土壤—络合态铁、铝的测定—光度法
土壤重金属元素的测定能量色散X射线荧光光谱法地方标
土壤重金属元素的测定能量色散X射线荧光光谱法地方
标
一、重金属元素的测定
二、EDXRF技术原理
EDXRF是通过应用X射线束照射分析样品，利用由样品中的元素散射或被它们吸收并释放出来的X射线来分析样品成分的方法。
EDXRF技术检测的原理是，电子被X射线束打击，从而释放出高能量的X射线，这些X 射线被样品中的原子核散射和吸收，产生的X射线谱便可以用来分析样品中的元素。
由于每种元素都有其特定的能量，这些元素能被测量出来。
通常，被测元素的浓度可以用它们的量子效率进行估算。
三、EDXRF技术应用
EDXRF技术在土壤中重金属元素分析上的应用，首先是具有极高灵敏度，可以测量出低浓度的重金属元素。
其次，它可以用在混合样本上，具有很好的精确度和稳定性，能够提供准确可靠的结果。
此外，它可以表示多种元素，测试过程简单快速，容易操作。
四、EDXRF在土壤重金属元素测试中的优势
EDXRF技术有许多优势，首先，由于其自身的特点，具有非常灵敏的检测精度，适用于检测低浓度的重金属元素；其次。
土壤中生物可利用铁的测定
土壤中生物可利用铁的测定
土壤中生物可利用铁的测定主要包括以下步骤：
1.采集土壤样品：在具有代表性的地块上采集土壤样品，尽量保证样品具有代表性。
2.测定总铁含量：将采集的土壤样品进行处理，去除其中的有机质和其他杂质，测定样品中总铁的含量。
3.提取生物可利用铁：采用适当的提取剂，如盐酸羟胺、对苯二酚、2,4-二硝基酚等，将土壤样品中的生物可利用铁提取出来。
4.测定提取液中的铁含量：通过比色法、原子吸收光谱法等方法测定提取液中的铁含量，即可得到生物可利用铁的含量。
5.结果分析：根据测定的结果，分析土壤中生物可利用铁的含量，并与其他指标进行比较，评估其对植物生长的影响。
在实际操作中，还需要注意以下几点：
1.选择合适的提取剂：根据实际情况选择合适的提取剂，以保证提取效果和准确度。
2.控制提取条件：如温度、时间等，以保证提取过程的稳定和准确性。
3.排除干扰因素：在测定过程中，应排除其他离子的干扰，以确保测定的准确性。
4.规范操作过程：严格按照操作规程进行测定，避免误差的产生。
5.结果处理：对测定结果进行统计和处理，得出生物可利用铁的含量及分布情况。
通过以上步骤可以实现对土壤中生物可利用铁的有效测定。
对于缺乏有效铁的土壤，可以通过施肥等措施提高土壤中生物可利用铁的含量，促进植物的生长。
土壤重金属元素的测定能量色散X射线荧光光谱法地方标
《土壤重金属元素的测定能量色散X射线荧光光谱法》地方标准编制说明（送审稿）一、工作简况（一）任务来源2016年5月5日，由陕西迪泰克新材料有限公司申请的地方标准立项，根据陕西省质量技术监督局下达的2016年度陕西省地方标准制定项目计划，批准《土壤重金属元素的测定能量色散X射线荧光光谱法》地方标准的制定，项目编号为SDBXM61-2016。
（二）起草单位、协作单位起草单位：陕西迪泰克新材料有限公司协作单位：西北工业大学、陕西省西咸新区秦汉新城管理委员会都市农业局（三）主要起草人二、制定标准的必要性和意义随着现代工业技术的不断发展和环境污染的加剧，各种土壤污染问题带来的危害和次生环境下降，越来越受到国家层面的广泛关注。
土壤重金属污染具有隐蔽性和滞后性等特点，可通过食物链累积危害人体健康，因此及时检测土壤中重金属元素的含量，对控制其进入人体有着重要的意义。
