土壤中的微量元素（微量元素土壤中含有什么）

诱导缺氮、生长矮小、幼叶黄化 叶片变小、不规则状，“鞭尾病” 主脉失绿、坏死 豆科作物易缺Mo 缺乏和中毒之间浓度相差很大，0.1~1000 ug g-1 缺钼 钼中毒 叶片畸形、茎组织呈现金黄色 未到毒害水平时高Mo对产量有益 诱导缺铜 土壤全量钼待测液的制备（酸溶法或碱熔法） 土壤有效钼的浸提剂 Tamm溶液（pH=3.3草酸-草酸铵） (临界值0.1~0.2ppm) 热水 DTPA-AB，DTPA和NaHCO3；DTPA-TEA法 阴离子树脂 测定方法 硫氰酸钾（铵或钠）比色法 催化极谱法 石墨炉（GTA）-AAS法 ICP法 pH 3.3 的草酸-草酸铵溶液，具备了弱酸性、还原性、阴离子交换和配合作用，能浸提水溶性、交换态的Mo和相当数量的铁铝氧化物中的Mo。硫氰酸盐比色法是测定钼的经典方法。但该法将提取的六价钼用还原剂还原成五价钼再与硫氰酸根形成琥珀色的配合物是逐级形成的，各级配合物的颜色不一样，所以对试剂的浓度和酸度有严格的要求。此外，土壤待测溶液中大量的铁、铝、铜等干扰测定。虽然该法的灵敏度较高（0.5~15 mg?L-1)，但土壤中钼，尤其是有效钼的含量很低，需要有机溶剂萃取后比色。

而常用的有机浓缩剂四氯化碳是致癌物质，对人体健康有影响。因此在操作过程中对人体需要采用一定的保护措施。用AAS法测定钼时，由于钼的原子化所需的解离能高，在乙炔/空气火焰中，仅有部分钼原子化，测定的灵敏度低，在10-6数量级才能被测出，需要用乙炔/N2O高温火焰或浓缩方法，才能使钼的浓度提高到能适应AAS法的灵敏度。如用石墨炉无焰原子化方法最好有自动化加样设备，才能提高其精密度。一般用AAS法测定钼有一定的困难。极谱法测定钼的灵敏度远远超过了比色法，在常规分析中已逐渐被广泛使用。如没有极谱仪，可采用经典的硫氰酸铵比色法。 硫氰酸铵比色法 方法原理：溶液中的六价钼，在酸性条件和NH4SCN(或KSCN)存在下，被还原剂还原为五价钼。 2H2MoO4 + SnCl2 +2HCl ? 2HMoO3 +SnCl4 + 2H2O五价钼与CNS-反应，形成琥珀色配合物，Mo(CNS)5用有机溶剂(乙酸乙酯或异丙醚等)萃取后比色测定。吸收峰在波长470nm处 。测定范围0.5~15?g·mL-1 。 硫氰酸盐配合物的逐级形成是该配合物的一个重要特性，Mo5+与CNS-的配合也有类似的情况。 Mo5+ + 3CNS- = [Mo(CNS)3]2+ [Mo(CNS)3]2+ + 2CNS- = Mo(CNS)5 (琥珀色) Mo(CNS)5 + CNS- = [Mo(CNS)6]-硫氰酸盐配合物的逐级形成,各级配合物颜色不同，所以，测定时CNS既要过量，又需要试剂浓度一致。

