实验方案2.doc

材料与方法1.1实验材料1.1.1 实验蔬菜与土壤实验蔬菜为上海青，简称油菜，小白菜，上海青是十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种以叶片为产品的普通白菜的一个变种，原产中国。油菜种子购买于河北省三河市燕郊行宫菜市场。供试土壤取于华北科技学院花房，供试土壤为褐土，pH为7.61；含水率为52.29%；有机质含量为4.05%；金属锌的含量为59.59mg/kg;金属铜的含量为 mg/kg。1.1.2试剂与仪器高氯酸，优级纯，500mL1瓶装，金鹿化工有限公司（原桃浦化工厂生产）。高氟酸，分析纯，500mL1瓶装，北京化工生产（北京北化精细化学品有限责任公司）。盐酸，分析纯，500mL1瓶装，北京化工生产（北京北化精细化学品有限责任公司）。硝酸，高纯试剂，500mL1瓶装，硝酸含量65%-68%，其他符合高纯试剂指标，天津市福晨化学试剂厂。硝酸锌，500g，分子量为297.49，含量不少于99.0%，pH（50g/L）3.5，杂质最高含量（指标以%计）：澄清度实验，合格；水不溶物，0.005；氟化物（cl），0.001；硫酸物，0.002；铁（Fe），0.0003；铅（Pb），0.005；硫化铵不沉淀物（以硫酸盐计），0.01.符合GB/T667-1995，氧化剂XK13-201-00116。硝酸铜，500g，分子量(无水) 187.57 g/mol；(三水) 241.60 g/mol；(2.5水) 232.59 g mol-1。原子吸收分光光度计，GGX-600型，北京科创海光仪器有限公司。电子天平，FA1104N，上海精密科学仪器有限公司。数字pH计，PHS-2F，上海精密科学仪器有限公司。锌空心阴极灯，北京有色金属研究总院。可调式电热板，北京市永光医疗仪器厂。高温电炉，MHS-4-10，中国吴江煤矿电气厂苏州。1.2盆栽试验方法1.2.1浇灌水浓度的确定通过查阅相关文献得知，作物发生锌中毒有效锌临界浓度为640mg/kg，作物发生铜中毒有效铜浓度为500mg/kg，而试验中种植油菜花盆中土的质量是2.5kg，由此可以确定浇灌的硝酸锌浓度分别为： 1.14g/L、2.28g/L、3.43g/L、4.57g/L；硝酸铜浓度分别为： 0.73g/L、1.46g/L、2.19g/L、2.93g/L。其混合液（硝酸锌溶液和硝酸铜溶液各配置50mL）分十次进行浇灌，每次分别为100mL。换成盆中锌的浓度为：100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg；盆中铜的浓度为：100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg。由于实验土壤来自花房的种植土，土壤肥沃，所以浇灌水用蒸馏水与硝酸锌、硝酸铜来配置，不添加其他任何化学成分。1.2.1盆栽试验本实验在华北科技学院求是楼的院子内进行，院子四面有房子，中央宽阔，光照充足，有自然风吹拂，我们将花盆放置在院子内，使油菜完全在自然环境中生长。 采用含有重金属铜和锌的溶液对盆栽蔬菜进行浇灌，研究在土壤的理化性质及光照、温度等环境因素基本稳定不变的条件下，对盆栽油菜浇灌含有不同浓度重金属铜和锌的溶液，研究溶液中铜和锌的浓度与土壤中铜和锌的滞留量，油菜对铜和锌的蓄积量和富集率的关系。实验根据确定的铜锌浓度设置为八组实验，每组平行三组，共种植二十四盆油菜，每组浇灌一组配好的铜锌溶液。试验采用每盆装土为2.5kg的花盆。4月14日播种，一星期以后定苗，每盆中留三株油菜。5月4日开始，每盆每次分别浇灌100mL溶液，每天浇灌一次，共浇灌10天，5月14号浇灌完。蔬菜生长期间随气候变化的缺水量，采用蒸馏水，补水量不形成外渗，减少土壤中铜锌的流失。5月18号开始采集盆中的土样和油菜对其进行消解。浇灌硝酸锌和硝酸铜溶液的溶度 (单位：g/L)处理编号硝酸锌浓度硝酸铜浓度10021.142.9331.142.1941.141.4651.140.7360.732.2870.733.4380.734.57分析测试方法2.1火焰原子吸收法火焰原子吸收分光光度法是根据某元素的基态原子对该元素的特征谱线产生选择性吸收来进行测定的分析方法。将试样喷入火焰，被测元素的化合物在火焰中离解形成原子蒸气，由锐线光源（空心阴极灯）发射的某元素的特征谱线光辐射通过原子蒸气层时，该元素的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。在一定条件下特征谱线光强的变化与试样中被测元素的溶度成比例。通过对自由基态原子对选用吸收线吸光度的测量，确定试样中该元素的溶度。2.1.1仪器工作条件此实验采用空气乙炔火焰，这是应用最广泛的一种火焰。最高温度为2300，能用以测定35种以上的元素。