微波消解-離子色譜法測定土壤中的常見堿金屬和堿土金屬【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　微波消解-離子色譜法測定土壤中的常見堿金屬和堿土金屬</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要：通過比較超聲萃取、微波輔助萃取、

3、微波消解等對土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的提取效率，優(yōu)化土壤微波消解條件，建立了測定土壤中鈉、鉀、鎂、鈣等元素的微波消解-離子色譜法。結(jié)果顯示，微波消解較超聲萃取及微波輔助萃取提取土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的效率高，微波消解-離子色譜法測定土壤中鈉、鉀、鎂、鈣精密度（n=6，RSD＜2.6%）好、準(zhǔn)確度（回收率）高。結(jié)論：微波消解-離子色譜法可一次性同時測定土壤中鈉、鉀、鎂、鈣等元素，具有方便、快速，結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點。</p><

4、;p>　　關(guān)鍵詞：堿金屬；堿土金屬；離子色譜；微波消解；超聲萃取；微波輔助萃取</p><p>　　Determination of alkaline metal and alkaline-earth metal in soils by microwave digestion and ion chromatography</p><p>　　Abstract：Developed a

5、microwave digestion-ion chromatography method of determination of sodium, potassium, magnesium, calcium in soil samples, which based on comparison the extraction efficiency of ultrasonic extraction, microwave-assisted ex

6、traction and microwave digestion, and optimization the conditions of microwave digestion of soil samples. The results showed that, compared with ultrasonic extraction and microwave-assisted extraction, the microwave dige

7、stion method was good in extraction eff</p><p>　　Keywords：alkaline metal, alkaline-earth metal, ion chromatography, microwave digestion, ultrasonic extraction, microwave-assisted extraction</p><p&

8、gt;<b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：I</b></p><p>　　Abstract.II</p><p><b>　　1.1 前言1</b></p><p>　　1.2 樣品前處理技術(shù)研究進展1</p><p>　

9、　1.2.1 膜處理法2</p><p>　　1.2.2 固相萃取法2</p><p>　　1.2.3 溶劑萃取3</p><p>　　1.2.4 超臨界流體萃取3</p><p>　　1.2.5 固體樣品預(yù)處理方法3</p><p>　　1.3 離子色譜法在環(huán)境中的應(yīng)用4</p><p

10、>　　1.3.1 大氣監(jiān)測應(yīng)用4</p><p>　　1.3.2 水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用5</p><p>　　1.3.3 土壤與生物體污染物監(jiān)測6</p><p>　　1.3.4 其它應(yīng)用7</p><p>　　1.4 本課題研究的意義和目標(biāo)8</p><p>　　1.4.1 意義8</p>&

11、lt;p>　　1.4.2 目標(biāo)8</p><p><b>　　2 實驗部分9</b></p><p>　　2.1 儀器、試劑與材料9</p><p>　　2.1.1 儀器設(shè)備9</p><p>　　2.1.2 試劑與材料9</p><p>　　2.2 樣品前處理9</p&g

12、t;<p>　　2.3 離子色譜分析條件10</p><p>　　2.4 結(jié)果與討論10</p><p>　　2.4.1 微波消解條件的選擇10</p><p>　　2.4.2 離子色譜分析條件的選擇11</p><p>　　2.4.3 微波消解與超聲萃取及微波輔助萃取的比較12</p><p>

13、;　　2.4.4 方法學(xué)考察15</p><p><b>　　3 結(jié)論17</b></p><p><b>　　4 參考文獻(xiàn)19</b></p><p>　　5 致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>

14、<b>　　1.1 前言</b></p><p>　　隨著工業(yè)活動的加劇，人類對自然土壤的污染也日益嚴(yán)重，而對土壤的污染評價依賴于對其化學(xué)成分的研究和分析[1]。堿金屬鉀、鈉及堿土金屬鈣、鎂是土壤中的常量元素。其中鉀、鈣、鎂是植物生長所必需的三大營養(yǎng)元素，少量鈉對植物生長是必要的，但過量則對植物有害【2】。因此，測定土壤中鉀、鈉、鈣、鎂等元素的含量對于了解土壤肥力、評價土壤環(huán)境質(zhì)量、預(yù)測污染

