CN109632448A - 一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法 - Google Patents

一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法 Download PDF

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李发永
何霜
金俊伟
刘枫
晋迎兵
王子琬
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Abstract

本发明公开了一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法，该方法主要包括以下步骤：S1：称取过筛的土样于锥形瓶中，加去离子水，浸提；S2：浸提上清液在3000～3500g下预离心10～12min以去除大颗粒，取预离心后的上清液用1μm微孔滤膜抽滤，弃去初滤液后收集所有滤液；S3：将上述滤液放入3KDa的超滤管中，4000g下超速离心30～40min，取上清液；其中上清液为去除胶体组分的真溶解态磷组分，超滤管底部为水扩散性胶体磷浓缩液。本发明提供了一种简便有效的胶体磷浓缩分离方法，对传统的重力分离和场流分离方法进行了改进，大大简化胶体磷测定分析步骤，缩短了测定时间。

Description

一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法
技术领域
本发明属于土壤养分监测领域，涉及一种利用超滤的方法浓缩分离土壤中胶体结合磷的新方法。
背景技术
磷是重要的生源要素之一，土壤磷库不仅直接影响着土壤肥力及农业生产，还因土壤磷素流失导致水体富营养化问题频发而引起了环境领域及社会的广泛关注。近年来，随着化肥的大量投入，土壤中的磷元素大量累积，研究表明土壤磷的累积量远远超过了作物的需求。传统观点认为土壤中磷的流失主要是由于化肥施用导致了土壤中的溶解态磷随着雨水和灌溉水而流入水体。但是，近年来的研究表明，土壤磷素向水体的迁移实际上与土壤胶体磷颗粒密切相关。土壤胶体是粒径介于1nm至1μm之间的颗粒，通常包括铁、铝氧化物、粘土矿物等矿物组成的无机胶体，有机大分子、微生物等有机胶体以及矿物和有机质交互形成的有机无机复合胶体，广泛存在于土壤与水体环境中。由于土壤胶体粒径小，比表面积大，反应活性强等理化特性，能够在土壤溶液中长期悬浮，具有较强的移动性，是土壤***中污染物向水体迁移的主要途径。土壤胶体磷即土壤磷与铁/ 铝氧化物、粘土矿物等无机矿物胶体，有机大分子、微生物等有机胶体以及有机 -无机复合胶体结合形成的一种细颗粒态磷。胶体是磷等营养元素长距离运移的重要载体，胶体易化运移已被证实是土壤溶液、地表水体以及农业面源污染中磷素运移的重要途径
但关于土壤胶体结合磷的检测分析方法还很匮乏，目前，胶体磷的分析方法主要有重力离心分离法和场流分离法。其中，重力浓缩分离法，需要在300 000g 的离心力下低温离心2h，整个步骤及其繁琐，需要用到价格昂贵的超高速离心机，且离心管等耗材及其昂贵，测定1个样品平均需要4h，费时费力。场流分离是一种针对大分子(生物大分子和合成高分子)，胶体，纳米颗粒等分离的技术。其基本原理是大分子流过扁平通道，同时受到水平和垂直方向的流场作用；尺寸相对小的分子，受垂直方向的作用力较小，而向扁平通道中心平移扩散；而尺寸相对较大的分子，受垂直方向的作用力较大而更靠近聚集壁。从而在垂直方向形成尺寸梯度。而流体在扁平通道内，越靠近中心，流速越快，而越靠近边缘，流速越均匀，越缓慢。因此，尺寸相对较小的组分先被后端检测器检测到；而较大尺寸的组分随后被检测。从而达到分离的目的。虽然场流分离的方法效果也比较好，但是其也需用到价格昂贵的场流分离仪，其价格50-100万不等。
因此，如何降低土壤胶体结合磷的检测分析成本以及耗时，是本发明亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中胶体磷浓缩分离存在的缺陷，并提供一种利用超滤的方法浓缩分离胶体结合磷的新方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其包括如下步骤：
S1：称取过筛的土样于锥形瓶中，加去离子水，浸提；
S2：浸提上清液在3000～3500g下预离心10～12min以去除大颗粒，取预离心后的上清液用1μm微孔滤膜抽滤，弃去初滤液后收集所有滤液；
S3：将上述滤液放入3KDa的超滤管中，4000g下超速离心30～40min，取上清液；其中上清液为去除胶体组分的真溶解态磷组分，超滤管底部为水扩散性胶体磷浓缩液。
作为优选，所述的土样为未经过研磨且过8mm筛的土样。