目前定量检测重金属元素的常用方法有：石墨炉原子吸收分光光度法（Graphite furnace atomic absorption，GF-AAS）、火焰原子吸收分光光度法（Flame atomic absorption，F-AAS）、电感耦合等离子体质谱法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）、电感耦合等离子体光谱法（Inductively coupled plasma spectrometry，ICP-S），冷原子吸收法（Cold atomic absorption method，CAA）和分光比色法（Spectral colorimetric method，COL）等，基本以“野外采样—室内风干—消解—化学分析”为主，这些实验室化学分析方法不仅采样耗时耗力，容易造成易挥发成分损失而导致分析出现误差，而且成本高，检测周期长。
X射线荧光光谱法（X-ray fluorescence spectrometry，XRF）能够克服实验室检测的上述缺点，满足土壤重金属快速、实时的检测需求，较实验室化学分析的成本降低了50-70%。
分光光度法测定土壤中的铁
分光光度法测定土壤中的铁摘要铁元素对于农作物的生长十分重要，植物主要是从土壤中吸收氧化态的铁。
采用原子吸收分光光度法测定土壤中的铁有着灵敏度高、干扰少、准确、快速等优点，所以被广泛应用。
土壤样品经预处理后，采用DTPA-TEA消解法提取土壤中有效态的铁元素，通过火焰原子吸收分光光度法，在最佳测定条件下利用标准曲线法，完成对土壤中有效铁元素的测定。
测定方法操作简便，线性范围大，同一浸取液可分别测定土壤中4种植物微量元素。
关键词土壤；铁；原子吸收分光光度法；DTPA-TEA消解法土壤作为人类生存的根本，现代农业发展的基础，其必须含有充足的水分和养分。
土壤中的养分包括氮、磷、钾、碳、氢及多种微量元素，土壤中的微量元素虽然含量不高，但对于农作物的生长不可或缺，如铁。
植物从土壤中吸收的铁主要是二价或三价的氧化态铁，其中二价氧化态铁是主要形式[1-2]。
铁有以下几个方面的功能：一是某些酶和辅酶的重要组成部分；二是对于叶绿素和叶绿体蛋白的合成有重要的调节作用；三是铁是氧化还原体系中的血红蛋白（细胞色素和细胞色素氧化酶）和铁硫蛋白的组分[3-5]。
铁还是固氮酶中铁蛋白和钼铁蛋白的金属成分，在生物固氮中起着非常重要的作用，对于植物的光合作用和呼吸作用均有重要影响。
原子吸收分光光度法是于20世纪50年代中期出现并逐渐发展起来的一种新型仪器分析方法，其原理是基于蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来确定试样中被测元素含量的一种方法。
原子吸收光谱于20世纪50年代中期开始，1953年澳大利亚的瓦尔西（A.Walsh）博士发明锐性光源（空心阴极灯），1954年全球第一台原子吸收在澳大利亚由他指导诞生，在1955年瓦尔西（A. Walsh）博士的著名论文“原子吸收光谱在化学中的应用”奠定了原子吸收光谱法的基础。
20世纪50年代末期一些公司先后推出原子吸收光谱商品仪器，发展了Walsh的设计思想。
到了60年代中期，原子吸收光谱开始进入迅速发展的时期土壤中铁元素测定的主要方法是火焰原子吸收分光光度法，其非常适用于土壤提取液的测定，提取液可直接喷雾，灵敏度高，选择性好，抗干扰能力强，元素之间的干扰较小，可不经分离在同一溶液中直接测定多种元素，有良好的稳定性和重现性，仪器操作简便，应用广泛。
络合态铝的测定方法
络合态铝测定方法——焦磷酸钠提取-铝试剂比色法1 原理土壤中与有机质结合的铁络合物，也属于非晶质物质（无定形）。
土壤中金属-有机质络合物的形成，是引起金属离子特别是铁、铝离子在土壤中移动的重要原因之一，因而在土壤剖面的发生和土壤肥力中具有重要作用。