一般为Mo量的104-105倍。 步骤： 酸溶法消化后收集全部滤液于150ml烧杯，水浴锅蒸干 加入6M HCl 9ml 溶解残渣，洗入125ml分液漏斗，加水至40ml左右 依次加入49 g L-1FeCl3 1ml，425g L-1 NaNO3 1ml，100g L-1 NH4SCN 5ml和100g L-1 SnCl2 5ml，每加入一种都要充分摇匀 打开塞子，冲洗瓶颈后准确加入10ml 异丙醚，摇动2-3min，静置分层 分离去除水相，干滤纸擦干瓶颈，转移有机相至15ml离心管 3000rpm 离心5min去除微量水分后470nm 比色 同法测标线 FeCl3增加Mo5+稳定性 NaNO3控制Eh，防止MO5+变为MO3+ 防止乳浊液干扰比色 硫氰酸铵比色法 方法要点： 盐酸体系中，用SnCl2作还原剂时显色酸度为0.8~1.7mol·L-1H+，酸度过低，显色慢，酸度过高颜色不稳定，易褪为黄色溶液。 在硫酸体系中用SnCl2还原，其酸度为1.0~2.5 mol·L-1H+。 大量Fe3+的存在与CNS-形成红色的硫氰酸铁，干扰比色测定，但少量Fe3+存在时，不干扰钼的测定，反而会使硫氰酸钼的颜色加深，并可增加五价钼的稳定性。

大量Cu、W、Al干扰测定，所幸土壤植物含量很低，不致干扰 铂有干扰，应避免使用铂器皿 氯化亚锡 (SnCl2）的配制方法。 显色时试剂加入的顺序不能改变 。 离心分离除去微量水分很重要 。 极谱法伏安分析法：以测定电解过程中的电流-电压曲线为基础的电化学分析方法；极谱分析法（polarography）：采用滴汞电极的伏安分析法；极谱分析：在特殊条件下进行的电解分析。特殊性：使用了一支极化电极和另一支去极化电极作为工作电极；在溶液静止的情况下进行的非完全的电解过程。如果一支电极通过无限小的电流，便引起电极电位发生很大变化，这样的电极称之为极化电极，如滴汞电极，反之电极电位不随电流变化的电极叫做理想的去极化电极，如甘汞电极或大面积汞层。 极谱法仪器组成 特殊条件下的电解分析。 调整一定的电压 溶液的导电性，产生一定残余电流（杂质和充电） 待测离子迁移产生迁移电流 电压升高 电压继续升高 待测离子在电极接受电子分解，电极附近该离子浓度显著降低，溶液中离子因为浓度差向电极扩散，产生扩散电流， 不能搅拌 极谱波 （1-2）残余电流：在极谱电解过程中，外加电压未达到被测物质的分解电位之前，通过电解池的微小电流。

迁移电流：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，产生“迁移”。由迁移所产生的电解电流称迁移电流，im它与电极反应离子的迁移数、电极表面的电位梯度（△E/△x）成正比。 （2-4）扩散电流（波高）：由于电极反应使电极表面和本体溶液电活性物质的浓度不同，产生浓度差或称浓度梯度（△c /△x），引起离子从高浓度区向低浓度区移动，称“扩散”。因浓度差造成的反应离子扩散到达电极表面电解所产生的电流称扩散电流，id。 （4-5）【极限电流】电路中的电流纯粹靠溶液中离子的扩散控制时的极限电流值，用iL表示。 【极限扩散电流】极限电流与残余电流的差值；id= iL- ir。 【极化】由于电解时电极表面的电极电位偏离平衡电位的现象称“极化现象” 如果这种现象是由浓度差异造成的称为“浓差极化” 由于极谱波的产生是由于浓差极化现象而引起的，所以i～E 曲线又称极化曲线。“极谱”便是由此得名的（极化谱图） 【极化电极】滴汞电极，0.05mm玻璃管不断滴出汞滴，表面积极小，其电极电位随外加电压而改变。 半波电位，电流为扩散电流一半时的电位，与待测物质的性质有关，因而可以利用半波电位定性分析。 扩散电流的大小与待测物质的浓度有关，可以利用扩散电流进行定量分析。