原子吸收分光光度分析中，测定条件的选择，对测定的灵敏度、准确度和干扰情况等有很大的影响。我们通过灵敏度实验确定最佳仪器工作条件见下表。仪器工作参数元素波长选择(nm)灯电流(mA)副高压(mv)光谱带宽(nm)空气流量(L/min)乙炔流量(L/min)乙炔压力(MPa)灯头高度(mm)Zn213.8Cu324.82.1.2工作标准曲线的绘制（1）锌标准溶液的配置：准确称取2.2884g硝酸锌，溶于1000mL容量瓶中，此溶液每毫升相当于0.50mg锌，即0.50mg/mL。 铜标准溶液的配置：准确称取2.9308g硝酸铜，溶于1000mL容量瓶中，此溶液每毫升相当于1.0mg铜，即1.0mg/mL。(2)锌标准使用液的配置：移取10.00mL锌标准溶液置于50mL容量瓶中，以0.1mol/L盐酸稀释至刻度，此溶液每毫升相当于100.0g锌。 铜标准使用液的配置：移取10.0mL铜标准溶液，置于100mL容量瓶，用0.5%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，如此多次稀释至每毫升相当于1.0g铜。（3）锌工作标准曲线的绘制：移取0mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL锌使用液，分别置于50mL容量瓶中，以1mol/L盐酸稀释至刻度，混匀。各容量瓶中每毫克分别相当于0.0g、0.2g、0.40g、0.8g、1.6g锌。测其吸光度，见下表，绘制工作曲线。 铜工作标准曲线的绘制：移取0mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、6.0mL、8.0mL、10.0mL 1.0g/mL铜标准使用液，分别置于10mL容量瓶中，用0.5%硝酸稀释至刻度，混匀。容量瓶中每毫升分别相当于0.0g、0.10g、0.20g、0.40g、0.60g、0.80g、1.00g铜。将处理后的样液、试剂空白液和各容量瓶中铜标准液分别导入调至最佳条件的火焰原子化器进行测定。吸光度见下表，绘制工作曲线。锌工作曲线序号标准溶度（g/mL）强度（Abs）测量溶度（g/mL）偏差10.000020.200030.400040.800051.6000铜工作曲线序号标准溶度（g/mL）强度（Abs）测量溶度（g/mL）偏差10.000020.100030.200040.400050.600060.800071.00002.1.3方法的精密度精密度是指用一特定的分析程序在受控条件下重复分析均一样品所测定值的一致程度，它反映分析方法或测量系统所存在随机误差的大小。精密度反映测量结果的重现性，根据误差理论，标准偏差能较好的反映测量过程的精密度。因此原子吸收分析的精密度是用标准偏差来衡量的。精密度按下式进行计算：RSD=S/A100%式中：S 测定的标准偏差；A 平均吸光度值。分别吸取锌的标准溶液0.2g/mL和0.4g/mL；铜的标准溶液重复进行11次测定，可得RSD分别为 和 ，数据汇总便如下。方法精密度检测原始数据Zn溶液溶度：0.2g/mLZn溶液溶度：0.4g/mLCu溶液溶度：0.2g/mLCu溶液溶度：0.4g/mL序号吸光度序号吸光度序号吸光度序号吸光度RSD1RSD1RSD1RSD1RSD2RSD2RSD2RSD2RSD3RSD3RSD3RSD3RSD4RSD4RSD4RSD4RSD5RSD5RSD5RSD5RSD6RSD6RSD6RSD6RSD7RSD7RSD7RSD7RSD8RSD8RSD8RSD8RSD9RSD9RSD9RSD9RSD10RSD10RSD10RSD10RSD11RSD11RSD11RSD11吸光度平均值=吸光度平均值=吸光度平均值=吸光度平均值=标准偏差=标准偏差=标准偏差=标准偏差=精密度（RSD）=精密度（RSD）=精密度（RSD）=精密度（RSD）=2.1.4方法的检出限元素额检出限是仪器的一个重要指标，它指吸收信号相当于三倍噪声中所对应的元素溶度。检出限考虑到了噪声的影响，并明确的指出了测定的可靠程度。由此可见，降低噪声，提高测定精密度是改善检测极限的有效途径。因此对于一定的仪器。合理的选择分析，诸如选择合适的灯电流，调节合适的检测系统的增益，保证供气的稳定等，都可以降低噪声水平。检出限可按下式进行计算：CI=3sC/A式中：C 特征浓度测试液溶度，g/mL；A 特征浓度测定平均吸光度值； S 空白溶液进行20次测定的标准偏差。对锌标准溶液浓度为0.2g/mL进行了3次测定，对空白溶液进行了20次测定，得到锌的检出限为 g/mL。数据汇总表如下。对铜标准溶液浓度为0.2g/mL进行了3次测定，对空白溶液进行了20次测定，得到铜的检出限为 g/mL。数据汇总表如下。