯酸/mol·L-10.010.112樣品-空白吸光度A0.000.0030.2420.152由測定結(jié)果所示，高氯酸濃度為1mol·L-1時(shí)所測定的吸光度值最大。3.2實(shí)驗(yàn)條件的選擇3.2.1最優(yōu)波長的選擇于25mL具塞比色管中，加入等體積(0.5mL)Fe(Ⅱ)及Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入4mL0.25%鄰菲啰啉，分別在1mol/L高氯酸體系中和HAc-NaAc緩沖體系中顯色，以試劑空白為參比。在470-530nm范圍掃描，所測得吸光度結(jié)果圖2表明：在1mol/L高氯酸體系中對光的吸收峰形、最大吸收峰(510nm)的強(qiáng)度與在HAc-NaAc緩沖體系均一致，同時(shí)Fe(Ⅲ)與鄰菲啰啉形成的配合物在波長為510nm處幾乎沒有吸收。且其顯色反應(yīng)的靈敏度等于在HAc-NaAc緩沖體系的靈敏度。圖2不同體系下吸光度曲線3.2.2鄰菲啰啉用量對顯色反應(yīng)的影響稱取正常的果樹上層土20g于100mL燒杯中，加入50mL1mol/L高氯酸溶液放置0.5h后，超聲2h，靜止3h。取上層清液用0.45μm濾膜過濾。移取5mL按下列實(shí)驗(yàn)方法顯色，以蒸餾水為參比，結(jié)果如下:表3鄰菲啰啉用量對吸光度的影響體積V/mL00.512345吸光度A00.2030.2350.2370.2380.2420.239由圖可知：鄰菲啰啉用量在1—5mL時(shí)變化不大，并且在V=4mL時(shí)吸光度為最大值。3.2.3反應(yīng)時(shí)間對顯色反應(yīng)的影響移取0.5mL的Fe(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液和移取生長情況較好的蘋果樹的上層、下層提取液各5mL，于三支25mL的比色管中，加4mL鄰菲啰啉，用1mol/L高氯酸稀釋至25mL，每隔5min平行測定3個(gè)樣品及空白值，結(jié)果如表4所示表4反應(yīng)時(shí)間對顯色反應(yīng)的影響時(shí)間051015202530標(biāo)準(zhǔn)溶液的A0.3520.3450.3420.3450.3320.3120.296上層提取液的A0.2510.2460.2450.2350.2230.2010.128中層提取液的A0.1520.1530.1550.1580.1430.1230.093系列1標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液系列2上層土樣提取液系列3中層土樣提取液圖4反應(yīng)時(shí)間對顯色反應(yīng)的影響由結(jié)果可以看出：標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液和中層土壤提取液顯色的吸光度隨時(shí)間變化較慢，而上層土壤提取液顯色的吸光度則隨時(shí)間的變化較快。但3種樣品顯色時(shí)間在10min以內(nèi)時(shí)，顯色均較為穩(wěn)定，所以，實(shí)驗(yàn)選擇顯色10min中內(nèi)測定吸光度。3.3實(shí)際樣品分析3.3.1樣品的預(yù)處理土壤樣品在電熱鼓風(fēng)干燥箱風(fēng)干后，研磨過160目篩。稱取20.00g于100mL燒杯中，加入50mL1mol/L高氯酸溶液放置0.5h后，超聲2h，靜止3h。取上層清液用0.45μm濾膜過濾。3.3.2加標(biāo)回收試驗(yàn)所得結(jié)果如表5所示：表5樣品的回收率和精密度樣品含量/μg加入量/μg測得量/μg回收率/%RSD/%1183.181260.001434.8299.22.43249.51500.00525.9894.92.0135.4050.0054.2397.52.11由表5可知:土壤中Fe(Ⅱ)利用1mol/L高氯酸提取和在該體系下測定，測定的精密度和回收率都獲得了滿意的結(jié)果。3.3.3不同土壤中形態(tài)鐵的測定移取5mL樣品加4mL鄰菲啰啉溶液，用1mol/L，高氯酸溶液稀釋至10mL，在510nm處測定吸光度計(jì)算樣品中的Fe(Ⅱ)。移取0.5mL樣品加4mL鄰菲啰啉溶液，再加2mL鹽酸羥銨溶液，用1mol/L高氯酸溶液稀釋至100mL，在510nm處測定吸光度計(jì)算樣品中的全鐵。樣品分析結(jié)果如表6所示：表6不同土壤中形態(tài)鐵的測定土壤樣品PHFe（=2\*ROMANII）/μg·g-1Fe（=2\*ROMANII）總/μg·g-1Fe（=3\*ROMANIII）/μg·g-1正常果樹上層土7.4331.243662.794361.554中層土7.747.025723.014716.124有病果樹上層土8.1614.165380.978366.982中層土8.0812.324551.984539.653由表6分析可知，正常果樹下土壤近中性，其相應(yīng)上層土壤層中Fe(Ⅱ)含量31μg/g，滿足無失綠病2-32μg/g[16，17]的要求。有小葉病及失綠的樹下土壤近弱堿性，其相應(yīng)上層土壤層中Fe(Ⅱ)含量14μg/g遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常值。同時(shí)由實(shí)驗(yàn)表明，植物生長所需有效無機(jī)離子土壤上層遠(yuǎn)大于中層。4結(jié)論本文提出了在1mol/L高氯酸體系下，F(xiàn)e(Ⅱ)與鄰菲啰啉顯色反應(yīng)(ε510=1.1×104L/(mol·cm)的分光光度法。建立了一種新的提取和測定土壤中微量鐵的新方法。具有快速、靈敏、提取與測定體系一致的優(yōu)點(diǎn)。新建立的方法與傳統(tǒng)的方法相比，實(shí)現(xiàn)了提取體系和測定體系的一致性，且在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精密度方面均較好，結(jié)果令人滿意。但是由于時(shí)間的關(guān)系，對下層土壤并未作處理分析，可以在以后的實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)本次實(shí)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)胡一民.花卉門診[M],安徽.:26:29涂常青.分光光度法連續(xù)測定土壤中鐵和鈦的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(14):5962-5963.章藝.土壤中的鐵及植物鐵脅迫研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2004,16（2）：110-114劉二保.鐵形態(tài)分析