焦义丛　焦贺超　张艳伟　王叶姣　乔芳芳

锌试剂分光光度法测定农田灌溉水中的锌

焦义丛1焦贺超2张艳伟1王叶姣1乔芳芳1

（1.河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000；2.河北量子环境检测有限公司河北石家庄050000）

测定锌的基本方法包括了原子吸收法、色谱法、分光光度法以及滴定法、电感耦合等离子体发射谱法等。其中分光光度法以其操作简单，成本低等优点，使用较普遍。测定锌的分光光度法主要有两种，分别是双硫腙法和锌试剂法。双硫腙法需要萃取，操作烦琐，且使用CCl4，毒性较大。文章使用锌试剂分光光度法来对农田灌溉水中锌的含量进行测定，结合具体的实验过程进行了阐述。

锌试剂；锌试剂分光光度法；农田灌溉

为了贯彻制定《中华人民共和国环境保护法》，防止土壤、地下水以及农产品污染，保障人体健康，维护生态平衡，促进经济发展，我们国家对于农田灌溉的水质标准做出了明确规定。锌作为农田灌溉用水中的一个主要微量元素，如果出现锌含量过高的情况，那么其必然会对农田灌溉水产生污染，进而影响到农作物的生长质量。因此，对农田灌溉水中锌含量进行测量有着非常强的必要性。文章拟研究一种具有操作简单，反应快速，测试准确的锌试剂分光光度法来对农田灌溉水中锌含量进行测定，为灌溉水中锌含量的监控提供有效的数据支持。

1 农田灌溉中水中锌含量的多少对农作物生长情况的影响分析

我们都知道，在农作物的生长过程中，锌是其中一种不可或缺的重要元素，农作物适量补锌有助于提高农作物的产量。

1.1 农田灌溉中水中锌含量过低造成的影响

锌是农作物中的重要生长元素之一，锌元素会参与到农作物生长素的整个代谢过程当中来，能够促进吲哚乙酸和丝氨酸合成色氨酸，如果灌溉中水的锌含量过低，那么，农作物体内吲哚乙酸合成就会锐减，农作物的生长发育也会因此出现不同程度的停滞状态，叶片的生长也会受到影响，最显著的影响之一便是农作物的叶片会变得很小。

此外，锌作为蛋白质合成中最为突出的元素之一，其在促进蛋白质代谢以及构成核糖和蛋白体的过程中发挥着至关重要的作用，而且锌还是保持核糖蛋白结构完整性的重要基础。因此，如果农作物的生长过程中缺锌严重，那么，农作物很有可能会出现开花少、结果也不正常的现象。

1.2 农田灌溉中水中锌含量过高造成的影响

锌作为农作物生长中的必要元素之一，的确在促进农作物生长中发挥着至关重要的作用，但是，这并不意味着灌溉水中锌含量的浓度越高越好，如果锌的浓度过高反而会给农作物的生长造成负面影响。农田灌溉中水中锌含量过高，特别是在农作物幼苗成长阶段，其便会因为受到锌的胁迫，叶绿素含量就会出现明显降低的问题，Zn2+被植物吸收之后，细胞内的Zn2+作用于叶绿素生物合成途径的几种酶（叶绿素脂还原酶、6物氨基乙酞丙酸合成酶和胆色素脱氨酶）的肽链中富含SH的部分，改变了它们的正常构型，抑制了酶的活性，阻碍了叶绿素的合成。由此可见，关注灌溉农田所使用的水中锌含量还是非常有必要的。

2 关于锌污染的简要阐述

2.1 锌对水体的污染

锌本身是不溶于水的，但是锌盐如氯化锌、硫酸锌、硝酸锌等，则易溶于水。碳酸锌和氧化锌不溶于水。根据相关资料记载显示，之前全世界范围内每年通过河流流入海洋的锌数量就可以达近500万t，而这些锌主要来自各种采矿场、合金厂、选矿厂、机器制造厂、冶金联合企业、镀锌厂、造纸厂以及仪器仪表厂等，这些工厂所排放的废水中都含有着大量的锌化合物。

当我们用含锌量超标的污水灌溉农田时，则势必会引起农田作物在生长过程中出现多种问题。

2.2 锌对土壤的污染

土壤中的锌共有4种类型，分别是水溶态锌、难溶态锌、代换态锌和有机态锌。这些锌主要来源于各种成土矿物。锌离子和含锌络离子参与土壤中的代换反应，会出现吸附固定的现象。如果锌在土壤中富集起来，那么其对生长在土壤里面的各类植物必然会造成危害，当植物受到危害后，后续食用该类植物的人或者动物也会因此受到危害。另外，锌含量超标会导致农田土壤中的酶失去活性，细菌数量就会随之减少，土壤里面的微生物作用必然也会减弱。因此，锌对土壤的污染绝不能被忽视。

3 锌试剂分光光度法对农田灌溉水中锌的测定

3.1 锌试剂分光光度法原理

在pH=8.5~9.5溶液中，锌试剂与锌离子生产蓝色络合物，在波长620 nm处用分光光度法测得吸光度，吸光度及锌离子浓度呈线性关系。

3.2 实验所用仪器与试剂

GWA-UN1-F40 超纯水器,TG-3288电子天平，BPC-9070电热鼓风干燥箱，T6紫外可见分光光度计，50 mL具塞比色管。

盐酸溶液：1+1。

氢氧化钠溶液：40 g/L。

甲基橙指示液：1 g/L。

硼酸盐缓冲溶液（pH=8.8~9.0），称取18.7克氯化钾，15.5 g硼酸以及4.17 g氢氧化钠，以60 ℃~80 ℃水溶解，冷却后稀释至1 L。

锌标准贮备溶液（500 mg/L）：准确称取经处理除去氧化膜的优级无砷锌粒0.5 g或者基准氧化锌0.622 4 g于烧杯中，加入20 mL，1+1盐酸低温溶解，稍冷，用无锌水移入1 L容量瓶当中，稀释至刻度，摇匀，此溶液锌离子浓度为500 mg/L。

