[發明專利]用31P核磁共振分析環境樣品時消除磁性離子干擾的方法

無效

• 申請號: 200910183048.X
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101629882A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 丁士明;白秀玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/34;G01N24/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及對環境樣品中磷組成的分析，尤其涉及用³¹P核磁共振分析環境樣品時消除磁性離子干擾的方法。

背景技術

磷是生物所必需的營養元素，也是生物生長的限制性元素。我國陸地表層大量水體(湖泊、水庫以及部分河流等)出現的富營養化，主要是水環境中磷含量過高引起的。環境中的磷由無機磷和有機磷組成，無機磷主要指磷酸根磷和多聚磷，有機磷則由含磷的不同分子有機化合物組成，包括膦酸、磷酸單酯、磷酸二酯等。磷化合物種類不同，在環境中的遷移能力以及對生物生長的貢獻有很大差異。因此，要深入了解環境中磷的遷移活性，以及對生物生長的潛在影響，需要獲得環境中磷組成的信息。

當前，³¹P核磁共振(³¹P-NMR)是分析環境樣品中磷組成最主要的技術，與高效液相色譜(HPLC)、化學提取和分離等方法相比，該技術對樣品的前處理要求簡單，能一次性獲得多個磷化合物或化合物基團的信息，應用優勢十分明顯。但磁性離子干擾是影響³¹P-NMR分析效果最主要的問題，由于環境樣品(如土壤、沉積物)中存在大量的鐵、錳等化合物。使用堿性提取劑提取磷化合物的同時，鐵、錳等磁性離子也被提取出來進入溶液。當這些離子的含量過高時，會極大地影響³¹P-NMR測定，突出表現在波峰的峰寬大幅度增加，使得處于相鄰位置的波峰之間發生重疊，從而增加磷化合物或化合物基團鑒別的難度，同時降低波峰面積積分的準確度，給定量分析造成較大的誤差。

目前，已經發展了一些用于消除磁性離子干擾的方法，主要有兩類：(1)在提取環境樣品的磷組分之前，用還原劑、絡合劑或陽離子樹脂對環境樣品進行前處理，通過還原、絡合或吸附作用除去大量鐵、錳離子，從而消除或降低其干擾；(2)在提取環境樣品的磷組分之后，向提取液或經過濃縮后的提取液中添加還原劑、絡合劑或陽離子樹脂，通過還原、絡合作用降低其干擾的程度，或通過吸附作用去除鐵、錳離子，消除其干擾。上述兩種方法都有一定的應用，但均存在比較明顯的缺陷或局限性。前一種方法，前處理在去除鐵、錳離子的同時，不可避免地造成部分磷組分的損失，此外，前處理進行后，樣品中殘留有大量的溶解態鐵、錳離子，這些離子在進行磷組分提取后大部分仍然被保留下來，從而使得磁性離子的干擾更加強烈。后一種方法，向提取液中添加陽離子樹脂去除鐵、錳離子的同時，帶負電荷的磷組分可通過陽離子橋被間接吸附，從而造成磷組分的損失；向經過濃縮后的提取液中加入還原劑或絡合劑，盡管不造成磷組分的損失，但在強堿性條件下還原或絡合作用受到很大限制，其消除效果十分有限。

發明內容

本發明目的是提供一種用³¹P核磁共振分析環境樣品時消除磁性離子干擾的方法，能在磷組分不損失的前提下，非常顯著地消除磁性離子的干擾，同時操作方法簡便，適用于推廣和應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：用³¹P核磁共振分析環境樣品時消除磁性離子干擾的方法，其特征是：首先用堿性提取劑提取出環境樣品中不同組分的磷，然后加入8-羥基蝰啉溶液，將此時的含磷溶液pH值調至8.0-9.5，含磷溶液中的鐵、錳離子與8-羥基蝰啉充分發生沉淀反應，通過離心法除去鐵、錳等沉淀物后，含磷溶液用于³¹P核磁共振分析。

所說堿性提取劑可以是0.1～0.5mol/L的氫氧化鈉溶液或相近濃度的氫氧化鈉與乙二胺四乙酸(EDTA)、氫氧化鈉與氟化鈉(NaF)組成的混合溶液。

具體可按以下步驟操作：

(1)首先用未經稀釋的12mol/L濃HCl配置8-羥基蝰啉溶液：將濃HCl滴加到8-羥基蝰啉固體，直至固體全部溶解、定容，8-羥基蝰啉溶液濃度為1-3％；

(2)使用堿性提取劑提取環境樣品中不同組分的磷，測定提取液中鋁、鐵、錳離子的含量，根據需要處理的提取液體積，計算需要加入的8-羥基蝰啉摩爾數，根據步驟(1)配置的8-羥基蝰啉溶液濃度，確定需要加入的8-羥基蝰啉溶液體積；

(3)根據步驟(2)確定的8-羥基蝰啉加入體積，向提取液中緩慢滴加8-羥基蝰啉溶液，同時手動搖晃，使得8-羥基蝰啉在提取液中分布均勻；

(4)用3.5mol/L的鹽酸將提取液pH值調至9.0，搖動2分鐘，靜置半小時；

(5)將出現沉淀的混濁液裝入離心管，在10000轉/分鐘速度下離心10分鐘，再用0.45μm濾膜過濾；

(6)步驟(5)得到的上清液經濃縮后用于³¹P核磁共振分析。