催化极谱法原理 在硫酸-苦杏仁酸（苯羟乙酸）体系中，钼与苦杏仁酸形成的配合物强烈地被吸附于电极表面，产生电极反应，六价钼被还原成五价的钼，与此同时，在溶液中产生化学反应，五价的钼被氧化为六价的钼，反应式如下：Mo6+ —苦杏仁酸 + eMo5+—苦杏仁酸6Mo5+—苦杏仁酸 + ClO3- + 6H+6Mo6+—苦杏仁酸 + Cl- + 3H2O 反应不断重复，Mo6+浓度不变，消耗的是ClO3-，催化电流远高于Mo6+的扩散电流，故而检测下限可低至0.06 mg L-1 ClO3-就像兴奋剂 步骤： 酸溶法消化后收集全部滤液于150ml烧杯 水浴锅蒸干，加入6M HCl 1ml 溶解残渣，电热板上低温蒸干 加入0.3 M HCl 10ml 和阳离子交换树脂1g，摇匀后放置过夜 清液倾至另一烧杯，并用0.3MHC清洗树脂7-8次，清洗液一并收集 清液电热板低温蒸干 依次加入1M 硫酸2.5 ml，0.4M苯羟乙胺2.5ml ，500g L-1 NaClO3 5 ml 30min后移入电解杯中，极谱仪上0.1V开始记录极谱波，测量峰后波高 同法测标线 去除Mn等阳离子 催化极谱法方法评述 检测下限达到0.06 ?g·L-1左右，干扰元素少，不需要除氧，测钼最灵敏方法。

起波电位-0.1V，峰值电位-0.22V 。 蒸干过程中，要防止溅出 。 当铁和锰的含量分别高于钼的含量15000倍 和2000倍时，钼的催化波明显增高。对铁锰含量高的样品，必须排除其干扰 。如何消除？阳离子交换树脂 思考题 影响微量元素有效性的因素有哪些？ 土壤pH对B、Cu、Zn、Mn、Fe、Mo有效性的影响有何不同？ 请比较姜黄素法和甲亚胺法测定溶液中B的工作范围和测试条件如何，如何看待二者的优缺点？ DTPA-TEA提取液的成分及主要作用？ DTPA-TEA与DTPA-AB在成分及用途上有何区别？ 催化极谱法测定Mo的原理是什么？干扰因素有哪些？如何消除？ – 生长矮化、幼叶变形 – 顶端分生组织坏死； – 幼叶黄化 – 诱导缺铁失绿 – 禾谷类“白尖”、树木的“夏季顶枯病” 缺铜 铜中毒 – 根系伸长受阻、侧根增加 前期症状 缺铜和缺钼 Copper and Molybdenum deficiency 缺钼叶部症状 缺钼植株症状 缺铜叶部症状 缺铜植株症状 – 节间缩短、生长矮化（簇生病、小叶病） – 叶片失绿、扩散状叶斑 – 老叶黄化、坏死，沿中脉失绿和红色斑状褪色 – 脉间失绿 缺锌 锌中毒 幼叶失绿 诱导缺铁、缺镁、缺锰失绿 前期症状 缺锌和缺锰 Zinc and Manganese deficiency 缺锰叶部症状 缺锌叶部症状 缺锌植株症状 缺锰叶部症状 洛阳地区农田土壤微量元素含量状况 铜锌具有很多相同的特性，其测定常放在一起讨论 全量测定待测液制备 酸溶法 硝酸-氢氟酸-高氯酸-硫酸 王水消煮测定结果与碱熔法相近，酸较易提纯，过量的酸，除磷酸外，也较易除去，分解时不引进除氢离子以外的阳离子，操作简单，使用温度低，对容器腐蚀性小等优点，应用较广泛。

缺点：对某些矿物的分解能力较差，某些元素可能挥发损失,残留的HF腐蚀AAS或者ICP。 碱熔法 偏硼酸锂法 碳酸钠法 氢氧化钠法 熔融方法需要高温设备，且引进大量溶剂的阳离子和坩埚物质，其空白值较大，使用AAS或ICP测定时易在燃烧头结晶及火焰的分子吸收使结果偏高。土壤硅酸盐的溶解度决定于硅和金属元素的比例及金属元素的碱度。 有效态铜、锌待测液的制备 浸提剂的类型 酸类：仅适用于于酸性土壤 0.1mol/L 盐酸模拟根极环境微酸性，提取水溶 稀盐酸-硫酸 （Mchlich-I法）态和交换态和低有效性的酸溶态。 螯合剂-盐类：可评价多种养分的供应状况，适用中性石灰性土壤 DTPA-TEA-氯化钙 DTPA-TEA法 EDTA-氯化铵 EDTA法 DTPA-碳酸氢铵 DTPA-AB法 混合类 问题：有效养分浸提时应注意什么？ 浸提剂的种类 液/土比例 震荡时间 震荡温度 振荡强度 EDTA（乙二胺四乙酸） Ethylenediaminetetraacetic acid 工业：清理重金属离子及Ca2+和Mg2+离子。 肥皂：与硬水中的Ca2+和Mg2+离子结合来降低硬度。 纺织品：与重金属结合。