15、趨勢、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障地區(qū)居民身體健康具有重要作用。</p><p>　　目前，土壤中鉀、鈉、鈣、鎂的測定一般多采用原子吸收光度法、火焰光度法等。但這些方法存在耗時、儀器昂貴等缺點。前人應(yīng)用離子色譜法測定土壤中的鉀、鈉、鈣、鎂，多采用浸提、超聲萃取、固相萃取等前處理方法【3】，這些方法處理得到的僅是游離態(tài)離子，難以充分反映土壤中鉀、鈉、鈣、鎂等元素的確切含量。微波消解是近年來發(fā)展起來的一種樣品前處理技術(shù)，它具有

16、樣品分解迅速、完全，揮發(fā)性元素?fù)p失小，試劑消耗少，空白低等顯著特點，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、化工、生物醫(yī)學(xué)及藥物分析等領(lǐng)域【4】。本實驗先采用微波消解處理土壤，使其中的鉀鈉鈣鎂成為離子態(tài)，然后用離子色譜法進行檢測，建立的方法方便、快速，可一次性同時檢測土壤中的鉀、鈉、鈣、鎂四種元素。</p><p>　　1.2 樣品前處理技術(shù)研究進展</p><p>　　對于離子色譜應(yīng)用時的前處理方法目

17、前有以下幾種方法：膜處理法、固相萃取法、溶劑萃取、超臨界流體萃取、固體樣品預(yù)處理方法。</p><p>　　1.2.1 膜處理法</p><p>　　濾膜過濾樣品是離子色譜分析最通用的水溶液樣品預(yù)處理方法，該方法只能去除顆粒態(tài)不溶性物質(zhì)，一般通過0.45或0．22岬微孔濾膜過濾后直接進樣。需要在線樣品處理，或者將該方法用于儀器管路中，必須采用砂芯濾片。</p><p&g

18、t;　　濾膜過濾樣品時需注意：(1)極小顆?；蛴袡C大分子可溶性化合物和金屬水溶性離子，能夠進入色譜柱干擾樣品的測定并玷污色譜柱；(2)濾膜或砂芯最好是為離子色譜分析所特別設(shè)計的，否則濾膜或砂芯中的無機陰、陽離子會產(chǎn)生干擾。測定時最好用二次去離子水對濾膜進行多次洗滌，并進行空白背景扣除。</p><p>　　由于濾膜處理法的局限性，超過濾、滲析、電滲析在離子色譜中開始得到應(yīng)用。超過濾實際上是減壓過濾，一般用于大分子

19、和不溶物的分離；滲析是一個濃度平衡過程，離子通過離子交換膜由濃度高的一方向濃度低的一方擴散，這樣某些離子可通過膜選擇性地從樣品中除去或加入到樣品中；電滲析是一個特殊的滲析過程，這種過程通過一個外部電場提高了滲析效率，該法與其它的膜處理方法相比，有一定的選擇性，因此不僅可以有效去除顆粒物、有機污染物，而且也可以去除重金屬離子的污染物。是處理復(fù)雜基體樣品最有效的方法之一。</p><p>　　1.2.2 固相萃取法&

20、lt;/p><p>　　固相萃取是國內(nèi)離子色譜樣品預(yù)處理應(yīng)用最廣泛的一種方法，對不同的溶液中的污染物，可以分別利用反相、離子交換、螯合樹脂等多種手段進行，從而萃取手段也可以利用常規(guī)的固相萃取法和固相微萃取法，但固相微萃取法一般是利用了在液相色譜上樣品濃縮和去除基體干擾的反過程，因此固相微萃取法用于離子色譜中更為方便，而且一個固相微萃取柱可以多次使用。</p><p>　　1.2.3 溶劑萃取&

21、lt;/p><p>　　溶劑萃取是一個傳統(tǒng)的富集和分離技術(shù)。盡管它有毒性大、費用高等一些缺點，但用在某些場合還是有意義的。</p><p>　　1.2.4 超臨界流體萃取</p><p>　　利用超臨界流體作溶劑的萃取過程稱為超臨界流體萃取，這是近年來分離科學(xué)中熱門的新技術(shù)。超臨界流體粘度近似氣體，密度近似液體，擴散性介于氣液之間，對物質(zhì)有較強的萃取能力。與傳統(tǒng)的萃取方

22、法相比，樣品的制備時間大大縮短，萃取可在幾分鐘內(nèi)完成，回收率高，所需有機溶劑極少，可通過改變壓力和溫度對溶劑強度進行控制，從而進行選擇性萃取。</p><p>　　1.2.5 固體樣品預(yù)處理方法</p><p>　　1.2.5.1 分解處理法</p><p>　　無論是膜處理法還是固相萃取法，只能用于溶液樣品的處理。對于固體樣品，首先需要將樣品轉(zhuǎn)化為溶液，然后再進

23、行分析。因此，除了個別情況對樣品浸出后，再進行測定外，大部分情況，是將固體樣品分解，把固體樣品的非金屬元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸(由于金屬離子有比較多的分析方法，固體樣品一般情況下用于測定非金屬元素)，然后再用離子色譜方法進行測定。氧瓶或氧彈燃燒法是最簡便的樣品處理方法。紫外光具有強氧化性，可以用于消解復(fù)雜樣品基體中的有機物，從而測定其中的金屬和非金屬元素，是消解有機化合物最有效的方法之一。</p><p>　　1.2.