而且在同类土壤中，络合态铁的含量与有机质的含量呈正相关。
络合态铁、铝是鉴别土壤过渡层和灰化层的指标之一。
此外，它们在土壤有机矿质复合体的形成过程中起着极其重要的作用，因而对土壤有机质的组成、性质极其在土壤中的转化产生深远影响。
土壤中络合态铁的测定通常使用碱性焦磷酸钠提取法，在碱性条件下，焦磷酸钠与土壤作用，腐殖物质及其铁、铝等衍生物与焦磷酸钠发生不可逆交换，腐植酸与铁、铝等均以焦磷酸钠盐的形态进入溶液。
提取液可用H2SO4-H2O2消化以去除有机质的影响，消化后的提取液经过铝试剂显色后进行比色测定。
2 实验材料2.1 仪器振荡机、离心机（最大转速5000r/min，附100ml离心管）、容量瓶（50ml）、加热板、三角瓶（250ml）、烧杯（100ml）、分光光度计等2.2 试剂焦磷酸钠溶液：称取44.6g焦磷酸钠（Na4P2O7·10H2O，分析纯），溶于1000mL硫酸钠溶液（71g硫酸钠（Na2SO4，分析纯）溶于1000mL水）中，再用氢氧化钠溶液（100g氢氧化钠（NaOH，分析纯）溶于1000mL水）和磷酸（1+4）调节pH至8.5左右，现用现配。
铝试剂显色剂：量取120ml冰醋酸(CH3COOH，分析纯)，用水稀释至800ml 左右，加入24g氢氧化钠(NaOH，分析纯)，溶解后再溶入0.350g铝试剂（分析纯），全部移入1000ml量瓶中，用水定容（此液pH为4.0）；l.0g/L对硝基酚指示剂：称取0.lg对硝基酚溶于l00ml水中；Al标准溶液：称取金属铝片（表面氧化物用刀刮去）0.5000g，加入15mlHCl （1:1）溶解，稀释至1L，铝的浓度为500mg/L。
络合态铁的测定方法
络合态铁测定方法——KMnO4冷消化-邻啡罗啉比色法1 实验原理土壤中与有机质结合的铁络合物，也属于非晶质物质（无定形）。
土壤中金属-有机质络合物的形成，是引起金属离子特别是铁、铝离子在土壤中移动的重要原因之一，因而在土壤剖面的发生和土壤肥力中具有重要作用。
而且在同类土壤中，络合态铁的含量与有机质的含量呈正相关。
络合态铁、铝是鉴别土壤过渡层和灰化层的指标之一。
此外，它们在土壤有机矿质复合体的形成过程中起着极其重要的作用，因而对土壤有机质的组成、性质极其在土壤中的转化产生深远影响。
土壤中络合态铁的测定通常使用碱性焦磷酸钠提取法，在碱性条件下，焦磷酸钠与土壤作用，腐殖物质及其铁、铝等衍生物与焦磷酸钠发生不可逆交换，腐植酸与铁、铝等均以焦磷酸钠盐的形态进入溶液。
提取液可用硫酸-硝酸加热消化或者用KMnO4冷消化法进行消化，然后再醋酸钠缓冲溶液的条件下加入邻啡罗林显色，在530nm波长处进行测定。
2 仪器与试剂2.1 仪器离心机（附100ml离心管）、振荡机、分光光度计、锥形瓶（250ml）、容量瓶（50ml）2.2 试剂焦磷酸钠溶液：称取44.6g焦磷酸钠（Na4P2O7·10H2O，分析纯），溶于1000mL 硫酸钠溶液（71g硫酸钠（Na2SO4，分析纯）溶于1000mL水）中，再用氢氧化钠溶液（100g氢氧化钠（NaOH，分析纯）溶于1000mL水）和磷酸（1+4）调节pH至8.5左右，现用现配。
乙酸钠溶液：：称取10g乙酸钠（CH3COONa·3H2O，分析纯），溶于100mL 水。
50g/L高锰酸钾溶液：5g高锰酸钾（KMnO4，分析纯）加热溶于100ml水中。
100g/L盐酸羟胺溶液：10g盐酸羟胺（NH2O H·HCl，分析纯）溶于1000ml 水中。
1.0g/L邻啡罗啉显色剂：1.0g邻啡罗啉加热溶于1000ml水中。