食物：作为防腐剂来避免重金属的氧化。 生物医学： 治疗重金属中毒。 防止金属离子对酶的影响。 Uni，mono=1Sex，hexa=6 Bi，Di，Twi=2Septa，hepta=7，9月 Tri=3 triangleOct=8 10月 Quadr，tetra=4Novem，nona=9，11月 Penta=5 pentagonDeca，Deci=10 12月 凯撒大帝前罗马历10个月，凯撒后12个月 DTPA-TEA法 0.005 M DTPA（二乙基三胺五乙酸，Diethylenetriaminepentaacetic acid） 0.01M CaCl2 0.1 M TEA（三乙醇胺，Triethanolamine） pH 7.3 DTPA与EDTA一样金属螯合剂，可以与很多金属形成稳定的螯合物，从而减少了溶液中金属离子的活度，促使与土壤固相表面结合的金属离子解吸而补充到溶液中。 TEA在pH7.3时，约有3/4被质子化为TEAH+，可置换土壤交换态离子，另外可提高溶液的缓冲能力，避免提取过程pH变化对结果的影响。 0.01M CaCl2，提供了Ca2+，抑制CaCO3的螯合溶解，避免对作物无效的包蔽态金属元素释放出来。

pH 7.3 时金属离子的DTPA螯合物最稳定。 几种浸提剂铜、锌素临界值 浸提剂 DTPA Mehlich-I或III DTPA-AB或0.1mHCl Cu 0.5~1.0 0.8~1.0 1.0~1.5 Zn 0.2 0.5* 0.3~0.5** *为Mehlich-III法(0.015mol/L NH4F-0.001moL/L EDTA-20g/L NH4NO3-11.5mL/L 乙酸-0.8mL/L硝酸-pH=2.5)； ** DTPA-AB法 问题：应用缺素临界值时应注意考虑哪些因素？ 提取方法及供试作物0.1 M HCl浸提土壤，不仅可以得到土壤水溶态和交换态的Cu、Zn，还可以释放酸溶性化合物中的Cu和Zn，后者对植物有效性较低，因而本法适用于中性和酸性土壤。1. 模拟根系微酸性环境2. 简单、方便3. 与植物生长相关性较差 0.1 M HCl法 溶液中铜的测定方法 原子吸收分光光度法 直接法 0.05～5 GB7475－87 螯合萃取法 0.001～0.05 二乙基二硫代氨基甲酸钠(铜试剂)分光光度法 检出下限0.003(3cm比色皿)0.02～0.70(1cm比色皿) GB7474-87 2.9－二甲基－1，10－二氮杂菲(新铜试剂)分光光度法 0.006～3 GB7473－87 二乙基二硫代氨基甲酸钠(铜试剂)分光光度法用盐酸羟胺把二价铜离子还原为亚铜离子，在中性或微酸性溶液中，亚铜离子和2,9-二甲基-1,10-二氮杂菲反应生成黄色络合物，可被多种有机溶剂(包括氯仿-甲醇混合液)萃取，在波长457nm处测量吸光度。

