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检测土壤肥料植株中重金属含量的重要性和测试原理及仪器

2019-10-10 21:32:17      来源:【朋检农业科技】

无机污染物质主要有铅、铬、镉、汞、砷、锌、铜、镍、氟等重金属和非金属元素。它们大多来源于工业三废(废气、废水、废渣)排放、施用肥料及农药等农业生产活动。这些无机元素进入水体和土壤以后通过植物吸收积累在植物的根、茎、叶、果等可食部分,或通过叶面直接进入植物体,从而对植物和动物产生毒害作用。因此测定土壤、植物及农产品中无机污染物质的含量已日益重要。

无机污染物质的分析可采用比色法具有成本低、小批量检测快速等特点,在其他实验条件不完备的情况下,多采用此法。无机污染物的分析多采用全量分析,包括土壤、肥料、植物分析,用以评价土壤污染程度和农产品质量。


铅、镉污染对植物生长发育会产生不良影响。高浓度的铅除在作物可食部分产生残毒外,还表现为幼苗萎缩、生长缓慢、产量下降。土壤铅含量大于50 mg/kg,作物根系已受到可观察到的影响。土壤铅大于100 mg/kg,铅在谷物中的积累量可能超过食品卫生标准(特别是常年污灌区),作物产量可减产10%以上。在土壤镉含量较高或镉污染区,水稻生产常年受阻,此时植物组织中镉(Cd)的临界浓度为10mg/kg。大麦组织中镉的临界浓度为15 mg/kg。谷物类作物镉的毒害症状一般类似于缺铁的萎黄病、枯斑病、萎蔫,叶片产生红棕色斑块和茎生长受阻。

铅、镉在自然界中分布广泛。非污染表土铅(Pb)含量一般为3~189mg/kg,多数在10~67mg/kg。表土含镉(Cd)0.07~1.1mg/kg,土壤背景值一般不超过0.5mg/kg,若土壤中Cd>1mg/kg为土壤镉临界值。几乎所有的农、畜、水产品都含有微量的铅、镉。一般食品中铅(Pb)的允许含量在0.5~2mg/kg,其中玉米0.16 mg/kg,大米0.06 mg/kg,蔬菜0.3 mg/kg。食品中镉(Cd)的允许含量一般在0.05~0.2 mg/kg,其中玉米、蔬菜0.05 mg/kg,大米0.2 mg/kg。

砷是有毒环境污染元素。砷以不同形态存在于自然界,其中元素砷不溶于水,无毒;三价砷毒性大于五价砷,大于有机砷。非污染土壤砷(As)含量为1~95 mg/kg,可溶性砷(1mol/L HCl提取)大于10~15 mg/kg认为污染。农产品砷(As)含量范围一般是谷类0~2.4 mg/kg,水果0~0.17 mg/kg,蔬菜0~1.3 mg/kg。我国规定食品中砷的允许含量为粮食(以原粮计)≤0.7 mg/kg,蔬菜、水果≤0.5 mg/kg。

铬是人体必需的微量营养元素,但铬的缺乏或过量将对人体和动物产生严重危害。一般认为二价铬是无毒的,三价铬是动物体必需的活性元素,六价铬是主要的环境污染物之一。表土一般含铬(Cr)平均约65 mg/kg,某些发育于蛇纹岩上的土壤可高达2000~4000 mg/kg。可溶态铬(1mol/L HOAc-NHB4BOAc)一般小于1 mg/kg。铬的毒害主要表现在植物根部,地上部出现缺铁失绿现象。农、畜、水产品中一般铬含量很低,谷类0~0.52 mg/kg,水果0~0.2 mg/kg,蔬菜0~0.36 mg/kg,肉类0.02~0.56 mg/kg,海产品0.17 mg/kg。农产品中铬的国家限量是0.5 mg/kg。

汞是对生物体有毒性的污染元素之一,其中甲基汞的毒性比无机汞大得多,它是一种亲脂性高毒物,能引起中枢神经系统疾病,为不可逆的中毒反应。一般非污染土表土含汞(Hg)不超过0.4mg/kg,背景值小于0.1mg/kg。我国规定粮食中汞(Hg)允许量≤0.02mg/kg,蔬菜、水果≤0.01 mg/kg,水产品≤0.3 mg/kg。FAO/WHO规定粮食中汞的允许量在0.02-0.05 mg/kg。

土壤、肥料、植株样品经消化后,所有形态的重金属(包括砷、铅、镉、铬、汞、镍、铁、铝、锌、锰、铜等)都转化为离子型态,加入相关检测试剂后显色,在一定浓度范围内溶液颜色的深浅与重金属的含量呈比例关系,服从朗伯--比尔定律,再通过PJ-500Z仪器进行测定得出含量值,与国家标准农产品安全质量无公害蔬菜安全要求允许限量的标准进行比较,来判断蔬菜、食品、土壤、肥料、植株样品重金属含量。

重金属砷的检测原理及采用标准

采用国家标准(GB/T5009.11-2003)硼氢化物还原比色法,即样品经消化后,加入碘化钾-硫脲并加热,将五价砷还原为三价砷,在酸性条件下硼氢化钾将三价砷还原为负三价,形成砷化氢导入吸收液中呈黄色,经仪器检测得出砷含量。

重金属铅的检测原理及采用标准

采用国家标准(GB/T5009.12-2003)二硫腙比色法,即样品经消化后,在弱碱性条件下,铅离子与二硫腙生成红色络合物,溶于三氯甲烷后,比色测定。

重金属铬的检测原理及采用标准

样品经消化后,在二价锰存在条件下,铬离子与二苯碳酰二肼反应生成紫红色络合物,络合物颜色的深浅与六价铬含量呈正比,比色测定可得出铬含量。

重金属镉的检测原理及采用标准

采用国家标准(GB/T5009.15-2003)比色法,即样品经消化后,在碱性条件下,镉离子与6-溴苯丙噻唑偶氮萘酚生成红色络合物,溶于三氯甲烷后,比色测定。

重金属汞的检测原理及采用标准

采用国家标准(GB/T5009.17-2003)二硫腙比色法,即样品经消化后,在酸性条件下,汞离子与二硫腙生成橙红色络合物,溶于三氯甲烷后,比色测定。

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