24、5.2 浸出法</p><p>　　對于固定樣品，有時并不一定是測定非金屬的總含量，而是需要測定特定陰、陽離子的水的溶出形態(tài)，或者在一定條件下的形態(tài)特征，這就需要選擇合適的浸出方法，即不破壞樣品中的離子形態(tài)，又能夠得到高的回收率。為了加速浸取的方法，可以通過振蕩、超聲等方式，而浸取液除了水以外，也可以用適量的酸、堿、鹽或緩沖溶液以提高浸取的效率。此法為普通水浸法。對于固體樣品中氟化物的測定，可將待測樣品及硫酸加入

25、蒸餾瓶加熱至170℃～190℃，收集餾分。經(jīng)三個蒸餾和餾分收集，三次餾分分別測定并加和即可得到樣品中氟化物的含量，稱為直接蒸餾法【1】。</p><p>　　1.3 離子色譜法在環(huán)境中的應(yīng)用</p><p>　　1.3.1 大氣監(jiān)測應(yīng)用</p><p>　　傳統(tǒng)的工作場所空氣中有毒物質(zhì)的分析方法主要有分光光度法和原子光譜法等，如今絕大多數(shù)都采用離子色譜法．原因是離子

26、色譜法具有操作簡便、靈敏快速、精密度高、抗干擾能力強、分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點[5]．在大氣監(jiān)-測中，離子色譜法可檢測的離子或分子有：F-，Cl-，Br-，SO2，C02，N0x，CN2，S-2，NH4+甲醛等，其中S02和NOx是最經(jīng)常的檢測項目．離子色譜法的操作方法是先俘獲樣品于堿性溶液中，再作進一步的處理[6]．Tsai等用離子色譜的方法對大氣溶膠中分子量低的二羧酸進行了分析并取得了較好的效果[7]．譚建榮等對廣州某國營化工廠空氣

27、進行采樣，采用TINEBASE一2500離子色譜和ED50電化學(xué)檢測器，用離子色譜法測出S02的含量，并與傳統(tǒng)的甲醛緩沖液一鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法進行比較，充分顯示了離子色譜法的優(yōu)越性[8]。熊開生等人采用美國LACHAT公司生產(chǎn)的IC5000型離子色譜儀，用離子色譜法測定了民用建筑室內(nèi)環(huán)境空氣中的氨，測得的結(jié)果與分光光度法比較，其靈敏度可以提高10倍以上，且重現(xiàn)性更好，測量速度更快，在未來民用建筑室內(nèi)環(huán)境檢測，具有良好應(yīng)用前景[9]

28、?？諝庵新?lt;/p><p>　　1.3.2 水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用</p><p>　　氟離子、氛離子、硝酸根、硫酸根等陰離子是水環(huán)境樣品的重要監(jiān)測項目。如氟離子是人體必需的微量元素，缺氟易患齲齒病，但如長期飲用含氟高于1 mg/L的水，則易患斑齒病，如水中含氟量高于4 mg/L，則易導(dǎo)致氟骨病。氛在人類生存活動中具有很重要的生理作用和工業(yè)用途。若飲水中氯離子含量達(dá)250mg/L相應(yīng)陽離子為鈉時，會

29、感覺到咸味;水中氧離子過高，會損害金屬管道和建筑物，并妨礙植物生長。硝酸鹽是有氧環(huán)境中，各種形態(tài)含氮化合物中最穩(wěn)定的氮化合物。人體攝入硝酸鹽后，經(jīng)腸道中微生物作用轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽而出現(xiàn)毒性作用。水中硫酸鹽少量對人體健康無影響，但超過250mg/L則會有致瀉作用。上述陰離子均有其相應(yīng)的化學(xué)測定方法，但共同的不足是操作復(fù)雜，效率較低且存在不同程度的環(huán)境污染。而應(yīng)用離子色譜法進行測定，則具備了很大的優(yōu)越性，并進行了大量實際樣品的分析，取得了滿意

