蔬菜硝酸盐快速检测方法在栽培实验中的应用

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1、东北师范大学 硕士学位论文 蔬菜硝酸盐快速检测方法在栽培实验中的应用 姓名：徐爱华 申请学位级别：硕士 专业：环境科学 指导教师：丁蕴铮 20041201 东北师范大学毕业论文 中文摘要 ， C 据医学调查表明，近年来人们忠癌症的比例正在逐年增加，其中 以消化系统癌变尤为突出。许多学者认为，这与人体摄入的硝酸盐和 亚硝酸盐的量呈明显的相关性。许多文献资料表明，人体摄入的硝酸 盐8 0 以上来自于蔬菜，尤其是叶菜类蔬菜。而蔬菜又是人们日常生 活中不可替代的植物性食品，因此，要控制人体对硝酸盐的摄入，就 必须要从控制蔬菜对硝酸盐的累积着手。因此，有关蔬菜硝酸盐检测 方法及累积因素的研究就成了人们研

2、究的重点 本文介绍了硝酸盐的组成、来源及危害等，并对蔬菜硝酸盐的累 积机制，影响因素、测定方法及控制措施等方面作了系统的阐述，本 文主体部分对蔬菜硝酸盐的快速检测方法进行了研究验证，并将此方 法应用于施肥对蔬菜硝酸盐累积影响的研究中，为人们科学地栽培和 食用蔬菜提供了相关依据，对进一步丌展无公害蔬菜和绿色食品，防 止蔬菜硝酸盐对人体的危害做出了贡献。 首先，根据硝酸盐与二苯胺在浓硫酸介质中反应生成有色物质的 原理，在目视比色法的基础上，建立了一种硝酸盐的快速检测方法， 即：二苯胺法；另外，在硝酸盐能被镉粉还原成亚硝酸盐的基础上， 根据亚硝酸盐与对氨基苯磺酸反应生成重氮盐再与盐酸一1 萘乙二胺偶

3、 联生成红色染料的原理，在目视比色法的基础上，建立了另外一种硝 酸盐的快速检测方法，即：镉粉法。实验表明，这二种方法与标准方 法( G B T5 0 0 9 3 3 1 9 9 6 ) 相比较，都有较好的一致性。 其次，本研究以小白菜、萝b 、油菜、菠菜、香菜等为供试材料， 采用田f 自J 实验和盆栽实验相结合的方法，将所研究出的蔬菜硝酸盐的 快速检测方法( 二苯胺法和镉粉法) 应用于施肥对蔬菜硝酸盐的累积 东北师范大学毕业论文 影响研究中，在此研究中发现：蔬菜中硝酸盐的含量随着施入氮肥的 种类和数量而异，且随着土壤中氮素水平和有机质含量的增高而增多； 在同等栽培条件下，不同种类的蔬菜对硝酸盐

4、的累积量不同，有菠菜 萝h 绿叶菜类 白菜类 葱蒜类 豆类 瓜果类 茄果类 多年生类 食用菌类 张竹青等”3 1叶菜类 豆类 瓜菜类 果菜类 段永蕙等1叶菜类 根菜类 豆类 瓜菜类 葱类 茄果类 张漱茗等o叶菜类 根菜类 葱蒜类 瓜果类 豆类 茄果类 j 申秀英等( 1 1根菜类 绿叶菜类 白菜类 甘蓝类 豆类 茄果类 瓜类 杨惠芬等m 1绿叫菜类 白菜类 根茎类 鲜豆类 瓜类 葱蒜类 茄果类 即使同类蔬菜不同品种间硝酸盐的累积量也存在着较大的差异： O l d a y 等曾报道，光滑叶型品种H y b r i d 4 2 4 菠菜的N 0 3 “ 含量较皱叶型 品种低，外界N 0 3 - N

5、 浓度高时更是如此；沈明珠等报道【9 莴苣B e l l o n e 4 东北师范= 学硕t 毕业论文 品种的硝酸盐含量是T o m a d a 品种的2 0 8 倍。 同一株蔬菜的不同部位对硝酸盐的累积也存在着差异。艾绍英等 报道 1 ”，蔬菜不同部位的硝酸盐含量大小顺序一般为：根和茎部较高， u 十次之，叶柄高于叶片，外时( 下部时) 高于内部叶【上部叶) ，花和 果实较低。 造或蔬菜不同种类、品种以及同一植株不同部位的硝酸盐累积量 的差别的原因主要是受遗传因子控制所致。 N e l s o n ( 1 9 8 4 ) - 报道，不同品种和不葡植株部位的硝酸盐浓度差异主 要取决于吸收硝态氮

