焦義叢　焦賀超　張艷偉　王葉姣　喬芳芳

鋅試劑分光光度法測定農(nóng)田灌溉水中的鋅

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（1.河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰竞颖笔仪f050000；2.河北量子環(huán)境檢測有限公司河北石家莊050000）

測定鋅的基本方法包括了原子吸收法、色譜法、分光光度法以及滴定法、電感耦合等離子體發(fā)射譜法等。其中分光光度法以其操作簡單，成本低等優(yōu)點，使用較普遍。測定鋅的分光光度法主要有兩種，分別是雙硫腙法和鋅試劑法。雙硫腙法需要萃取，操作煩瑣，且使用CCl4，毒性較大。文章使用鋅試劑分光光度法來對農(nóng)田灌溉水中鋅的含量進(jìn)行測定，結(jié)合具體的實驗過程進(jìn)行了闡述。

鋅試劑；鋅試劑分光光度法；農(nóng)田灌溉

為了貫徹制定《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》，防止土壤、地下水以及農(nóng)產(chǎn)品污染，保障人體健康，維護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我們國家對于農(nóng)田灌溉的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)做出了明確規(guī)定。鋅作為農(nóng)田灌溉用水中的一個主要微量元素，如果出現(xiàn)鋅含量過高的情況，那么其必然會對農(nóng)田灌溉水產(chǎn)生污染，進(jìn)而影響到農(nóng)作物的生長質(zhì)量。因此，對農(nóng)田灌溉水中鋅含量進(jìn)行測量有著非常強(qiáng)的必要性。文章擬研究一種具有操作簡單，反應(yīng)快速，測試準(zhǔn)確的鋅試劑分光光度法來對農(nóng)田灌溉水中鋅含量進(jìn)行測定，為灌溉水中鋅含量的監(jiān)控提供有效的數(shù)據(jù)支持。

1 農(nóng)田灌溉中水中鋅含量的多少對農(nóng)作物生長情況的影響分析

我們都知道，在農(nóng)作物的生長過程中，鋅是其中一種不可或缺的重要元素，農(nóng)作物適量補(bǔ)鋅有助于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

1.1 農(nóng)田灌溉中水中鋅含量過低造成的影響

鋅是農(nóng)作物中的重要生長元素之一，鋅元素會參與到農(nóng)作物生長素的整個代謝過程當(dāng)中來，能夠促進(jìn)吲哚乙酸和絲氨酸合成色氨酸，如果灌溉中水的鋅含量過低，那么，農(nóng)作物體內(nèi)吲哚乙酸合成就會銳減，農(nóng)作物的生長發(fā)育也會因此出現(xiàn)不同程度的停滯狀態(tài)，葉片的生長也會受到影響，最顯著的影響之一便是農(nóng)作物的葉片會變得很小。

此外，鋅作為蛋白質(zhì)合成中最為突出的元素之一，其在促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝以及構(gòu)成核糖和蛋白體的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且鋅還是保持核糖蛋白結(jié)構(gòu)完整性的重要基礎(chǔ)。因此，如果農(nóng)作物的生長過程中缺鋅嚴(yán)重，那么，農(nóng)作物很有可能會出現(xiàn)開花少、結(jié)果也不正常的現(xiàn)象。

1.2 農(nóng)田灌溉中水中鋅含量過高造成的影響

鋅作為農(nóng)作物生長中的必要元素之一，的確在促進(jìn)農(nóng)作物生長中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但是，這并不意味著灌溉水中鋅含量的濃度越高越好，如果鋅的濃度過高反而會給農(nóng)作物的生長造成負(fù)面影響。農(nóng)田灌溉中水中鋅含量過高，特別是在農(nóng)作物幼苗成長階段，其便會因為受到鋅的脅迫，葉綠素含量就會出現(xiàn)明顯降低的問題，Zn2+被植物吸收之后，細(xì)胞內(nèi)的Zn2+作用于葉綠素生物合成途徑的幾種酶（葉綠素脂還原酶、6物氨基乙酞丙酸合成酶和膽色素脫氨酶）的肽鏈中富含SH的部分，改變了它們的正常構(gòu)型，抑制了酶的活性，阻礙了葉綠素的合成。由此可見，關(guān)注灌溉農(nóng)田所使用的水中鋅含量還是非常有必要的。