30、的測定結(jié)果。</p><p>　　所以，近年來離子色譜法已廣泛應(yīng)用于飲用水、地面水、工業(yè)廢水、生活用水和海水等樣品的分析。美國公共衛(wèi)生協(xié)會等編寫的《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》一書，已將離子色譜法作為測定水和廢水中Br、Cl一、F一、SO3-、SO4-、NO2-、NO3-等的標(biāo)準(zhǔn)方法。 經(jīng)典的濕化學(xué)分析法只能用不同的方法單個測定上述陰離子，并且靈敏度低，干擾多，步驟冗長。采用離子色譜法在1臺儀器上，一次進樣可同時測定上

31、述離子，而且不用有毒試劑，不會對環(huán)境造成二次污染。樣品一般只需過濾和稀釋的簡單前處理步驟。離子色譜法與傳統(tǒng)的濕化學(xué)法相比，測試分析中樣品只需經(jīng)過濾和稀釋等簡單前處理，一次進樣可同時測定多種陰離子或陽離子。方法的最低檢出限一般為毫克/升級，若采取富集方法可達(dá)到微克/升級，并且有較高的準(zhǔn)確度，相對誤差均小于5％[12]。氟化物、氯化物、亞硝酸鹽氮、硫酸鹽等均為水質(zhì)常規(guī)檢測項目，通常采用化學(xué)法分析，耗費時間長，化學(xué)試劑用量大，操作煩瑣。田偉、

32、張瑛等[13-15]釘利用離子色譜法一次進樣同時測定上述幾種化合物。該方法線性范圍寬，靈敏、準(zhǔn)確且所需試劑少，操作簡便。Gros等離子色譜的方法分析了海水和鹽溶液的離子組成，并研</p><p>　　1.3.3 土壤與生物體污染物監(jiān)測</p><p>　　在研究分析土壤中污染物和動植物樣品時，只需對土壤和動植物樣品進行預(yù)處理。分析它們的提取液或消解液即可得到污染物在樣品中的含量。并由此了解

33、污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，進而掌握污染物對生態(tài)環(huán)境影響等問題，土壤中包括：N03-，P053-，SO42-，Na+，K+，NH4+，Ca2+，Mg2+．生物體中包括：F-， Cl-，N0-，P043-，N03-，SO42-．等離子色譜的最新應(yīng)用主要是以解決傳統(tǒng)GC和HPLC所無法解決的分析難主，其特征是可電離、無(或弱)紫外吸收的化合物．隨著離子色譜固定相水平的提高，檢測技術(shù)的完善，離子色譜已經(jīng)應(yīng)用于：1)生物可電解物質(zhì)；2)糖類和

34、氨基酸，3)維生素和抗生素；4)蛋白質(zhì)和多肽[6,19]明等物質(zhì)的檢測．隨著環(huán)境科學(xué)研究的迅速發(fā)展，離子色譜作為新發(fā)展的一種液體色譜技術(shù)，在環(huán)境分析測試中的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。</p><p>　　1.3.4 其它應(yīng)用</p><p>　　在礦山的開采過程中，由于黃鐵礦等含硫礦物的氧化，從而產(chǎn)生有褐色沉淀物的酸性礦井水。由于酸性礦井水的pH較低，化學(xué)組成復(fù)雜，通常含有高濃度的陰離子，

35、Fe，Al和其它有害微量元素，而遷移性較強的有害元素對礦山周圍的生物和人類產(chǎn)生潛在影響。因此，非常有必要對礦樣、礦區(qū)的水樣、尾礦、淋濾液等進行浸出毒性測定、有害元素遷移特性研究有害元 素的價態(tài)分析，離子色譜在這些方面可發(fā)揮其巨大的作用[20-23]。查明天然流體的化學(xué)組成是研究流體地球化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)。離子色譜可對礦物包裹體壓碎一浸取液中的短鏈羧酸進行分析確定，為研究水熱成礦流體短鏈羧酸地球化學(xué)提供實驗手段[24] 。</p>

36、;<p>　　Shotyk等【25】用整合離子色譜法測定了珊瑚骨架中的鎬、鈷、銅、鐵、錳、鎳和鋅，方法采用Dionex Merpac OC-1 整合濃縮柱預(yù)處理樣品，以HNO3和乙酸胺為流動相，再采用第二根濃縮柱 Dionex TMC-1，以HNO3為流動相進行淋洗，然后以Dionex IonPac CS一5為分析柱，在520 nm以紫外檢離子色譜法進行分析測定，Cd的最低檢出限為0.3 ng/g。屈蜂等【26】建立了以N

