一種土壤富里酸亞組分分級(jí)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤分離提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤富里酸亞組分的分級(jí)提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]富里酸是由生物質(zhì)降解形成的大分子有機(jī)混合物，它廣泛分布于水、土、氣等環(huán)境介質(zhì)中。富里酸的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，分子量從幾百到幾十萬不等，元素組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)隨時(shí)空和來源而變化。富里酸在環(huán)境地球化學(xué)及全球生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，世界各國對(duì)于海洋、河水、廢水等各種來源富里酸的地球化學(xué)特征開展了廣泛的研究。目前對(duì)富里酸的整體結(jié)構(gòu)特征和地球化學(xué)循環(huán)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是由于土壤中富里酸濃度極低(一般〈5%)，加之富里酸有機(jī)質(zhì)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，要對(duì)富里酸化學(xué)組分和環(huán)境行為進(jìn)行深入研究，必須對(duì)富里酸進(jìn)行進(jìn)一步富集和分離。目前常用的分離方法有樹脂吸附法、色譜分離法、反滲透法等。其中XAD—8樹脂分離技術(shù)是國際腐殖酸協(xié)會(huì)(Internat1nal HumicSubstances Society:1HSS)推薦的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，也是目前最常用的技術(shù)之一。
[0003]為了更近一步的研究富里酸的結(jié)構(gòu)和組成，前人將富里酸進(jìn)行分級(jí)分離，從而減小其異質(zhì)性，取得一系列成果。目前富里酸亞組分的分級(jí)分離技術(shù)，一般基于IHSS推薦的XAD-8吸附技術(shù)為基礎(chǔ)，即首先將富里酸吸附在XAD — 8樹脂上，然后用不同性質(zhì)的淋洗液淋洗樹脂柱，得到不同富里酸亞組分分級(jí)樣品。例如Dai等首先將富里酸吸附在XAD — 8樹脂上，然后利用三種不同PH有機(jī)緩沖液、水及乙醇淋洗樹脂，得到5種富里酸亞組分分級(jí)樣品(Dai, J., Ran, ff., Xing, B., Gu, Μ.& Wang, L.Characterizat1n of fulvicacid fract1ns obtained by sequential extract1ns with pH buffers, water, andethanol from paddy soils.Geoderma 135，284 - 295 (2006).) ;Li 等利用四種不同比例甲醇和鹽酸溶液淋洗樹脂，得到4種富里酸亞組分分級(jí)樣品(Li，A.，Huj J.，Li，I，Zhang, ff.& Wang, X.Polarity based fract1nat1n of fulvic acids.Chemosphere.77，1419 - 1426 (2009).) ；Bai等利用5種不同pH的焦磷酸鈉緩沖溶液淋濾樹脂，得到5種富里酸亞組分分級(jí)樣品(Bai Y., Wu F.，Xing B., Meng W.，Shi G., Ma Y.& GiesyJ.1solat1n and Characterizat1n of Chinese Standard Fulvic Acid Sub-fract1nsSeparated from Forest Soil by Stepwise Elut1n with Pyrophosphat.ScientificReports.5，8723 | DO1: 10.1038/sr印08723 (2015))。上述方法都明顯分為兩個(gè)過程:(O富里酸的提取過程:從土壤中提取富里酸；(2)富里酸亞組分分級(jí)過程:基于不同組成和結(jié)構(gòu)富里酸亞組分與XAD—8的結(jié)合能力不同進(jìn)行分離。。前人的富里酸亞組分分級(jí)過程與富里酸在土壤中存在狀態(tài)無關(guān)，不能反映土壤中富里酸的賦存狀態(tài)和理化性質(zhì)；也不能實(shí)現(xiàn)富里酸亞組分的提取過程和分級(jí)過程的統(tǒng)一。最近研究表明，少量富里酸亞組分以自由態(tài)存在于土壤孔隙水中；大部分富里酸亞組分與土壤礦物(如礦物中的鈣、鋁、鐵等)結(jié)合，形成結(jié)合態(tài)富里酸亞組分。結(jié)合態(tài)的富里酸亞組分主要包括鈣結(jié)合態(tài)富里酸亞組分、鋁結(jié)合態(tài)富里酸亞組分、鐵結(jié)合態(tài)富里酸亞組分及強(qiáng)結(jié)合態(tài)富里酸亞組分，不同結(jié)合態(tài)的富里酸亞組分理化性質(zhì)存在明顯差異。
[0004]本發(fā)明專利基于富里酸亞組分在土壤中賦存形態(tài)的不同(包括:自由態(tài)富里酸亞組分、結(jié)合態(tài)富里酸亞組分、鋁結(jié)合態(tài)富里酸亞組分、鐵結(jié)合態(tài)富里酸亞組分及強(qiáng)結(jié)合態(tài)富里酸亞組分)，利用去離子水、鹽酸、焦磷酸鈉和氫氧化鈉分別對(duì)富里酸亞組分進(jìn)行多次分級(jí)提取，通過多次分離完成對(duì)土壤中的富里酸亞組分的充分提取，實(shí)現(xiàn)了富里酸亞組分分級(jí)過程與提取過程的統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為充分實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中的富里酸亞組分的分離富集，本發(fā)明公開了一種土壤富里酸亞組分的分級(jí)提取方法，通過該方法，能成功分級(jí)提取土壤中的富里酸亞組分，并制備了一系列分級(jí)提取的富里酸亞組分樣品，以供后續(xù)研究使用。