2 關(guān)于鋅污染的簡要闡述

2.1 鋅對水體的污染

鋅本身是不溶于水的，但是鋅鹽如氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅等，則易溶于水。碳酸鋅和氧化鋅不溶于水。根據(jù)相關(guān)資料記載顯示，之前全世界范圍內(nèi)每年通過河流流入海洋的鋅數(shù)量就可以達(dá)近500萬t，而這些鋅主要來自各種采礦場、合金廠、選礦廠、機(jī)器制造廠、冶金聯(lián)合企業(yè)、鍍鋅廠、造紙廠以及儀器儀表廠等，這些工廠所排放的廢水中都含有著大量的鋅化合物。

當(dāng)我們用含鋅量超標(biāo)的污水灌溉農(nóng)田時，則勢必會引起農(nóng)田作物在生長過程中出現(xiàn)多種問題。

2.2 鋅對土壤的污染

土壤中的鋅共有4種類型，分別是水溶態(tài)鋅、難溶態(tài)鋅、代換態(tài)鋅和有機(jī)態(tài)鋅。這些鋅主要來源于各種成土礦物。鋅離子和含鋅絡(luò)離子參與土壤中的代換反應(yīng)，會出現(xiàn)吸附固定的現(xiàn)象。如果鋅在土壤中富集起來，那么其對生長在土壤里面的各類植物必然會造成危害，當(dāng)植物受到危害后，后續(xù)食用該類植物的人或者動物也會因此受到危害。另外，鋅含量超標(biāo)會導(dǎo)致農(nóng)田土壤中的酶失去活性，細(xì)菌數(shù)量就會隨之減少，土壤里面的微生物作用必然也會減弱。因此，鋅對土壤的污染絕不能被忽視。

3 鋅試劑分光光度法對農(nóng)田灌溉水中鋅的測定

3.1 鋅試劑分光光度法原理

在pH=8.5~9.5溶液中，鋅試劑與鋅離子生產(chǎn)藍(lán)色絡(luò)合物，在波長620 nm處用分光光度法測得吸光度，吸光度及鋅離子濃度呈線性關(guān)系。

3.2 實驗所用儀器與試劑

GWA-UN1-F40 超純水器,TG-3288電子天平，BPC-9070電熱鼓風(fēng)干燥箱，T6紫外可見分光光度計，50 mL具塞比色管。

鹽酸溶液：1+1。

氫氧化鈉溶液：40 g/L。

甲基橙指示液：1 g/L。

硼酸鹽緩沖溶液（pH=8.8~9.0），稱取18.7克氯化鉀，15.5 g硼酸以及4.17 g氫氧化鈉，以60 ℃~80 ℃水溶解，冷卻后稀釋至1 L。

鋅標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（500 mg/L）：準(zhǔn)確稱取經(jīng)處理除去氧化膜的優(yōu)級無砷鋅粒0.5 g或者基準(zhǔn)氧化鋅0.622 4 g于燒杯中，加入20 mL，1+1鹽酸低溫溶解，稍冷，用無鋅水移入1 L容量瓶當(dāng)中，稀釋至刻度，搖勻，此溶液鋅離子濃度為500 mg/L。

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/L）：吸取2.0 mL貯備液于100 mL容量瓶中，用無鋅水稀釋至刻度，此溶液鋅離子濃度為10 mg/L。

鋅試劑溶液：稱0.4 g鋅試劑溶于500 mL乙醇中放置過夜，使其全部溶解，貯于棕色瓶中，可穩(wěn)定一個月，溶液若由紅變黃，則已趨實效。

3.3 試驗方法

分別移取25 mL試樣于100 mL燒杯中，加入0.5 mL鹽酸溶液，在電爐上煮沸5 min，取下，冷卻至室溫。加入1滴甲基橙指示液，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液呈黃色。將溶液全部轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，加入10 mL硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖溶液和5 mL鋅試劑溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，放置15 min。于620 nm處，用1 cm比色皿，以空白試驗為參比，測定溶液吸光度。

4 結(jié)果與討論

4.1 反應(yīng)時間的影響

將反應(yīng)液分別放置5min，10 min，15 min，20 min，30 min，結(jié)果表明，隨反應(yīng)時間延長，反應(yīng)液的吸光度基本不變，說明該顯色反應(yīng)很快。為了保證反應(yīng)完全，且節(jié)約時間，結(jié)合上述優(yōu)化結(jié)果，選擇反應(yīng)時間為約10 min。

4.2 反應(yīng)溫度的影響

將反應(yīng)液分別于室溫，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃下進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果顯示，隨溫度升高，反應(yīng)液的吸光度呈下降趨勢，所以為了保證良好的線性及平行性，水樣測試時，應(yīng)盡可能在恒溫環(huán)境下進(jìn)行，且標(biāo)準(zhǔn)曲線和水樣測試應(yīng)保持同樣的溫度環(huán)境下。