37、aOH為淋洗液，甲醇為有機改進劑，陰離子交換分離，用化學(xué)抑制型電導(dǎo)檢測，快速測定檸檬酸發(fā)酵液中有機酸和SO42-、PO43-, 的離子色譜新方法，方法簡單，靈敏度高，選擇性好，用于樣品的分析，結(jié)果令人滿意。在采集后24h內(nèi)完成分析。SO2和NOx是燃煤煙氣中排放量最多、危害性最大的2種氣體，在不同的條件下，它們經(jīng)不同的反應(yīng)歷程能形成一系列復(fù)雜的N—S化合物：羥胺二磺酸根、氨基二磺酸根、氨基三磺酸根、羥胺一磺酸根、氨基一磺酸根等，測定這些

38、復(fù)雜的氮硫化物對于防治酸雨和濕法煙道氣脫硫具有重要的研究價值。傅軍等 建立了復(fù)雜氮硫化物的離子色譜分析方法，該法在選定的色譜條件下能很好地分離多種高</p><p>　　1.4 本課題研究的意義和目標(biāo)</p><p><b>　　1.4.1 意義</b></p><p>　　對于Na、K、Mg和Ca在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化以及土壤中其含量的

39、變異研究一直是普遍關(guān)心的問題。對于土壤中Na、K、Mg和Ca的測定是科研工作的基礎(chǔ)。土壤樣品分析前處理是樣品分析誤差的1/3，因此樣品分析前處理方法是分析工作成功的關(guān)鍵。微波消解技術(shù)是一種利用微波輻射的內(nèi)加熱作用加快消解速度、提高消解效率的新型樣品前處理方法，微波消解技術(shù)能夠?qū)⑼寥?、礦石和污泥等傳統(tǒng)消解困難的樣品更快速地、更完全地分解，節(jié)省試劑消耗，無交叉污染，縮短樣品的前處理時間，而且在消化易揮發(fā)元素時損失量較少，避免了易揮發(fā)物質(zhì)的損

40、失和環(huán)境污染。近年來，微波消解技術(shù)在多種元素的分析方面已開始廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的灰化法不易得到澄清溶液，需過濾再測定使元素溶出不完全。微波輔助萃取法和超聲萃取法測定土壤中全Na、K、Mg和Ca，操作隨簡便但費時、費試劑且測定準(zhǔn)確度不高。</p><p><b>　　1.4.2 目標(biāo)</b></p><p>　　本實驗先采用微波消解處理土壤，使其中的鉀鈉鈣鎂成為離子態(tài)，然后

41、用離子色譜法進行檢測，建立的方法方便、快速，且可一次性同時檢測土壤中的鉀、鈉、鈣、鎂四種元素。</p><p><b>　　2 實驗部分</b></p><p>　　2.1 儀器、試劑與材料</p><p>　　2.1.1 儀器設(shè)備</p><p>　　ICS-90型離子色譜儀，CSRS-4mm型陽離子抑制器，IonPa

42、cCS12A（4×250mm）陽離子分析柱，IonPacCG12A(4×50mm)陽離子保護柱，RFC-30控制器（美國Dionex公司）；MARS型密閉式微波消解儀及智能溫控電加熱器（美國CEM公司）； UPWS型超純水器（杭州永潔達(dá)凈化科技有限公司）；SW30H型超聲儀（瑞士SONO SWISS公司）；AB204-S型電子分析天平（瑞士梅特勒-托利多公司）；SHZ-D（Ⅲ）型水循環(huán)式真空抽濾裝置（上?？婆d儀器有限

43、公司）。</p><p>　　2.1.2 試劑與材料</p><p>　　HNO3、HF、HClO4（優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；甲烷磺酸（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；K+、Na+、Ca2+、Mg2+標(biāo)準(zhǔn)儲備液500mg/L（國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；0.45μm微孔濾膜、0.22μm針筒過濾器、SPE-C18吸附樹脂柱（天津市富集科技有限公司）。</p>&l

44、t;p><b>　　2.2 樣品前處理</b></p><p>　　超聲萃?。簻?zhǔn)確稱取經(jīng)風(fēng)干、研磨并過100目篩的土壤樣品0.25g于50mL具塞比色管中，加25mL超純水室溫超聲40min，抽濾，定容到50mL，過0.22μm針筒過濾器及SPE-C18吸附樹脂柱（用前活化，活化方法：先用5mL甲醇，再用15mL超純水沖洗。），待測。</p><p>　　微波輔

