土壤氟化物生物體有效態(tài)水溶液化學提取分析方法及其質(zhì)量控制技術

劉暢

摘要：指出了土壤氟化物污染是國內(nèi)外關注的重點問題，實驗研究了土壤氟化物生物體有效態(tài)水溶液化學提取分析方法及其質(zhì)量控制技術，以預測土壤中氟化物的可溶態(tài)濃度，評估土壤氟化物污染物對食物鏈污染的風險及植物毒性。

關鍵詞：氟化物；有效態(tài)；化學提取；質(zhì)控技術

中圖分類號：X833

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）22004102

1 引言

隨著對氟元素遷移和積累行為研究的深入，發(fā)現(xiàn)以全量氟化物評價土壤污染在實際應用中已顯露出不足之處，而以“有效態(tài)”作為評價污染的強度指標能更好地反映土壤實際污染狀況及其對植物的危害。土壤有效態(tài)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稱為“可提取態(tài)”。土壤中氟化物的“有效態(tài)”或“有效量”是一個動態(tài)平衡的過程，不是某一種形態(tài)決定的。筆者在反復實驗的基礎上，對氟化物生物有效態(tài)水溶液提取法及其質(zhì)量控制技術進行概述，旨在為其方法改進及相關研究提供依據(jù)。

2 實驗

2.1 適用范圍

本方法適用于各類土壤中氟化物的生物有效態(tài)的化學提取分析。

2.2 要點

提取液采用電導率為18.2 MΩ/cm的雙重二次去離子水。提取液中氟化物的濃度可用氟離子選擇電極法進行測定。

2.3 試劑及藥品

NaOH，優(yōu)級純；

冰乙酸，分析純；

檸檬酸鈉，分析純；

電導率為18.2 MΩ/cm的雙重二次去離子水（或Millipore超純水）；

氟的標準貯備溶液，1000 mg/L。

2.4 儀器設備及器皿

儀器設備及器皿有：氟離子選擇電極；

pH計；

精確度0.001g的分析天平；

翻轉型振蕩機；

離子計，0.1 mV；

飽和甘汞電極；

磁力攪拌器；

50 mL塑料燒杯；

250 mL聚乙烯試劑瓶；

100 mL容量瓶。

2.5 分析測試步驟

2.5.1 土樣的制備

（1）土樣的采集與制備。將采集的土樣收集至棕色磨口玻璃瓶中，瓶口與瓶蓋之間加錫箔紙。土樣運至實驗室后，將土樣中的雜物和新生體去除，并進行風干處置，便于長期穩(wěn)定儲存。

（2）土樣風干處置。將土樣中的土塊用木棒打碎，該操作必須在室內(nèi)進行。將打碎后的土樣均勻平鋪于加蓋濾紙的風干盤中進行自然風干處置，嚴禁土樣在陽光下暴曬。當土樣自然風干至半干狀態(tài)時，以免其結成硬塊，需將土樣進一步打碎。土樣風干室要求溫度低于40 ℃，并具備空氣環(huán)流條件。風干處置時間一般為3～7 d。盡量防止酸、堿性氣體及灰塵對土樣的污染。

（3）土樣的研磨與過篩。用木棒將風干土樣碾碎，過孔徑2 mm的尼龍篩，土樣需經(jīng)多次研磨、過篩，僅有少量顆粒剩余時方可停止過篩。

（4）土樣的貯存。經(jīng)過研磨和過篩并充分混勻的土樣應貯存于棕色廣口玻璃瓶或密封塑料袋中，貯存器皿的內(nèi)外均具樣品標簽，標簽的內(nèi)容包括土樣編號、采樣地點、土壤名稱、采樣深度、過篩孔數(shù)、采樣日期和采樣人員等信息。土樣的貯存過程應避免光照、高濕度、高溫度等環(huán)境條件及有害物質(zhì)的污染。待土樣的分析工作全部結束，并且確保檢測結果準確無誤后，可中止貯存過程，廢棄土樣。用于長期科研項目的土樣需長期保存。

2.5.2 試劑的制備

（1）6 mmol/L NaOH溶液，稱取優(yōu)級純NaOH 240 g溶于水中，稀釋至1 L。

（2）總離子強度緩沖劑（TISAB），稱取分析純冰乙酸58 mL和分析純檸檬酸鈉12 g于300 mL水中，攪拌溶解后，用6 mmol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至5.2，冷卻后稀釋至1 L。

2.5.3 標準曲線的繪制

（1）取1000 mg/L氟標準貯備液10.00 mL于100 mL容量瓶中，以水定容，即100 mg/L氟標準溶液。

（2）取5個100 mL容量瓶，分別加入100 mg/L氟標準溶液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系列氟標準溶液。

（3）濃度由低至高分別吸取系列標準溶液10.00 mL于50 mL塑料燒杯中，加入總離子強度緩沖劑10.00 mL，置于磁力攪拌器上，在25 ℃恒溫條件下插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極。

（4）在磁力攪拌下，觀察電位值，待離子計電位值讀數(shù)穩(wěn)定后，在繼續(xù)攪拌下讀取電位值E（mV），以電位值（mV）為縱坐標，氟離子濃度的負對數(shù)為橫坐標，繪制標準曲線。

2.5.4 待測液的制備

（1） 稱取通過2 mm（100目）篩的風干土1.00 g于250 mL聚乙烯試劑瓶中，加入50 mL雙重二次去離子水，混勻。

（2） 將含有土壤提取液的聚乙烯試劑瓶放置在翻轉型振蕩機上，以120次/min的速度振蕩30 min（20 ℃常溫）后，靜止放置過夜。

（3） 吸取上清液10.00 mL于50 mL塑料燒杯中，加入總離子強度緩沖劑10.00 mL。

（4） 以下同標準曲線繪制的操作步驟。讀取電位值（mV），在標準曲線上查得氟含量。

2.6 結果計算

3 質(zhì)量控制和質(zhì)量保證

（1）土壤含水量的測定是實驗的前提步驟，必須進行。

（2）實驗用NaOH為優(yōu)級純，實驗用水為電導率18.2 MΩ/cm的雙重二次去離子水（或Millipore超純水）。

（3）氟電極在使用前應在水中浸泡數(shù)小時（活化），不能再含氟量較高的溶液中浸泡。應保證氟電極膜表面的清潔，如被污染，可用乙醇輕輕擦洗，在放入純水中洗凈。

（4）繪制標準曲線時，氟濃度由低至高，每次測定后電極不必洗至空白值，但測樣品時，每次均應將電極洗至空白，再測定下一個樣品。

（5）要保證標準溶液和樣品的測定溫度一致，否則會因溫度差異造成測定值差異。

（6）當樣品氟濃度不大于10-4mol/L時，溶液中活度與濃度近似相等，不需要校正；當濃度不小于10-3mol/L時，必須進行活度系數(shù)校正。

（7）根據(jù)Nernst方程，當濃度改變10倍，點位只改變59.16 mV（25℃）。即理論傾斜率為59.16，據(jù)此可知氟電極的性能。一般實際工作中，電極標準曲線斜率不小于57 mV時，即認為該電極性能良好，否則需要查明原因。

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