[发明专利]适用于土壤溶液阳离子分析的毛细管电泳检测体系

说明书

一、技术领域

本发明提供了一种毛细管电泳分离检测体系，特别适用于土壤溶液阳离子组 成及其浓度的毛细管电泳分离检测体系。

二、背景技术

土壤及根际溶液中阳离子的检测技术对于土壤学、植物营养学以及农业环境 的研究来说具有非常重要的地位，同时也是指导农业科学生产的重要工具。但是 长期以来，土壤及根际溶液中阳离子的检测技术一般是先破坏性地分离得到大量 根际土壤，然后风干，之后再采用不同的试剂及一定水土比将土壤进行浸提后得 到相应的土壤溶液；或者在得到大量根际土壤后，采取高速离心或压榨的方法得 到新鲜土壤溶液。之后分别采用比色法、火焰光度计法、原子吸收光谱法或离子 色谱法等检测得到土壤养分状况数据。这些方法不仅比较繁琐，而且需要大量的 土壤以及获取大量的土壤溶液(500ul-50ml)。这对于土壤溶液样品的自动化快 速检测以及样品量较少(30-50ul)的土壤原位溶液相的研究都是不可行的。

毛细管电泳具有样品消耗量小(进样量在nl级，最少5ul就足够检测)、短 时间(几分钟)内就可以实现多种组分的同时检测(最多有一次出峰四五十个离 子组分)、检测程序简单，基本无需前处理等优点。从上世纪90年代以来，已 经有应用于无机离子的检测的研究：李群彬等2005报道了pH值为4.82的6mM 咪唑-乙酸缓冲液体系，其对茶水中阳离子的检测范围在0.5-50ug/ml之间；曾小 岚，刘君2005报道了环境水样的阳离子毛细管电泳检测体系：pH为4.5的 5mM咪唑-6mMa-HIBA体系，线性范围Ca²⁺、Na⁺为5-40mg/L；Mg²⁺为3.5- 45mg/L；张少君等2004采用pH为4.5的8mM咪唑-乙酸缓冲体系对自来水中阳 离子进行分析，对1-200ppm Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺检测，线性关系R²均达到0.99以 上。但此缓冲液的醋酸属于挥发性物质，对于缓冲液的标准化配置造成一定的影 响。又因为毛细管电泳消耗样品量较少，也已有研究者将其应用于采样量有限的 土壤原位溶液研究A.Dieffenbach，A.Gottlein，et al，1997报道了一种阳离子缓冲液 体系，成分为5mM metol，1mM ascorbic acid，2mM 18-crown-6，但相应样品浓度 在0.56-2.43ppm之间；Z.Y.Wang，2004采用同样的缓冲液检测土壤溶液浓度在 4-6ppm之间，检测上限偏低，难以满足高浓度离子的直接检测。此外这种检测缓 冲液需要新鲜配置，一般几小时后就会变质，不适合样品数量多时的批量检测。

对于土壤溶液来说，无机阳离子主要有NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺。根据 相关报道，土壤中速效态或可交换态的含量NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺一般在几十到 上百个ppm，Ca²⁺则通常是Na⁺、Mg²⁺的几倍，在几千个ppm。以土壤含水量20- 40％计，土壤溶液中NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺含量很低在十几个到几十个ppm之 间，Ca²⁺的浓度则在几百至上千个ppm之间，这种各离子浓度不成比例的特征在 旱地、水田、设施农业土壤中广泛存在。而申请人对土壤原位溶液中无机阳离子 的初步结果显示，根际土壤原位溶液，由于养分、水分吸收以及盐基离子随水分 迁移的特性，阳离子中NH₄⁺、K⁺浓度更低，而Ca²⁺的浓度更高，施氮的农业土 壤中Ca²⁺的浓度一般在400ppm左右，甚至可以达到700-1000ppm。而目前的筛 选体系不仅不能应用于高浓度样品的检测，更不适用于组分浓度复杂，个别离子 浓度很高和很低的情况同时存在，不适合等比例的稀释检测的情况。