45、助萃?。簻?zhǔn)確稱取經(jīng)風(fēng)干、研磨并過100目篩的土壤樣品0.25g于微波消解罐中，加入25mL超純水，于微波消解儀中加熱（升溫程序見表1），冷卻至室溫后，抽濾，定容到50mL，過0.22μm針筒過濾器及SPE-C18吸附樹脂柱（用前活化，活化方法：先用5mL甲醇，再用15mL超純水沖洗。），待測。</p><p>　　微波消解：準(zhǔn)確稱取經(jīng)風(fēng)干、研磨并過100目篩的土壤樣品0.25g于微波消解罐中，先加少量超純水溶解，

46、再加入5mLHNO3及5mLHF，于微波消解儀中消解（消解程序見表1），冷卻后，加5mLHClO4，于電熱板上175℃趕酸至粘稠狀，轉(zhuǎn)移至50mL具塞比色管并定容至刻度線，稀釋10倍后過0.22μm針筒過濾器，待測。</p><p>　　表1. 微波消解程序</p><p>　　Table1. Procedure of microwave digestion</p><

47、p>　　2.3 離子色譜分析條件</p><p>　　IonPacCS12A（4×250mm）陽離子分析柱，IonPacCG12A(4×50mm)陽離子保護柱；淋洗液：20mM甲烷磺酸；淋洗液流速：1.0mL/min；進樣量：25μL。</p><p><b>　　2.4 結(jié)果與討論</b></p><p>　　2.4

48、.1 微波消解條件的選擇</p><p>　　參考譚和平等[28]對土壤的消解酸體系及MARS型密閉式微波消解儀根據(jù)樣品類型及數(shù)量不同所推薦的升溫程序（見表1），本實驗比較了表2中兩種消解酸體系的消解效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在第一種消解酸體系下，土壤樣品不能夠完全消解成透明液體，而在第二種消解酸體系下，土壤樣品能夠消解成透明液體。另外，通過離子色譜法檢測兩種消解酸體系得到的鈉、鉀、鎂、鈣含量，發(fā)現(xiàn)第一種消解酸體系結(jié)果較第二

49、種消解酸體系低。因此，本文選擇了第二種消解酸體系。</p><p>　　表2. 微波消解酸體系</p><p>　　Table2. Acid condition of microwave digestion</p><p>　　2.4.2 離子色譜分析條件的選擇</p><p>　　本實驗選用IonPacCS12A（4×250mm）

50、陽離子分析柱，按照廠家推薦分析條件，即淋洗液：20mM甲烷磺酸；淋洗液流速：1.0mL/min；進樣量：25μL，對鈉、鉀、鎂、鈣的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進行分析，得到如圖1的色譜圖。從圖中可以看出，各離子間分離度較好，滿足分析要求。</p><p>　　圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖</p><p>　　Fig1. Chromatography of mixed standard solution<

51、;/p><p>　　2.4.3 微波消解與超聲萃取及微波輔助萃取的比較</p><p>　　按照1.2節(jié)樣品前處理方法，得到土壤樣品超聲萃取、微波輔助萃取及微波消解試液，按照1.3節(jié)離子色譜分析條件進行測定，色譜圖分別如圖2、圖3及圖4所示，土壤樣品中鈉、鉀、鈣、鎂含量，見表3。</p><p>　　圖2 超聲萃取土壤樣品色譜圖</p><p>

52、　　Fig2. Chromatography of soil sample dealt with ultrasonic extraction</p><p>　　圖3 微波輔助萃取土壤樣品色譜圖</p><p>　　Fig3. Chromatography of soil sample dealt with microwave-assisted extraction</p>

53、<p>　　圖4 微波消解土壤樣品色譜圖</p><p>　　Fig4. Chromatography of soil sample dealt with microwave digestion</p><p>　　表3. 土壤樣品微波消解與超聲萃取及微波輔助萃取的比較</p><p>　　Table3. Comparison of soil sample

54、s dealt with microwave digestion, ultrasonic extraction and microwave-assisted extraction, respectively</p><p>　　注：表中各元素含量單位為mg/g。</p><p>　　從表3數(shù)據(jù)可以看出三種不同前處理方法對于土壤中鈉、鉀、鎂、鈣提取效率的差別。超聲萃取和微波輔助萃取處理土壤樣