作为优选，步骤S1中，土样与去离子水以土水比1:8混合，然后移至摇床中，在150～160rpm下浸提16～24h。
作为优选，步骤S2中，初滤液的弃去量为5mL。
作为优选，胶体磷的浓缩尺寸为3KDa-1μm。
该发明具有以下技术优势：
胶体磷的浓缩分离时间由原来重力分离方法的平均每个样品4h降低到了每个样品20min，不再需要昂贵的超高速离心设备。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的具体测定方法，下面结合具体实施案例对本发明进一步说明，但所举案例不作为本发明的限定。
实施例1：
从浙江省桐庐县采集0-20cm土壤3份，带回实验室后，将土壤自然风干，称取待测未经研磨土样，过8mm筛，放入250ml锥形瓶中，加去离子水，土水比1:8，移至摇床中，在160rpm下浸提24h。浸提上清液在3000g下预离心 12min以去除大颗粒，取预离心后的上清液用1μm微孔滤膜抽滤，弃去5mL 初滤液后收集所有滤液，记为上清液I。将上清液I直接进行超滤，上清液I置于3KDa的超滤管中，4000g下超速离心30min，取上清液(记为上清液II)，超滤管底部为水扩散性胶体磷浓缩液。
然后采用钼蓝比色法分别测定上述分离的上清液中的总磷含量。上清液I中的总磷浓度减去上清液II的总磷浓度，即为上清液I中的胶体磷浓度。按照上清液I与土样样品的量比关系，换算得到土样样品中的胶体磷含量。本实施例中的测定结果如表1所示。
表1为重力分离方法和上述超滤浓缩分离方法测定的胶体磷含量的对比
由表1可知，本方法测定的胶体磷含量和传统的重力分离方法测定的胶体磷含量值非常接近，传统方法的胶体磷平均值为7.55mg/kg，本方法测定的胶体磷平均值为7.73mg/kg。且本方法测定的误差只有0.06mg/kg，远小于传统方法的0.30mg/kg。因此，本方法具良好的检测稳定性，可以有效分离和快速准确的检测土壤中的胶体磷。
实施例2：
从浙江开化县采集茶园土壤，采集0-20cm土层土壤3份，带回实验室后，将土壤自然风干，称取待测未经研磨土样，过8mm筛，放入250ml锥形瓶中，加去离子水，土水比1:8，移至摇床中，在150rpm下浸提16h。浸提上清液在3500g下预离心10min以去除大颗粒，取预离心后的上清液用1μm微孔滤膜抽滤，弃去5mL初滤液后收集所有滤液，记为上清液I。将上清液I直接进行超滤，上清液I置于3KDa的超滤管中，4000g下超速离心40min，取上清液(记为上清液II)，超滤管底部为水扩散性胶体磷浓缩液。
然后采用钼蓝比色法分别测定上述分离的上清液中的总磷含量。上清液I中的总磷浓度减去上清液II的总磷浓度，即为上清液I中的胶体磷浓度。按照上清液I与土样样品的量比关系，换算得到土样样品中的胶体磷含量。本实施例中的测定结果如表2所示。
表2为重力分离方法和上述超滤浓缩分离方法测定的胶体磷含量的对比
由表2可知，本方法测定的胶体磷含量和传统的重力分离方法测定的胶体磷含量数值非常接近，传统方法的胶体磷平均值为2.46mg/kg，本方法测定的胶体磷平均值也为2.46mg/kg。且本方法测定的误差只有0.05mg/kg，远小于传统方法的0.23mg/kg。因此，本方法具良好的检测稳定性。可以有效分离和快速准确的检测土壤中的胶体磷。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：称取过筛的土样于锥形瓶中，加去离子水，浸提；
S2：浸提上清液在3000～3500g下预离心10～12min以去除大颗粒，取预离心后的上清液用1μm微孔滤膜抽滤，弃去初滤液后收集所有滤液；
S3：将上述滤液放入3KDa的超滤管中，4000g下超速离心30～40min，取上清液；其中上清液为去除胶体组分的真溶解态磷组分，超滤管底部为水扩散性胶体磷浓缩液。
2.根据权利要求1的土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其特征在于，所述的土样为未经过研磨且过8mm筛的土样。
3.根据权利要求1的土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其特征在于，步骤S1中，土样与去离子水以土水比1:8混合，然后移至摇床中，在150～160rpm下浸提16～24h。
4.根据权利要求1的土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其特征在于，步骤S2中，初滤液的弃去量为5mL。
5.根据权利要求1的土壤中胶体磷的浓缩分离方法，其特征在于，胶体磷的浓缩尺寸为3KDa-1μm。
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