本文介绍了植物锰的测定方法及测定的实验步骤。

分析意义

锰是植物必需的微量营养元素之一。植物含锰量的变化幅度比其他微量元素要大,植物中锰(Mn)的正常含量范围为20mg • kg-1~50mg • kg-1,小于20 mg • kg-1为缺乏,大于1000mg • kg可能发生锰毒害。但水稻对锰(Mn)的忍耐力较强,即使高达2500mg • kg-1时仍能正常生长;茶树叶内锰(Mn)的浓度高达数千mg • kg-1时,仍无异常症状。植物含锰(Mn)量与土壤pH值有密切关系,酸性土壤上植物含锰(Mn)量较高,约200 mg • kg-1~500 mg • kg-1,而盐渍土和钙质土上的植物含锰(Mn)量都低于100 mg • kg-1。所以缺锰往往发生在碱性土壤,而锰中毒多发生在酸性土壤及厂矿附近的受重金属污染的土壤上。对缺锰敏感的作物主要有:燕麦、大麦、甜菜、烟草、马铃薯、柑桔、苹果;其次是:小麦、亚麻、番茄、蚕豆、豌豆和菜豆等。故有必要测定植物中的锰,以了解其锰营养水平,及时采取防治措施,促使植物正常生长。

锰主要存在于植物体的叶和茎中,种子含锰量很少。一般认为以植物叶片的干物质含锰(Mn)量作为指标较好,如小麦(孕穗期)叶片<25 mg • kg-1,大豆、番茄、黄瓜的叶片<10mg • kg-1,甜菜、烟草、马铃薯等叶片<5 mg • kg-1为缺锰。

方法选择的依据

植物样品通常采用湿灰化法(硝酸硫酸-高氯酸或硝酸高氯酸,或硫酸过氧化氢消煮)或高温灼烧的干灰化法进行分解。湿灰法的优点是样品灰化完全,但要消耗大量酸液,致使空白值较高,操作过程较繁;干灰化法不需加人试剂,受污染少,但由于炉温不均匀,有些组织致密的植物样品不易灰化完全,或者由于高温下挥发损失,或者形成硅酸盐难以再溶解等缺点容易引起负误差。因此,干、湿灰化方法各有利弊,目前均被广泛使用。

近年来,人们在用稀HCI浸提植物样品,测定浸出液中Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo等,以取代干、湿灰化法方面作了大量比较试验,获得良好结果。

溶液中锰的测定,一般都用原子吸收分光光度计(AAS)直接进行测定,此法快速、简便、准确,已在土壤和植物微量元素分析中广泛应用。如有条件,采用等离子体原子发射光谱(CP-AES)法较AAS法更具优越性。比色法目前很少使用故这里不作介绍。

原子吸收分光光度法

方法原理

植物样品经干灰化法分解(也可用HNO3 -HCIO4消煮法),用稀HCI(或HNO3)溶解灰分。溶液中的Mn直接用原子吸收分光光度计测定。

仪器及设备

石英坩埚或瓷坩埚(30mL);高温电炉;电热板(附调压变压器);原子吸收分光光度计(AAS计)。

试剂

盐酸溶液[(1 : 1),优级纯];

锰的标准溶液:0.2479 g无水硫酸锰溶于水,加1 mL浓硫酸,用水定容至1L,此溶液为锰标准液ρ(Mn)=100mg • L-1,用水稀移10倍,成カ10mg • L-1锰标准液(无水硫酸锰按下法制得:将MnSO4 • 7H2O于150 ℃烘干,移人高温电炉中于400 ℃灼烧6h)。

操作步骤

1.干灰化称取烘干磨碎(0.5 mm)的植物样品1. 000 g~2. 000 g(含Mn50 μg~ 300μg)于瓷坩埚中,在电热板上缓缓加热炭化至不再冒烟,移人高温电炉,逐渐升温到500 C灰化2h。若此时灰分中炭粒较多,可待冷却后,滴加HNO3(1 : 1)润湿灰分,蒸发至干后,置高温电炉中继续完成灰化。

2. AAS计测定吸收值用2 mLHCl(1 : 1)溶解灰分,移人25 mL容量瓶中,加水定容。直接在AAS计上波长279.5nm处测定Mn的吸收值。

3.工作曲线绘制吸 取锰(Mn)标准溶液[ρ(Mn)=10.00 mg • L-1]0、2.50、5. 00、10.00、15. 00、20.00 mL分别置于25 mI容量瓶中,各加2 mL HCl(1: 1),用水定容,即为0、1、2、4、6、8mg • L-1Mn标准系列溶液。在与样品测定完全测定相同的条件下,在AAS上测定吸收值,作工作曲线。

结果计算

ω(Mn)=ρ×V/m

式中:ω(Mn)——植物中全锰(Mn)的质量分数,mg • kg-1
ρ——测得试液中锰(Mn)的质量浓度,mg • L-1
V——样品溶液的体积,mL;
m——烘干样品质量,g。