鋅試劑分光光度法測定農田灌溉水中的鋅

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田灌溉水中的鋅

焦義叢1焦賀超2張艷偉1王葉姣1喬芳芳1

（1.河北先河環(huán)保科技股份有限公司河北石家莊050000；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田灌溉水中鋅的含量進行測定，結合具體的實驗過程進行了闡述。

鋅試劑；鋅試劑分光光度法；農田灌溉

為了貫徹制定《中華人民共和國環(huán)境保護法》，防止土壤、地下水以及農產品污染，保障人體健康，維護生態(tài)平衡，促進經濟發(fā)展，我們國家對于農田灌溉的水質標準做出了明確規(guī)定。鋅作為農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，那么其必然會對農田灌溉水產生污染，進而影響到農作物的生長質量。因此，對農田灌溉水中鋅含量進行測量有著非常強的必要性。文章擬研究一種具有操作簡單，反應快速，測試準確的鋅試劑分光光度法來對農田灌溉水中鋅含量進行測定，為灌溉水中鋅含量的監(jiān)控提供有效的數據支持。

1 農田灌溉中水中鋅含量的多少對農作物生長情況的影響分析

我們都知道，在農作物的生長過程中，鋅是其中一種不可或缺的重要元素，農作物適量補鋅有助于提高農作物的產量。

1.1 農田灌溉中水中鋅含量過低造成的影響

鋅是農作物中的重要生長元素之一，鋅元素會參與到農作物生長素的整個代謝過程當中來，能夠促進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，農作物體內吲哚乙酸合成就會銳減，農作物的生長發(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作物的葉片會變得很小。

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

1.2 農田灌溉中水中鋅含量過高造成的影響

鋅作為農作物生長中的必要元素之一，的確在促進農作物生長中發(fā)揮著至關重要的作用，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作物的生長造成負面影響。農田灌溉中水中鋅含量過高，特別是在農作物幼苗成長階段，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，細胞內的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型，抑制了酶的活性，阻礙了葉綠素的合成。由此可見，關注灌溉農田所使用的水中鋅含量還是非常有必要的。

2 關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。根據相關資料記載顯示，之前全世界范圍內每年通過河流流入海洋的鋅數量就可以達近500萬t，而這些鋅主要來自各種采礦場、合金廠、選礦廠、機器制造廠、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。

當我們用含鋅量超標的污水灌溉農田時，則勢必會引起農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)鋅和有機態(tài)鋅。這些鋅主要來源于各種成土礦物。鋅離子和含鋅絡離子參與土壤中的代換反應，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，鋅含量超標會導致農田土壤中的酶失去活性，細菌數量就會隨之減少，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藍色絡合物，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。

鋅標準貯備溶液（500 mg/L）：準確稱取經處理除去氧化膜的優(yōu)級無砷鋅粒0.5 g或者基準氧化鋅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容量瓶當中，稀釋至刻度，搖勻，此溶液鋅離子濃度為500 mg/L。

鋅標準溶液（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，用氫氧化鈉溶液調節(jié)溶液呈黃色。將溶液全部轉移至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 結果與討論

4.1 反應時間的影響

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

4.2 反應溫度的影響

將反應液分別于室溫，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃下進行反應，結果顯示，隨溫度升高，反應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，應盡可能在恒溫環(huán)境下進行，且標準曲線和水樣測試應保持同樣的溫度環(huán)境下。

4.3 鋅試劑用量的影響

試驗了當鋅試劑用量為2 mL，3 mL，4 mL，5 mL，6 mL，7 mL，8 mL時反應液的吸光度，結果表明，當鋅試劑用量低于2 mL時，反應不發(fā)生，吸光度于空白一致，當鋅試劑用量大于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。為保證反應正常進行，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時反應體系的吸光度。結果表明，該反應體系的pH適用范圍較窄，過酸和過堿都會對反應液的吸光度產生較大的影響。尤其是酸性條件下，當pH=4時，吸光度降低至中性水樣的25 %左右。堿性條件下，當pH=9時，吸光度降低至中性水樣的75 %左右。故試驗過程中要嚴格控制水樣的pH，測試前調節(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，結果表明，各金屬離子均會對測試產生負干擾。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，依次加入鋅標準使用液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準曲線，線性回歸方程為=0.213 3+0.034 8，相關系數為0.999 5。

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

5 小結

鋅屬于構成酶元素，它參與農作物的光合作用、呼吸過程、氮代謝、激素合成以及生長的全過程，鋅元素對于農作物的生長來說至關重要。因此，我們一定要高度重視起農田灌溉水中鋅含量的檢測和控制，根據農田所種植農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整灌溉水中鋅的含量，進而為促進農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田灌溉水中的鋅，不用萃取，具有操作簡單，反應快速，測試準確的優(yōu)點，可以為灌溉水中鋅含量的監(jiān)控提供有效的數據支持。

[1]曹利慧.電熱板消解分光光度法測定土壤中鋅的含量[J].化學工程與裝備，2018(1):252-254.

[2]金仁亮,王旻晏.鋅試劑法在循環(huán)水中銅含量測定的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2018(21):48-49.

[3]楊瑛,苗桂珍,張彩凌.氧化鋅炭化灰化-分光光度法測定液態(tài)危廢中總磷的含量[J].理化檢驗：化學分冊，2019(1):115-117.

[4]朱堯偉,班俊生,姚永生.試液稱重法-火焰原子吸收分光光度法測定r地質樣品中的銀?銅?鉛?鋅[J].安陽工學院學報，2018(4):46-49.

[5]劉正紅,蘇廣東,陳永紅.紫外分光光度法測定金精礦中砷量[J].現(xiàn)代測量與實驗室管理，2019(2):5-9.

[6]孟慶山,邢曄忠,宋韶錦.稀酸解離-原子吸收分光光度法測定甘草鋅顆粒中鋅的含量[J].中國藥品標準，2019(4):311-314.

[7]任先順,王建康,谷峰.不同微量元素鋅·硼濃度對玉米生長的影響[J].安徽農業(yè)科學，2019(12)：174-177.

[8]張磊.礦山區(qū)土壤重金屬污染及農作物富集情況研究[J].安徽農學通報，2019(8):67-70.

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