[0006]本發(fā)明公開的技術(shù)方案為:一種土壤富里酸亞組分分級(jí)提取方法，所述提取方法包括如下步驟:
步驟a:土壤樣品預(yù)處理:稱取天然土壤，剔除樹根和石子等雜物，風(fēng)干，碾磨過篩，得到預(yù)處理土壤樣品；
步驟b:土壤有機(jī)質(zhì)的分級(jí)萃取:
向步驟a中的預(yù)處理土壤樣品中加入去離子水，使其固液比介于1:10?3:10之間，連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液1及土壤樣品1 ;
向土壤樣品1中加入去離子水，使其固液比介于1:10?3:10之間，連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液2及土壤樣品2 ;
向土壤樣品2中加入去離子水，使其固液比介于1:5?3:10之間，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH介于1.0?3.0之間，繼續(xù)加入0.1?1.0 mol/L的鹽酸溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液3及土壤樣品3 ;
向土壤樣品3中加入0.1?1.0 mol/L的鹽酸溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液4及土壤樣品
4；
向土壤樣品4中加入去離子水，使其固液比介于1:5?1:3之間，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值介于6.0?8.0之間，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向溶液中加入焦磷酸鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且焦磷酸鈉濃度介于0.1?0.2 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?
5h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液5及土壤樣品5 ;
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向土壤樣品5中加入焦磷酸鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且焦磷酸鈉濃度介于0.1?0.2 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28h后，離心分離，得到上清液6及土壤樣品6 ;
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向土壤樣品6中加入焦磷酸鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且焦磷酸鈉濃度介于0.1?0.2 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28h后，離心分離，得到上清液7及土壤樣品7 ;
向土壤樣品7中加入去離子水，使其固液比介于1:5?3:10之間，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH介于6.0?8.0之間，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向溶液中加入氫氧化鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且氫氧化鈉濃度介于0.1?0.3 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?
5h，靜置20?28 h后，離心分離，得到上清液8及土壤樣品8 ;
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向土壤樣品8中加入氫氧化鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且氫氧化鈉濃度介于0.1?0.3 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28h后，離心分離，得到上清液9及土壤樣品9 ;
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向土壤樣品9中加入氫氧化鈉溶液，使其固液比介于1:10?3:10之間且氫氧化鈉濃度介于0.1?0.3 mol/L之間，然后將溶液連續(xù)攪拌2?5 h，靜置20?28h后，離心分離，得到上清液10及土壤樣品10 ；
步驟c:分級(jí)富里酸亞組分粗品制備:將步驟b中的上清液1?上清液10，共計(jì)10份上清液分別調(diào)節(jié)至pH值介于1.0?2.0之間，再分別攪拌2?5 h，分別靜置20?28 h，離心分離，將10份上清液分別標(biāo)記為粗提富里酸亞組分溶液1?粗提富里酸亞組分溶液10 ;
步驟d:分級(jí)富里酸亞組分粗品濃縮:將步驟c中的粗提富里酸亞組分溶液1?粗提富里酸亞組分溶液10，共計(jì)10份粗提富里酸亞組分溶液分別以10?20倍柱體積/h的流速通過XAD — 8樹脂柱；
吸附完成后，分別以10?20倍柱體積/h的流速用0.4?0.8倍柱體積的去離子水洗滌XAD—8樹脂柱，然后以3?5倍柱體積/h的流速依次用0.5?3倍柱體積的0.1?1.0mol/L氫氧化鈉溶液和1?3倍柱體積去離子水洗滌XAD—8樹脂柱，流出液立即酸化至pH值介于1.0?3.0之間，最終得到與10份粗提富里酸亞組分相對(duì)應(yīng)的10份酸化