铁标准溶液：称取纯铁丝（先用稀盐酸洗去表面氧化物）或纯金属铁粉0.5000g （精确至0.0001g）置于250mL烧杯中，加入60mL盐酸（1+3），加热溶解后，冷却，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
土壤分析方法
土壤分析方法土壤是指陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。
正因为土壤中含有多种物质，而这些物质对土壤中的作物及动物、微生物都有一定的影响，因此需要对土壤的组成成分和物理、化学性质进行定性、定量测定。
土壤分析是土壤生成发育、肥力演变、土壤资源评价、土壤改良和合理施肥研究的基础工作，也是环境科学中评价环境质量的重要手段。
土壤分析方法很多，但从大方面来分，主要可以分为物理分析和化学分析。
土壤物理分析主要测定土壤中物质存在的状态、运动形式以及能量的转移，包括土壤含水量（土壤水分测定仪）、土壤水势、饱和和非饱和导水度、水分常数、土壤渗漏速度、土壤机械组成、土壤比重和土壤容重、土壤孔隙度、土壤结构和微团聚体、土壤结持度、土壤膨胀与收缩、土壤空气组成和呼吸强度、土壤温度和导热率、土壤机械强度、土壤承载量和应力分布以及土壤电磁性等。
土壤物理分析方法多以现代化仪器为主，如土壤结构用测控仪；土壤结构的微域变化用磨片、光学技术及扫描电镜；土壤空气组成和土壤力学性质用气相色谱仪和三轴剪力仪，另外土壤物理分析还用到如测温仪、测磁仪、土壤颗粒自动分析记录仪等仪器。
土壤物理分析只占土壤分析方法中的很少一部分，很多情况下我们所说的土壤分析是值土壤化学分析。
土壤化学分析是指测定土壤的各种化学成分的含量和某些性质。
包括土壤矿质全量测定（硅、铝、铁、锰、磷、钛、钾、钠、钙、镁等的含量），土壤活性硅、铝、铁、锰含量测定，土壤全氮、全磷和全钾含量的测定，土壤有效养分图铵态氮、硝态氮、有效磷和钾含量的测定，土壤有机质含量的测定，突然微量元素和有效性微量元素含量的测定，土壤酸碱度、土壤阳离子交换量、土壤交换性盐基的组成测定等。
这些是土壤化学分析的重点项目，其中还有一个概念即土壤常规分析，是指其中的某些项目是必须进行测定的，包括土壤矿质全量、全氮量、土壤酸碱度、阳离子交换量、交换性盐基、有机质含量、有效养分含量项目。
土壤—络合态铁、铝的测定—光度法
FHZDZTR0156 土壤 络合态铁铝的测定 光度法F-HZ-DZ-TR-0156土壤—络合态铁、铝的测定—光度法1 范围本方法适用于土壤络合态铁、铝的测定。
2 原理土壤中与有机质结合的铁、铝络合物，也是非晶质物质，它们广泛存在于各种土壤中。
在相同土壤类型中，其含量常与土壤有机质的含量呈正相关。
土壤中金属—有机质络合物的形成，是引起金属离子，特别是铁、铝离子在土壤中移动的重要原因之一，因而在土壤剖面的发生和土壤肥力中具有重要作用。
络合态铁、铝常被用作鉴别土壤过渡层和灰化层的指标之一。
此外，它们在土壤有机矿质复合体的形成过程中起着极其重要的作用，因而对土壤有机质的组成、性质及其在土壤中的转化产生深远的影响。
因此络合态铁、铝的分析，有助于了解土壤发生过程的实质及土壤的肥力特性。
在测定土壤中与有机质结合的络合态铁常用焦磷酸钠提取法，它对络合态铁具有较好的专属性，而对各种含铁矿物的溶蚀较少。
但在提取络合态铝时，选择性就较差，它能同时自氢氧化铝的溶胶和凝胶及磷酸铝中溶出一定量铝，从而使测定结果偏高，然而土壤中这些物质的含量不高，所以仍可用焦磷酸钠提取络合态铝。
一般采用pH 8.5的焦磷酸钠溶液作提取剂，土壤中的腐殖质及其铁、铝衍生物与焦磷酸钠发生不可逆交换反应，腐殖质以可溶性钠盐形态进入溶液，而铁、铝则以焦磷酸盐形态进入溶液，提取液用酸消化后，在乙酸钠缓冲溶液中，铁、铝分别与试铁灵形成稳定的有色络合物，铝—试铁灵络合物在370nm波长时出现吸收，铁—试铁灵络合物在600nm和370nm波长时出现吸收，因此可在一个显色液中同时测定铁和铝，测土壤络合态铁、铝。