55、品，得到的是土壤中游離態(tài)的Na+、K+、Ca2+、Mg2+，提取效率有限且不能充分反映土壤中鈉、鉀、鈣、鎂等元素確切而真實的含量；微波消解是在密閉容器中對土壤樣品進行深層加熱，破壞樣品中目標(biāo)組分的初始形態(tài)，使其以無機離子最高或較高價態(tài)的形式萃取出來，分解速度快，分解完全，能夠較好地反映各元素的真實含量。</p><p>　　2.4.4 方法學(xué)考察</p><p>　　2.4.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲

56、線</p><p>　　用水稀釋鈉、鉀、鎂、鈣標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液配制成0.05、0.2、0.5、2.0、5.0mg/L 的鈉、鉀、鎂、鈣系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。進樣量25μL，用外標(biāo)法定量，以峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，由化學(xué)工作站統(tǒng)計出標(biāo)準(zhǔn)曲線?；貧w方程及相關(guān)系數(shù)見表4。</p><p>　　表4. 標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)</p><p>　　Table4.

57、Standard curve and correlation coefficient</p><p>　　2.4.4.2 精密度</p><p>　　0.5 mg/L的鈉、鉀、鎂、鈣混合標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定6次，測出方法的精密度見表5。</p><p><b>　　表5. 方法精密度</b></p><p>　　Table

58、5. Precision of the method</p><p>　　2.4.4.3 檢出限</p><p>　　根據(jù)D=3N×C÷H(其中，D為檢出限，N為基線噪音，C為檢測離子濃度，H為檢測離子峰高)，可以計算得到鈉、銨、鉀、鎂、鈣的檢出限，見表6。</p><p><b>　　表6. 檢出限</b></p&g

59、t;<p>　　Table6. Detection limit</p><p>　　2.4.4.4 準(zhǔn)確度實驗</p><p>　　2.4.4. 4.1 空白加標(biāo)</p><p>　　取超純水水樣品進行加標(biāo)回收實驗，結(jié)果如表7所示。</p><p>　　表7. 空白加標(biāo)實驗</p><p>　　Table

60、7. Spiked blank experiment</p><p>　　2.4.4.4.2土壤標(biāo)樣測試</p><p>　　取土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品按照1.2節(jié)微波消解前處理，按1.3節(jié)離子色譜分析條件進行測定，得到土壤標(biāo)樣中鈉、鉀、鎂、鈣含量如表8。</p><p>　　表8. 微波消解-離子色譜法測定土壤標(biāo)樣中鈉、鉀、鎂、鈣含量</p><p>

61、　　Table8. concentration of sodium, potassium, magnesium, calcium in standard sample of soil dealt with microwave digestion and determined by Ion chromatography</p><p>　　由表7及表8可見，離子色譜法測定鈉、鉀、鎂、鈣回收率良好，微波消解過程中，各

62、元素可能稍有損失，導(dǎo)致回收率稍微偏低，但基本滿足分析要求。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　（1）通過參考譚和平等[6]對土壤的消解酸體系及MARS型密閉式微波消解儀根據(jù)樣品類型及數(shù)量不同所推薦的升溫程序，優(yōu)化得到微波消解處理土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的酸體系及升溫程序，比較的結(jié)果顯示，本實驗得到的微波消解條件能夠較好地消解土壤。</

63、p><p>　?。?）通過比較超聲萃取、微波輔助萃取及微波消解對土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的提取效率，發(fā)現(xiàn)微波消解提取土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的效率明顯較超聲萃取和微波輔助萃取要高。說明微波消解是處理土壤中鈉、鉀、鎂、鈣的一種較好的前處理方法。</p><p>　　（3）微波消解-離子色譜法是測定土壤中鈉、鉀、鎂、鈣含量的一種較好的方法，它能夠一次性同時測定土壤中鈉、鉀、鎂、鈣，具有方便、快速、節(jié)約成本

64、及結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點。</p><p><b>　　4 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王丹，屈文軍，張小曳等. 離子色譜分析在黃土和粉塵研究中的應(yīng)用[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2005, 25(1):113-118.</p><p>　　[2] 中國環(huán)境監(jiān)測總站. 《土壤元素的近代分析方法》. 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 199

65、2.</p><p>　　[3] 宣棟梁. 固相萃取-離子色譜法測定土壤中游離態(tài)的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ [J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2007, 17(5): 825-826.</p><p>　　[4] 張磊, 王曉艷, 李波. 微波消解技術(shù)在金屬分析中的應(yīng)用[J]. 光譜實驗室, 2010, 27(3): 953-958.</p><p>　　[5]