锌标准溶液（10 mg/L）：吸取2.0 mL贮备液于100 mL容量瓶中，用无锌水稀释至刻度，此溶液锌离子浓度为10 mg/L。

锌试剂溶液：称0.4 g锌试剂溶于500 mL乙醇中放置过夜，使其全部溶解，贮于棕色瓶中，可稳定一个月，溶液若由红变黄，则已趋实效。

3.3 试验方法

分别移取25 mL试样于100 mL烧杯中，加入0.5 mL盐酸溶液，在电炉上煮沸5 min，取下，冷却至室温。加入1滴甲基橙指示液，用氢氧化钠溶液调节溶液呈黄色。将溶液全部转移至50 mL比色管中，加入10 mL硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲溶液和5 mL锌试剂溶液，用水稀释至刻度，摇匀，放置15 min。于620 nm处，用1 cm比色皿，以空白试验为参比，测定溶液吸光度。

4 结果与讨论

4.1 反应时间的影响

将反应液分别放置5min，10 min，15 min，20 min，30 min，结果表明，随反应时间延长，反应液的吸光度基本不变，说明该显色反应很快。为了保证反应完全，且节约时间，结合上述优化结果，选择反应时间为约10 min。

4.2 反应温度的影响

将反应液分别于室温，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃，80 ℃下进行反应，结果显示，随温度升高，反应液的吸光度呈下降趋势，所以为了保证良好的线性及平行性，水样测试时，应尽可能在恒温环境下进行，且标准曲线和水样测试应保持同样的温度环境下。

4.3 锌试剂用量的影响

试验了当锌试剂用量为2 mL，3 mL，4 mL，5 mL，6 mL，7 mL，8 mL时反应液的吸光度，结果表明，当锌试剂用量低于2 mL时，反应不发生，吸光度于空白一致，当锌试剂用量大于4 mL以上时，随试剂量增大，吸光度基本呈一平台，当锌试剂用量超过6 mL时，再增大，吸光度呈缓慢下降趋势。为保证反应正常进行，且获得较稳定吸光度，确定锌试剂用量为5 mL。

4.4 pH的影响

试验了pH=4时和pH=11时反应体系的吸光度。结果表明，该反应体系的pH适用范围较窄，过酸和过碱都会对反应液的吸光度产生较大的影响。尤其是酸性条件下，当pH=4时，吸光度降低至中性水样的25 %左右。碱性条件下，当pH=9时，吸光度降低至中性水样的75 %左右。故试验过程中要严格控制水样的pH，测试前调节水样的pH至中性。

4.5 共存离子的影响

试验了铅、铜、铬、铁、镍等金属离子的影响，结果表明，各金属离子均会对测试产生负干扰。各干扰离子的允许浓度为：铅：1 mg/L、铜：0.1mg/L、铬：2mg/L、镍：0.5 mg/L，铁：0.1 mg/L，其中铜和铁的干扰最大。

4.6 干扰离子掩蔽剂的选择

经试验验证，氟化钠，碘化钾，抗坏酸性，柠檬酸钠，酒石酸钾钠，硫代硫酸钠，过氧化氢均可对干扰离子产生一定的掩蔽作用。加入4 mL氟化钠-抗坏血酸-柠檬酸钠混合掩蔽剂后，共存离子允许浓度可达到铅：4 mg/L，铜：4 mg/L，铬：2 mg/L，镍：4 mg/L；铁：20 mg/L，掩蔽效果良好。

（1）工作曲线的绘制。分别取6支50 mL具塞比色管，依次加入锌标准使用液0.00 mL，2.00 mL，4.00 mL，6.00 mL，8.00 mL和10.0 mL，用无锌水稀释至25 mL刻度线，向各比色管中依次加入10 mL硼酸-氯化钾-氢氧化钠缓冲溶液和5 mL锌试剂溶液，用水稀释至刻度，摇匀，放置15 min。于620 nm处，用1 cm比色皿，以空白试验为参比，测定溶液吸光度。各比色管中锌浓度依次为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，以浓度和吸光度做标准曲线，线性回归方程为=0.213 3+0.034 8，相关系数为0.999 5。

（2）水样及加标回收率试验。试验方法对3种农田灌溉水中的锌进行测定及加标回收率测试，加标回收率在96.2 %~98.2 %之间。说明该方法可用于农田灌溉水中锌的准确测定。

5 小结

锌属于构成酶元素，它参与农作物的光合作用、呼吸过程、氮代谢、激素合成以及生长的全过程，锌元素对于农作物的生长来说至关重要。因此，我们一定要高度重视起农田灌溉水中锌含量的检测和控制，根据农田所种植农作物的种类以及它们自身生长过程中对于锌含量的需求来调整灌溉水中锌的含量，进而为促进农作物的健康生长提供充足但不过量的锌元素。采用锌试剂分光光度法测定农田灌溉水中的锌，不用萃取，具有操作简单，反应快速，测试准确的优点，可以为灌溉水中锌含量的监控提供有效的数据支持。

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焦义丛(1984-)，女，汉族，河北石家庄人，硕士，中级工程师，研究方向：水质监测仪器检测方法的开发及研究。

O657.3

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2095-1205(2020)04-23-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.04.12