2.9－二甲基－1，10－二氮杂菲(新铜试剂)分光光度法 双硫腙分光光度法 0.005～0.05 GB7472－87 原子吸收分光光度法 0.05～1 GB7475－87 溶液中锌的测定方法由于测定Cu、Zn显色剂的专一性差，能与多种金属离子配合，对测定产生干扰，需要经过多次分离后才能测定铜、锌，操作繁琐冗长，不能满足大批量分析工作的要求。原子吸收光谱仪的使用较普及，故溶液中铜、锌的定量目前一般都采用快速准确的AAS法。 ICP-AES法虽然是较理想的测定铜、锌的方法，但受仪器普及程度的限制。 极谱法测定铜、锌也有许多离子的干扰，如测定铜时受铁的干扰等，同时经典极谱法使用大量的汞，易污染环境，故一般也不采用。 比色法 极谱法 ICP法 AAS法 原子吸收分光光度法 Cu 324.8 nm Zn 213.9 nm Cu 4-5 mA Zn 4-5 mA 进样量 6-8 ml/min 0.001 mg/L 第三节 土壤中有效锰的测定 一、概述 土壤中Mn的含量100-5000mg kg-1，平均850mg kg-1，其含量因母质种类、质地、成土过程及土壤pH、有机质积累程度而已。 土壤中锰的形态 水溶态 游离的Mn离子、与有机无机配位体复合的Mn 交换态 粘粒和有机质表面的非专性结合的交换态 易还原态 专性结合态包括铁氧化物吸附的Mn 有机结合态-有机质螯合的Mn 难溶态和矿物态 粘土矿物同晶替代Al和Fe的Mn 土壤中锰的价态 2，3，4价；3价在溶液中不稳定。

影响Mn形态转化的主要因素是土壤pH和氧化还原状况 双子叶植物新叶脉间失绿 禾本科基部叶片灰绿色斑点 豆科“杂斑病” 质地轻的石灰性土壤易缺锰 缺锰 锰中毒 成熟叶片出现棕色斑点 高温、高硅、高镁可增强作物对锰的耐受力 强酸性、还原性的水田易出现锰中毒有效Mn主要是Mn2+，受土壤条件、作物种类、耕作管理措施、pH及Eh的影响，因而有效锰的测定应用新鲜土样。Mn的测定方法可用ICP-AES、AAS等仪器。也可采用比色法，高锰酸钾比色法。对于酸性土壤，一般以水溶性Mn评价锰的有效性对于高pH的干旱土壤，以交换态Mn评价锰的有效性 土壤有效锰的浸提剂 1M中性乙酸铵(临界值2.3ppm)-水溶态、交换态 1M中性乙酸铵+0.1%对苯二酚(临界值25~65ppm)、水溶态交换态和易还原态 DTPA-TEA法 水溶态、交换态 稀盐酸-硫酸的双酸法 水溶态、交换态和部分易还原态 测定方法 高锰酸钾比色法，提取液中Mn氧化为MnO4，比色测定，双酸法提取后不易采用（Cl-） AAS法，利用基态Mn原子的吸收光谱 ICP法 二、全Mn待测液的制备（同全钾、铜、Zn） 三、有效Mn待测液的制备 新鲜土壤10g 1M NH4OAc 100ml 加塞、震荡30min，静置6 h 过滤，滤渣 新鲜土壤10g 105℃ 烘干2h，测定含水量，计算干土重量 水溶、交换态Mn 1M NH4OAc+2g/L对苯二酚 100ml 加塞、震荡30min，静置6 h 过滤 易还原Mn 也可另称取土壤样品直接加入对苯二酚和乙酸铵溶液，震荡测交换态和易还原态，结果减去交换态得到易还原态 四、Mn的测定方法 KMnO4比色法 待测液中Mn2+、Mn3+、Mn4+ 酸性条件下氧化 MnO4- 525-545nm比色，0.6-25mg/L 高碘酸钾 过硫酸氨 H2SO4 HNO3 H3PO4（无Fe3+干扰） Mn1mg/L H+ 2mol/L Mn1mg/L H+ 3.5mol/L 酸度过大，紫色 褪为微黄色 2Mn2+ + 5IO4- + 3H2O==2MnO4- + 5IO3- + 6H+ 2Mn2+ + 5S2O82- +8H2O == 2MnO4- + 10SO42- + 16H+ S2O82- 氧化过程很慢，须加AgSO4催化 10Cl- +2MnO4-+ 16H+==5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O 氯离子、有机质、硫化物、草酸盐等还原性物质 待测液20-50ml（10-30mg Mn）烧杯中 电热板上蒸干，NH4OAc分解至无烟雾发生 525-545nm比色，0.6-25mg/L 浓HNO3 5ml，H2O2 2ml盖上表面皿 加热30min氧化有机质后蒸近干 加水20ml，浓HNO3 2ml，H3PO4 2ml，KIO4 0.3g 加热近沸，紫色出现，补水40ml，加热3min，显色完全 转移至50ml容量瓶，少量水洗净烧杯，冷却定容 Ac-和有机质是还原性物质 2. 原子吸收法 提取液直接于AAS在279.5nm处测定 标准曲线用1M NH4OAC配制 如浓度超过仪器正常工作范围，可以用提取剂稀释 将燃烧头偏转一定角度减少吸收值，标线和样品的测试条件必须一致 溶液中Si含量高时干扰AAS测定Mn，可加入CaCl2 60 mg/L 第四节 土壤中钼的测定 土壤Mo的含量及形态全量 0.1-10mg/kg，Av 2 mg/kg水溶态 2.2-8.1mg/kg，pH5时主要以MoO42-形态存在交换态 以MoO42-或MoO4-形态被粘土矿物吸附，吸附随pH降低而增强酸性土壤中Mo被铁铝氧化物提供正电荷所吸附，易缺Mo有机结合态矿物态 辉钼矿（MoS2）及PbMoO4矿物存在。