66、 關(guān)曉彤, 于大偉, 李良等. 微波消解在環(huán)境樣品分析中的應(yīng)用[J]. 江蘇地質(zhì), 2008, 32(1): 55-59.</p><p>　　[6] 趙淑嵐，張?。x子色譜法在職業(yè)衛(wèi)生檢測工作中的應(yīng)用[J]. 中國職業(yè)醫(yī)學(xué)，2007，34：59-60. [7] 李亞男，王宇新．離子色譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測

67、中的應(yīng)用及預(yù)處理技術(shù)[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2005，30(4)：105-106. </p><p>　　[8] Tsai Y I．Hsieh L，Weng T，et a1．A novel method for determination of low molecular weight dicarboxylic acid

68、s in background atmospheric aerosol using ion chromatography[J]. Analytica Chimica Acta，2008，626(1)：78-88.</p><p>　　[9] 譚建榮，李紅．用離子色譜法測定工作場所中的二氧化硫[J]. 廣州醫(yī)藥，2008，39(3)：39-41.</p><p>　　[10] 熊開生，趙廣健

69、，陸全球，等．離子色譜法測定室內(nèi)環(huán)境空氣中氨的含量[J]. 現(xiàn)代儀器。2005(5)：37-8.</p><p>　　[11] 錢飛中，李應(yīng)群．離子色譜法測定環(huán)境空氣中氯化氫[J]. 現(xiàn)代科學(xué)儀器，2002(6)：16-17.</p><p>　　[12] 郭虹，雷凱，王凱，等．空氣中硫酸霧的離子色譜測定法[J]. 環(huán)境與健康，2007，24(12)：992-994.</p>

70、<p>　　[13] 袁莢賢．離子色譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，1997(6)：14-17.</p><p>　　[14] 田偉．楊元．離子色譜法測定水中五種無機陰離子化合物[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志，2002，12(2)：183-184.</p><p>　　[15] 張瑛，曹若明，孫潔，等．離子色譜法測定生活飲用水中的陰離子[J]. 預(yù)防醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)信

71、息，2004，10(3)：3l 5-316.</p><p>　　[16] 鐘志雄，杜達(dá)安．離子色譜法同時測定水樣氟氯溴硝酸鹽氯和硫酸根[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志，2000，10(1)：23-25.</p><p>　　[17] Gros N，Camoes M F，0liveira c，et al．Ionic composition of seawaters and derived sal

72、ine solutions determined by ion chromatography and its relation to other water quality parameters[J]. Journal of chromatography A，2008，1210(1)：92-98.</p><p>　　[18] 牟世芬．梁立娜．離子色譜的最新進展和幾個熱點應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代科學(xué)儀器，2006(1)

73、：35-38.</p><p>　　[19] 都原芳，吳英杰，何煉．離子色譜法測定環(huán)境水中陰離子[J]. 地質(zhì)與資源，2005，14(2)：149-51.</p><p>　　[20] 朱巖．離子色譜的最新進展[J]. 浙江科技學(xué)院學(xué)報，2003，11：109-113.</p><p>　　[21] 趙峰華，孫紅福，李文生．煤礦酸性礦井水有害元素的遷移特性[J].

74、煤炭學(xué)報，2007，32(3)：261</p><p>　　[22] 謝勇，劉曉宇．離子色譜法測定金礦樣中的二價金屬離子[J]. 石河子大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002，6(4)：26-30.</p><p>　　[23] 黃園英，劉芬，羅錫明等．用離子色譜法測定金礦區(qū)水樣中常規(guī)無機離子[J]. 黃金地質(zhì)，2002，8(2)：69-73. </p><p>　　[2

75、4] 羅錫明，趙立謙，徐步縣．離子色譜-氫化物發(fā)生一原子熒光法測定含金尾礦中砷[J]. 光譜學(xué)與光譜分析，2008，28(1)：206-211.</p><p>　　[25] 曾貽善．水熱成礦流體中的短鏈羧酸[J]．地學(xué)前緣,200l，8(4)：597-602.</p><p>　　[26] Shotyk W ．irnmenhauser~Potthast I．Determmation 0f

76、 Cd，Co，Cu，F(xiàn)e，Mn，Ni and Zn in Coral Skeletons by ChelationIon Chromatography[J].Chromatogr A，1995，706(1/2)：167-170.</p><p>　　[27] 屈峰 劉克納，牟世芬．離子色譜法同時測定檸檬酸發(fā)酵液中無機陰離子和有機酸[J]. 環(huán)境化學(xué) 1995,14(5):466-470</p>&l