3 试剂3.1 焦磷酸钠溶液：称取44.6g焦磷酸钠（Na4P2O7·10H2O）,溶于1000mL硫酸钠溶液（71g硫酸钠溶于1000mL水）中，再用氢氧化钠溶液（100g氢氧化钠溶于1000mL水）和磷酸（1+4）调节pH至8.5左右，现用现配。
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FHZDZTR0156 土壤 络合态铁铝的测定 光度法
F-HZ-DZ-TR-0156
土壤—络合态铁、铝的测定—光度法
1 范围
本方法适用于土壤络合态铁、铝的测定。
2 原理
土壤中与有机质结合的铁、铝络合物，也是非晶质物质，它们广泛存在于各种土壤中。
在相同土壤类型中，其含量常与土壤有机质的含量呈正相关。
土壤中金属—有机质络合物的形成，是引起金属离子，特别是铁、铝离子在土壤中移动的重要原因之一，因而在土壤剖面的发生和土壤肥力中具有重要作用。
络合态铁、铝常被用作鉴别土壤过渡层和灰化层的指标之一。
此外，它们在土壤有机矿质复合体的形成过程中起着极其重要的作用，因而对土壤有机质的组成、性质及其在土壤中的转化产生深远的影响。
因此络合态铁、铝的分析，有助于了解土壤发生过程的实质及土壤的肥力特性。
在测定土壤中与有机质结合的络合态铁常用焦磷酸钠提取法，它对络合态铁具有较好的专属性，而对各种含铁矿物的溶蚀较少。
但在提取络合态铝时，选择性就较差，它能同时自氢氧化铝的溶胶和凝胶及磷酸铝中溶出一定量铝，从而使测定结果偏高，然而土壤中这些物质的含量不高，所以仍可用焦磷酸钠提取络合态铝。
一般采用pH 8.5的焦磷酸钠溶液作提取剂，土壤中的腐殖质及其铁、铝衍生物与焦磷酸钠发生不可逆交换反应，腐殖质以可溶性钠盐形态进入溶液，而铁、铝则以焦磷酸盐形态进入溶液，提取液用酸消化后，在乙酸钠缓冲溶液中，铁、铝分别与试铁灵形成稳定的有色络合物，铝—试铁灵络合物在370nm波长时出现吸收，铁—试铁灵络合物在600nm和370nm波长时出现吸收，因此可在一个显色液中同时测定铁和铝，测土壤络合态铁、铝。
3 试剂
3.1 焦磷酸钠溶液：称取4
4.6g焦磷酸钠（Na
4P
2
O
7
·10H
2
O）,溶于1000mL硫酸钠溶液（71g
硫酸钠溶于1000mL水）中，再用氢氧化钠溶液（100g氢氧化钠溶于1000mL水）和磷酸（1+4）调节pH至8.5左右，现用现配。
3.2 硫酸硝酸混合液（1+2）。
3.3 盐酸（1+3）
3.4 硝酸溶液：取63mL硝酸（ρ1.42g/mL），加水稀释至1000mL。
3.5 乙酸钠溶液：称取10g乙酸钠（CH
3COONa·3H
2
O）,溶于100mL水，用氢氧化钠或冰乙酸
（ρ1.05g/mL）调至pH 5.5。
3.6 氢氧化钠溶液：称取4g氢氧化钠溶于水，再加水稀释至100mL。
3.7 试铁灵溶液：称取0.2g试铁灵（7-碘-8-羟基喹啉-5-磺酸），溶于100mL水中。
3.8 铁标准溶液：称取纯铁丝（先用稀盐酸洗去表面氧化物）或纯金属铁粉0.1000g（精确至0.0001g）置于250mL烧杯中，加入20mL盐酸（1+1），加热溶解后，冷却，移入1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
此溶液1mL含100μg铁。
再稀释成1mL含10μg铁标准溶液。