锌方法检出限测定数据表样品标识吸光度样品标识吸光度Std1Blank10Std2Blank11Std3Blank12Blank1Blank13Blank2Blank14Blank3Blank15Blank4Blank16Blank5Blank17Blank6Blank18Blank7Blank19Blank8Blank20Blank9标准浓度：标准溶液平均值：检出限空白溶液标准偏差：铜方法检出限测定数据表样品标识吸光度样品标识吸光度Std1Blank10Std2Blank11Std3Blank12Blank1Blank13Blank2Blank14Blank3Blank15Blank4Blank16Blank5Blank17Blank6Blank18Blank7Blank19Blank8Blank20Blank9标准浓度：标准溶液平均值：检出限空白溶液标准偏差：2.1.5方法的特征浓度所谓特征浓度就是产生0.0044吸光度所需要的浓度，这个浓度具体体现仪器的灵敏度。具体算法：S=0.0044C/A式中：C 测试溶液的浓度；A 测试溶液的吸光度。在仪器工作条件下选定锌的浓度分别为0.2g/mL、0.4g/mL、0.8g/mL、1.6g/mL，测定特征浓度，其特征浓度的平均值为 g/mL，测定结果如下表。锌特征浓度检测报告Zn标准溶液浓度（g/mL）序号空白吸光度标准吸光度吸光度平均值特征浓度（g/mL）0.2g/mL0.4g/mL0.8g/mL1.6g/mL特征浓度平均值：在仪器工作条件下选定铜的浓度分别为0.10g/mL、0.20gg/mL、0.40g/mL、0.60g/mL、0.80gg/mL、1.00gg/mL，测定特征浓度，其特征浓度的平均值为 g/mL，测定结果如下表。铜特征浓度检测报告Cu标准溶液浓度（g/mL）序号空白吸光度标准吸光度吸光度平均值特征浓度（g/mL）0.1g/mL0.2g/mL0.4g/mL0.6g/mL0.8g/mL1.0g/mL特征浓度平均值：2.1.6回收率实验2.2土壤pH值测定称取通过1mm孔径筛子的风干土25g，放入50mL烧杯中，加入蒸馏水25mL，用玻璃棒搅拌一分钟，使土壤充分散开，放置半小时，此时避免空气中有氨或挥发性酸的影响，然后用酸度计测定，具体操作方法如下：1. 接通电源，开启电源开关，预热15分钟；2. 将开关打到pH档；3. 将斜率顺时针打到底；4. 用温度计测出待测液的温度，将温度旋钮调至此温度；5. 将电极放入pH6.86的缓冲溶液中，调定位旋钮，使仪器显示6.86；6. 将电极冲洗干净后，再放入pH为9.18的缓冲溶液中，调斜率使仪器显示9.18；7. 如此重复直至仪器显示相应得pH较稳定为止；8. 将洗干净的电极放入待测溶液中，仪器即显示待测液的pH值，待显示数字稳定时读数即可。此值为待测液的pH值，其测量值见下表供试土壤的pH值测量结果序号124平均值土壤pH值2.3土壤水分的测定用天平称取适量的风干土样，置于已恒重的铝盒中。对于新鲜土样，用天平称取适量土样，放于已恒重的铝盒中。将称好的风干土样和新鲜土样放入烘箱内，于1052烘至恒重，按以下两式计算含水量：水分含量（分析基）%=（m1-m2）/（m1-m0）100水分含量（烘干基）%=（m1-m2）/（m2-m0）100式中：m0烘干至恒重的空铝盒质量，g； m1铝盒及土样烘干前的质量，g； m2铝盒及土样烘至恒重时的重量，g。经测试得出供试土壤的含水率为57.29%。2.4土壤中有机质的测定1. 准确称取通过1mm筛孔的风干土样500g，倒入150mL三角瓶中，加入0.8000mol/L（1/6K2Cr2O7）5.00mg，再用注射器注入5mL浓硝酸，小心摇匀，管口放一个漏斗，以冷凝蒸出的水汽。2. 先将恒温箱的温度升至185，然后将待测样品放入恒温箱中加热，让溶液在170180条件下沸腾5min。3. 取出三角瓶，待其冷却后用蒸馏水冲洗小漏斗和三角瓶内壁，冲洗液的总体积应控制在50mL左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1mol/LFeSO4滴定溶液先由黄变绿，再突变到红棕色时即为滴定终点（要求滴定终点时溶液中H2SO4的浓度为11.5mol/L）。4. 测定每批样品时，以灼烧过的土样代替土样做两个空白试验。经测量后得出供试土壤的有机质含量为 。2.5土壤中总锌和总铜的测定2.5.1总锌称取0.20000.5000g土样于25mL聚四氟乙烯坩埚中，用少许水润湿，加入10mLHCl，在电热板上加入消解2h，然后加入15mLHClO4，继续加热至溶解物剩余约5mL时，再加入5mLHF并加热分解除去硅化合物，最后加入5mLHClO4加热至消解物呈淡黄色时，打开盖，蒸至近干。取下冷却，加入（1+5）HNO3，1mL微热溶解残渣，移入50mL容量瓶，定容。同时进行全程试剂空白试验。按绘制标准曲线条件测定试样溶液的吸光度，扣除全程空白吸光度，从标准曲线上查得并计算锌含量：锌（mg/kg）=式中： m从标准线上查得锌含量，g； V样品处理液的总