土壤氟化物生物体有效态水溶液化学提取分析方法及其质量控制技术

刘畅

摘要：指出了土壤氟化物污染是国内外关注的重点问题，实验研究了土壤氟化物生物体有效态水溶液化学提取分析方法及其质量控制技术，以预测土壤中氟化物的可溶态浓度，评估土壤氟化物污染物对食物链污染的风险及植物毒性。

关键词：氟化物；有效态；化学提取；质控技术

中图分类号：X833

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）22004102

1 引言

随着对氟元素迁移和积累行为研究的深入，发现以全量氟化物评价土壤污染在实际应用中已显露出不足之处，而以“有效态”作为评价污染的强度指标能更好地反映土壤实际污染状况及其对植物的危害。土壤有效态氟化物是指土壤中易被植物吸收的部分氟化物，在氟化物污染研究中常被称为“可提取态”。土壤中氟化物的“有效态”或“有效量”是一个动态平衡的过程，不是某一种形态决定的。笔者在反复实验的基础上，对氟化物生物有效态水溶液提取法及其质量控制技术进行概述，旨在为其方法改进及相关研究提供依据。

2 实验

2.1 适用范围

本方法适用于各类土壤中氟化物的生物有效态的化学提取分析。

2.2 要点

提取液采用电导率为18.2 MΩ/cm的双重二次去离子水。提取液中氟化物的浓度可用氟离子选择电极法进行测定。

2.3 试剂及药品

NaOH，优级纯；

冰乙酸，分析纯；

柠檬酸钠，分析纯；

电导率为18.2 MΩ/cm的双重二次去离子水（或Millipore超纯水）；

氟的标准贮备溶液，1000 mg/L。

2.4 仪器设备及器皿

仪器设备及器皿有：氟离子选择电极；

pH计；

精确度0.001g的分析天平；

翻转型振荡机；

离子计，0.1 mV；

饱和甘汞电极；

磁力攪拌器；

50 mL塑料烧杯；

250 mL聚乙烯试剂瓶；

100 mL容量瓶。

2.5 分析测试步骤

2.5.1 土样的制备

（1）土样的采集与制备。将采集的土样收集至棕色磨口玻璃瓶中，瓶口与瓶盖之间加锡箔纸。土样运至实验室后，将土样中的杂物和新生体去除，并进行风干处置，便于长期稳定储存。

（2）土样风干处置。将土样中的土块用木棒打碎，该操作必须在室内进行。将打碎后的土样均匀平铺于加盖滤纸的风干盘中进行自然风干处置，严禁土样在阳光下暴晒。当土样自然风干至半干状态时，以免其结成硬块，需将土样进一步打碎。土样风干室要求温度低于40 ℃，并具备空气环流条件。风干处置时间一般为3～7 d。尽量防止酸、碱性气体及灰尘对土样的污染。

（3）土样的研磨与过筛。用木棒将风干土样碾碎，过孔径2 mm的尼龙筛，土样需经多次研磨、过筛，仅有少量颗粒剩余时方可停止过筛。

（4）土样的贮存。经过研磨和过筛并充分混匀的土样应贮存于棕色广口玻璃瓶或密封塑料袋中，贮存器皿的内外均具样品标签，标签的内容包括土样编号、采样地点、土壤名称、采样深度、过筛孔数、采样日期和采样人员等信息。土样的贮存过程应避免光照、高湿度、高温度等环境条件及有害物质的污染。待土样的分析工作全部结束，并且确保检测结果准确无误后，可中止贮存过程，废弃土样。用于长期科研项目的土样需长期保存。

2.5.2 试剂的制备

（1）6 mmol/L NaOH溶液，称取优级纯NaOH 240 g溶于水中，稀释至1 L。

（2）总离子强度缓冲剂（TISAB），称取分析纯冰乙酸58 mL和分析纯柠檬酸钠12 g于300 mL水中，搅拌溶解后，用6 mmol/L NaOH溶液调节pH值至5.2，冷却后稀释至1 L。

2.5.3 标准曲线的绘制

（1）取1000 mg/L氟标准贮备液10.00 mL于100 mL容量瓶中，以水定容，即100 mg/L氟标准溶液。

（2）取5个100 mL容量瓶，分别加入100 mg/L氟标准溶液0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mL，加水定容，配置0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 mg/L系列氟标准溶液。

（3）浓度由低至高分别吸取系列标准溶液10.00 mL于50 mL塑料烧杯中，加入总离子强度缓冲剂10.00 mL，置于磁力搅拌器上，在25 ℃恒温条件下插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极。

（4）在磁力搅拌下，观察电位值，待离子计电位值读数稳定后，在继续搅拌下读取电位值E（mV），以电位值（mV）为纵坐标，氟离子浓度的负对数为横坐标，绘制标准曲线。

2.5.4 待测液的制备

（1） 称取通过2 mm（100目）筛的风干土1.00 g于250 mL聚乙烯试剂瓶中，加入50 mL双重二次去离子水，混匀。

（2） 将含有土壤提取液的聚乙烯试剂瓶放置在翻转型振荡机上，以120次/min的速度振荡30 min（20 ℃常温）后，静止放置过夜。

（3） 吸取上清液10.00 mL于50 mL塑料烧杯中，加入总离子强度缓冲剂10.00 mL。

（4） 以下同标准曲线绘制的操作步骤。读取电位值（mV），在标准曲线上查得氟含量。

2.6 结果计算

3 质量控制和质量保证

（1）土壤含水量的测定是实验的前提步骤，必须进行。

（2）实验用NaOH为优级纯，实验用水为电导率18.2 MΩ/cm的双重二次去离子水（或Millipore超纯水）。

（3）氟电极在使用前应在水中浸泡数小时（活化），不能再含氟量较高的溶液中浸泡。应保证氟电极膜表面的清洁，如被污染，可用乙醇轻轻擦洗，在放入纯水中洗净。

（4）绘制标准曲线时，氟浓度由低至高，每次测定后电极不必洗至空白值，但测样品时，每次均应将电极洗至空白，再测定下一个样品。

（5）要保证标准溶液和样品的测定温度一致，否则会因温度差异造成测定值差异。

（6）当样品氟浓度不大于10-4mol/L时，溶液中活度与浓度近似相等，不需要校正；当浓度不小于10-3mol/L时，必须进行活度系数校正。

（7）根据Nernst方程，当浓度改变10倍，点位只改变59.16 mV（25℃）。即理论倾斜率为59.16，据此可知氟电极的性能。一般实际工作中，电极标准曲线斜率不小于57 mV时，即认为该电极性能良好，否则需要查明原因。

参考文献：

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