酸性土壤易缺Mo， Mo的营养意义固氮酶、硝酸还原酶、玉米花粉形成、西瓜不结、鞭尾病豆科作物需Mo较多，0.5mg/kg植物对Mo的耐受范围较宽，10-20mg/kg会导致Mo诱导的Cu缺乏。 第七章 土壤微量元素的测定 概述 微量元素 microelement; 相对于Macroelement 通常指生物有机体中含量小于0.01%的必须化学元素。 植物正常生长发育需要极少量，为植物体重10 -8～10 -5的必需元素。 土壤中微量元素对作物生长影响的缺乏、适量、致毒量范围较窄，因此，土壤中微量元素供应不仅有供应不足的问题，也有供应过多造成毒害的问题。 土壤中微量元素有哪些？ Cu 质体蓝素（Cu蛋白）、CuSOD、细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、二胺氧化酶、多酚氧化酶、细胞壁木质化，花粉的形成于受精。 Zn 乙醇脱氢酶、碳酸酐酶、Zn-SOD等 、碳同化、生长素、膜完整性。 Mn MnSOD等含Mn酶类，酶活性调节，叶绿素，细胞伸长、细胞分裂 Fe 生物氧化还原系统，血红素蛋白、铁硫蛋白 叶绿素、光合作用 Ni 脲酶结构和催化功能所必须的、氮代谢。 B 所有矿质养分中对于B的作用了解最少，对于B需求的了解主要来自缺B的研究，根系生长、核酸代谢、细胞壁合成、酚代谢、生长素、膜的功能、花粉萌发和花粉管形成等。

Mo 固氮酶、硝酸还原酶、玉米花粉形成、西瓜不结、鞭尾病 Cl 光合中氧的释放、气孔调节、液泡膜质子泵ATPase、调节渗透压 土壤中重金属元素有哪些？ 重金属（通常指密度大于5.0 g/cm3(也有说4.5g/cm3)的金属，如铜、镍、铅、锌、锡、钨等，45/80的金属元素）-现代汉语词典 轻金属（钠0.971，钾0.862，镁1.738，钙1.55，铝2.702，钛4.54等） Cu 急性：恶心、呕吐、腹痛、腹泻、吐血、变性血红素症、血尿等症状。威尔森病（先天性1/30000）。 Zn 锌热病，致寒、发热、疼痛、恶心和呕吐等。 Mn 锰在人体的半排出期是37d。神经毒性、在中枢神经系统排泄缓慢，主要蓄积在基底节，其次为大脑、小脑。 Fe 淹水作物青铜病（叶片含铁500mg/k