4.3 鋅試劑用量的影響

試驗了當(dāng)鋅試劑用量為2 mL，3 mL，4 mL，5 mL，6 mL，7 mL，8 mL時反應(yīng)液的吸光度，結(jié)果表明，當(dāng)鋅試劑用量低于2 mL時，反應(yīng)不發(fā)生，吸光度于空白一致，當(dāng)鋅試劑用量大于4 mL以上時，隨試劑量增大，吸光度基本呈一平臺，當(dāng)鋅試劑用量超過6 mL時，再增大，吸光度呈緩慢下降趨勢。為保證反應(yīng)正常進(jìn)行，且獲得較穩(wěn)定吸光度，確定鋅試劑用量為5 mL。

4.4 pH的影響

試驗了pH=4時和pH=11時反應(yīng)體系的吸光度。結(jié)果表明，該反應(yīng)體系的pH適用范圍較窄，過酸和過堿都會對反應(yīng)液的吸光度產(chǎn)生較大的影響。尤其是酸性條件下，當(dāng)pH=4時，吸光度降低至中性水樣的25 %左右。堿性條件下，當(dāng)pH=9時，吸光度降低至中性水樣的75 %左右。故試驗過程中要嚴(yán)格控制水樣的pH，測試前調(diào)節(jié)水樣的pH至中性。

4.5 共存離子的影響

試驗了鉛、銅、鉻、鐵、鎳等金屬離子的影響，結(jié)果表明，各金屬離子均會對測試產(chǎn)生負(fù)干擾。各干擾離子的允許濃度為：鉛：1 mg/L、銅：0.1mg/L、鉻：2mg/L、鎳：0.5 mg/L，鐵：0.1 mg/L，其中銅和鐵的干擾最大。

4.6 干擾離子掩蔽劑的選擇

經(jīng)試驗驗證，氟化鈉，碘化鉀，抗壞酸性，檸檬酸鈉，酒石酸鉀鈉，硫代硫酸鈉，過氧化氫均可對干擾離子產(chǎn)生一定的掩蔽作用。加入4 mL氟化鈉-抗壞血酸-檸檬酸鈉混合掩蔽劑后，共存離子允許濃度可達(dá)到鉛：4 mg/L，銅：4 mg/L，鉻：2 mg/L，鎳：4 mg/L；鐵：20 mg/L，掩蔽效果良好。

（1）工作曲線的繪制。分別取6支50 mL具塞比色管，依次加入鋅標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00 mL，2.00 mL，4.00 mL，6.00 mL，8.00 mL和10.0 mL，用無鋅水稀釋至25 mL刻度線，向各比色管中依次加入10 mL硼酸-氯化鉀-氫氧化鈉緩沖溶液和5 mL鋅試劑溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，放置15 min。于620 nm處，用1 cm比色皿，以空白試驗為參比，測定溶液吸光度。各比色管中鋅濃度依次為0.00 mg/L，0.40 mg/L，0.80 mg/L，1.20 mg/L，1.60 mg/L和2.00 mg/L，以濃度和吸光度做標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性回歸方程為=0.213 3+0.034 8，相關(guān)系數(shù)為0.999 5。

（2）水樣及加標(biāo)回收率試驗。試驗方法對3種農(nóng)田灌溉水中的鋅進(jìn)行測定及加標(biāo)回收率測試，加標(biāo)回收率在96.2 %~98.2 %之間。說明該方法可用于農(nóng)田灌溉水中鋅的準(zhǔn)確測定。

5 小結(jié)

鋅屬于構(gòu)成酶元素，它參與農(nóng)作物的光合作用、呼吸過程、氮代謝、激素合成以及生長的全過程，鋅元素對于農(nóng)作物的生長來說至關(guān)重要。因此，我們一定要高度重視起農(nóng)田灌溉水中鋅含量的檢測和控制，根據(jù)農(nóng)田所種植農(nóng)作物的種類以及它們自身生長過程中對于鋅含量的需求來調(diào)整灌溉水中鋅的含量，進(jìn)而為促進(jìn)農(nóng)作物的健康生長提供充足但不過量的鋅元素。采用鋅試劑分光光度法測定農(nóng)田灌溉水中的鋅，不用萃取，具有操作簡單，反應(yīng)快速，測試準(zhǔn)確的優(yōu)點，可以為灌溉水中鋅含量的監(jiān)控提供有效的數(shù)據(jù)支持。

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焦義叢(1984-)，女，漢族，河北石家莊人，碩士，中級工程師，研究方向：水質(zhì)監(jiān)測儀器檢測方法的開發(fā)及研究。

O657.3

A

2095-1205(2020)04-23-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.04.12