一种土壤富里酸亚组分分级提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土壤分离提取技术领域，具体涉及一种土壤富里酸亚组分的分级提取方法。
【背景技术】
[0002]富里酸是由生物质降解形成的大分子有机混合物，它广泛分布于水、土、气等环境介质中。富里酸的结构非常复杂，分子量从几百到几十万不等，元素组成和化学结构随时空和来源而变化。富里酸在环境地球化学及全球生态系统中具有重要作用，世界各国对于海洋、河水、废水等各种来源富里酸的地球化学特征开展了广泛的研究。目前对富里酸的整体结构特征和地球化学循环已经取得了一定的进展，但是由于土壤中富里酸浓度极低(一般〈5%)，加之富里酸有机质组成和化学结构的复杂性，要对富里酸化学组分和环境行为进行深入研究，必须对富里酸进行进一步富集和分离。目前常用的分离方法有树脂吸附法、色谱分离法、反渗透法等。其中XAD—8树脂分离技术是国际腐殖酸协会(Internat1nal HumicSubstances Society:1HSS)推荐的标准技术，也是目前最常用的技术之一。
[0003]为了更近一步的研究富里酸的结构和组成，前人将富里酸进行分级分离，从而减小其异质性，取得一系列成果。目前富里酸亚组分的分级分离技术，一般基于IHSS推荐的XAD-8吸附技术为基础，即首先将富里酸吸附在XAD — 8树脂上，然后用不同性质的淋洗液淋洗树脂柱，得到不同富里酸亚组分分级样品。例如Dai等首先将富里酸吸附在XAD — 8树脂上，然后利用三种不同PH有机缓冲液、水及乙醇淋洗树脂，得到5种富里酸亚组分分级样品(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 等利用四种不同比例甲醇和盐酸溶液淋洗树脂，得到4种富里酸亚组分分级样品(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种不同pH的焦磷酸钠缓冲溶液淋滤树脂，得到5种富里酸亚组分分级样品(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))。上述方法都明显分为两个过程:(O富里酸的提取过程:从土壤中提取富里酸；(2)富里酸亚组分分级过程:基于不同组成和结构富里酸亚组分与XAD—8的结合能力不同进行分离。。前人的富里酸亚组分分级过程与富里酸在土壤中存在状态无关，不能反映土壤中富里酸的赋存状态和理化性质；也不能实现富里酸亚组分的提取过程和分级过程的统一。最近研究表明，少量富里酸亚组分以自由态存在于土壤孔隙水中；大部分富里酸亚组分与土壤矿物(如矿物中的钙、铝、铁等)结合，形成结合态富里酸亚组分。结合态的富里酸亚组分主要包括钙结合态富里酸亚组分、铝结合态富里酸亚组分、铁结合态富里酸亚组分及强结合态富里酸亚组分，不同结合态的富里酸亚组分理化性质存在明显差异。
[0004]本发明专利基于富里酸亚组分在土壤中赋存形态的不同(包括:自由态富里酸亚组分、结合态富里酸亚组分、铝结合态富里酸亚组分、铁结合态富里酸亚组分及强结合态富里酸亚组分)，利用去离子水、盐酸、焦磷酸钠和氢氧化钠分别对富里酸亚组分进行多次分级提取，通过多次分离完成对土壤中的富里酸亚组分的充分提取，实现了富里酸亚组分分级过程与提取过程的统一。
【发明内容】
[0005]为充分实现对土壤中的富里酸亚组分的分离富集，本发明公开了一种土壤富里酸亚组分的分级提取方法，通过该方法，能成功分级提取土壤中的富里酸亚组分，并制备了一系列分级提取的富里酸亚组分样品，以供后续研究使用。
[0006]本发明公开的技术方案为:一种土壤富里酸亚组分分级提取方法，所述提取方法包括如下步骤:
步骤a:土壤样品预处理:称取天然土壤，剔除树根和石子等杂物，风干，碾磨过筛，得到预处理土壤样品；
步骤b:土壤有机质的分级萃取:
向步骤a中的预处理土壤样品中加入去离子水，使其固液比介于1:10?3:10之间，连续搅拌2?5 h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液1及土壤样品1 ;
向土壤样品1中加入去离子水，使其固液比介于1:10?3:10之间，连续搅拌2?5 h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液2及土壤样品2 ;
向土壤样品2中加入去离子水，使其固液比介于1:5?3:10之间，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH介于1.0?3.0之间，继续加入0.1?1.0 mol/L的盐酸溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液3及土壤样品3 ;
向土壤样品3中加入0.1?1.0 mol/L的盐酸溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液4及土壤样品
4；
向土壤样品4中加入去离子水，使其固液比介于1:5?1:3之间，用盐酸和氢氧化钠调节其pH值介于6.0?8.0之间，在氮气保护下，向溶液中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1?0.2 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?
5h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液5及土壤样品5 ;
在氮气保护下，向土壤样品5中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1?0.2 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28h后，离心分离，得到上清液6及土壤样品6 ;
在氮气保护下，向土壤样品6中加入焦磷酸钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且焦磷酸钠浓度介于0.1?0.2 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28h后，离心分离，得到上清液7及土壤样品7 ;
向土壤样品7中加入去离子水，使其固液比介于1:5?3:10之间，用盐酸和氢氧化钠调节其pH介于6.0?8.0之间，在氮气保护下，向溶液中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1?0.3 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?
5h，静置20?28 h后，离心分离，得到上清液8及土壤样品8 ;
在氮气保护下，向土壤样品8中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1?0.3 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28h后，离心分离，得到上清液9及土壤样品9 ;
在氮气保护下，向土壤样品9中加入氢氧化钠溶液，使其固液比介于1:10?3:10之间且氢氧化钠浓度介于0.1?0.3 mol/L之间，然后将溶液连续搅拌2?5 h，静置20?28h后，离心分离，得到上清液10及土壤样品10 ；
步骤c:分级富里酸亚组分粗品制备:将步骤b中的上清液1?上清液10，共计10份上清液分别调节至pH值介于1.0?2.0之间，再分别搅拌2?5 h，分别静置20?28 h，离心分离，将10份上清液分别标记为粗提富里酸亚组分溶液1?粗提富里酸亚组分溶液10 ;
步骤d:分级富里酸亚组分粗品浓缩:将步骤c中的粗提富里酸亚组分溶液1?粗提富里酸亚组分溶液10，共计10份粗提富里酸亚组分溶液分别以10?20倍柱体积/h的流速通过XAD — 8树脂柱；
吸附完成后，分别以10?20倍柱体积/h的流速用0.4?0.8倍柱体积的去离子水洗涤XAD—8树脂柱，然后以3?5倍柱体积/h的流速依次用0.5?3倍柱体积的0.1?1.0mol/L氢氧化钠溶液和1?3倍柱体积去离子水洗涤XAD—8树脂柱，流出液立即酸化至pH值介于1.0?3.0之间，最终得到与10份粗提富里酸亚组分相对应的10份酸化