3.9 铝标准溶液：称取金属铝片（表面氧化物用刀刮去）0.5000g(精确至0.0001g)置于250mL烧杯中，加入15mL盐酸（1+1）溶解，移入1000mL容量瓶中，再加水稀释至刻度，摇匀。
此溶液1mL含500μg 铝。
再稀释成1mL含10μg铝标准溶液。
4 仪器
4.1 振荡机。
4.2 离心机，最大转速5000r/min，附100mL离心管。
4.3 分光光度计。
4.4 锥形瓶，250mL。
4.5 烧杯，200mL。
4.6 容量瓶，50mL、25mL。
5 操作步骤
5.1 称取2.0000g～5.0000g（精确至0.0001g）通过0.25mm筛孔的风干土样置于250mL锥形瓶中，加入40.00mL～100.00mL新配制的焦磷酸钠溶液，加塞，置于振荡机上振荡2h或摇匀后放置过夜。
将提取物移入离心管中离心分离（2000r/min～3000r/min），离心后将澄清液倾入另一干燥的250mL锥形瓶中，加塞备用。
同时作空白试验。
5.2 吸取一定量提取液置于200mL烧杯中，加入2mL～3mL硫酸硝酸混合液，加热消化有机质。
待红棕色气体消失后，提高温度去除剩余的硫酸，直至白烟冒尽为止。
取下冷却后，加入1mL～2mL盐酸（1+3），微热溶解，移入50mL容量瓶，再加水稀释至刻度，摇匀。
溶液作络合态铁、铝测定用。
5.3 吸取一定量溶液置于25mL容量瓶中，加入1.00mL硝酸溶液，再加6mL乙酸钠溶液和2mL 试铁灵溶液，最后加入3mL氢氧化钠溶液（此时溶液pH约5.0～5.5），每次加入溶液均需摇匀混合，再加水稀释至刻度，摇匀。
放置24h后，在分光光度计上，分别于600nm和370nm波长处，用1cm吸收皿测定吸光度。
5.4 分别取0、20、40、60、80、100μg铁标准溶液置于25mL容量瓶中，按5.3操作步骤操作，在分光光度计上分别测定600nm和370nm波长处的吸光度，绘制600nm铁工作曲线和370nm铁工作曲线。
5.5 分别取0、10、20、30、40、50μg铝标准溶液置于25mL容量瓶中，按5.3操作步骤操作，在分光光度计上测定370nm波长处的吸光度，绘制铝工作曲线。
5.6 待测液吸光度的计算举例：设待测液在600nm和370nm波长处的吸光度分别为0.150和0.380。
从600nm铁工作曲线上查得吸光度0.150相对应的铁量为37.5μg，即为待测液中的铁量。
再从370nm铁工作曲线上查得37.5μg铁量的吸光度为0.180，然后从370nm测得待测液的吸光度0.380中减去0.180得吸光度0.200，最后从370nm铝工作曲线上查得吸光度0.200相对应的铝量为18.8μg，即为待测液中铝量。
6 结果计算
按下式计算土壤络合态铁、铝含量：
m
1×t
W（Fe）或W(Al)=—————————×1000
m×k×103
式中：W（Fe）或W(Al)—络合态铁或络合态铝含量，mg/kg；
m
1
—在工作曲线上查得铁量或铝量，μg；
t —分取倍数（待测液体积40mL～100mL/吸取待测液体积mL）；
m —风干土样质量，g；
k —风干土样换算成烘干土样的水分换算系数。
7 允许差
样品进行两份平行测定，取其算术平均值，取一位小数（小于1mg/kg，取二位小数）。
两份平行测定结果允许差按表1规定。
表1 络合态铁、铝测定允许差
络合态铁、铝量（mg/kg） 允许差（mg/kg）
100～300 10～100 1～10
0.2～1
0.1～0.2
< 0.1 5～15
0.5～5
0.05～0.5
0.02～0.05
0.01～0.02
< 0.01
8 参考文献
[1] 鲁如坤·土壤农业化学分析方法·北京：中国农业科技出版社·2000，71·。