6、的能力、硝酸盐还原酶活性和光合作用能力等。 硝酸盐还原酶是N O r 还躁过程的限速酶，其活力强度是可遗传的。但 蔬菜硝酸盐还原酶活性与N 0 3 “ 含量的关系较为复杂，研究结果不； O l d a y 等【l 龇指出不同品种菠菜硝酸盐含量与其硝酸盐还原酶活性之淌 呈负相关。B l o m z a n d s t r a 等 2 0 】的研究表明，培养介质中含有N 0 3 一时， 不同基因型莴苣组织中硝酸盐浓度与N R 没有关系，当培养介质中不舍 N 0 3 - 时，硝酸盐浓度与N R 呈正相关。因此，我们不能用简单的模型来 描述N R 与蔬菜硝酸盐浓度之间的关系，许多因素可能对此产生影响。

7、 此外，不同收获期对蔬菜硝酸盐累积的影响也较大。蔬菜中硝酸 盐的含量趋势是生长前期大于生长后期驻“。这主要可能由二个因素造 成：一是蔬菜生长前期根系活力相对较强，对土壤中N 0 3 的吸收能力 也比较强，而生长后期及成熟期根系活力减弱，吸收N O r 的能力降低： 二是因生长后期植株个体较大，对体内的N 0 3 - 存在定的稀释作用。 ( 2 ) 影响蔬菜硝酸盐累积的外部因子。 光照的影响 已有研究表明 2 ”，光照影响蔬菜硝酸盐的累积。延长光照时翘以 及增加光的强度都会使蔬菜N O r 含量下降。据段永蕙等报道【1 4 1 ，监测 同一块地，同一品种的芹菜，分别在7 点、1 2 点、1 6

8、点取样测定。其 硝酸盐含量顺序为1 2 点 尿素 碳铵 对照。 此外，还有不少学者对N 、P 、K 肥配施对蔬菜硝酸盐的累积影响 作了研究。王朝辉等( 1 9 9 7 ) 研究表明，磷对作物氮素代谢的影响具 有双重性，磷既影响作物对硝态氮的吸收，也影响作物的成长发育， 磷不足时，不仅抑制作物生长发育，也减少对硝态氮的吸收，从而降 低硝态氮的累积；磷充足时，既能促进硝酸盐还原同化，也能增强作 物对硝态氮的吸收，因而提高作物硝态氮的含量。但艾绍英等( 1 9 9 9 ) 3 3 的研究未发现磷对硝酸盐含量有任何影响。也有研究表明例，磷肥 对蔬菜硝酸盐含量有显著影响。植物缺磷，蛋白质合成受阻，严重影

9、 响植物的生长和对硝酸盐的吸收。 钾在植物体内的作用是多方面的，其中包括促进蛋白质的合成、 促进硝酸盐还原酶( N R ) 及亚硝酸盐还原酶( N i R ) 的合成、加快硝 酸盐由根向叶片的运输，促进硝态氮的还原和利用等。何天秀等 1 9 9 2 ， 研究了一些蔬菜不同部位硝酸盐与钾含量的关系，得到如图2 所示的 钾与硝酸盐含量关系的回归曲线： 东北师范大学硕士毕业论文 N 0 3 K 图2蔬菜中K 与N 0 3 一含量关系的回归曲线 图2 中表明，钾与蔬菜体内硝酸盐含量呈显著的负指数相关。 微肥对蔬菜硝酸盐含量的影响 氯对蔬菜硝酸盐含量的影响：一些研究表明【3 5 】，在同等氮素水平 条件

10、下施用氯化铵，蔬菜中硝酸盐的含量最低，这可能是C 1 一对N 0 3 的拮抗作用和取代效应 3 7 , 3 8 , 3 9 1 所致。同时c 1 。还可以抑制土壤中硝化 细菌的活性【40 1 ，从而抑制硝化作用的进行。并能促进氨基酸和蛋白质 的合成洲，使蔬菜中硝酸盐的累积降低。 硫对蔬菜硝酸盐含量的影响：硫是硝酸盐还原酶的巯基组成成分， 适当的硫对诱导和维持较高的酶活性是必要的。研究表明1 4 ”，适量的 施用硫磺能显著地降低小白菜整株及各器官和甘蓝叶球的硝酸盐含 量，与不施硫相比，小白菜叶片硝酸盐降低1 9 1 7 3 ，甘蓝叶球降 低1 2 2 5 8 3 。施硫促进作物生长，作物生长对其

11、体内硝酸盐有一定 的稀释作用。 钴、铜、铝、锰、锌、硼对蔬菜硝酸盐含量的影响 蔬菜喷施微肥如：锰、钼、锌、硼等微量元素均对降低硝酸盐含 量有良好的效果，黄启为等 3 5 对小白菜喷施钼、锰、锌肥后，发现三 种微肥均能有效地降低小白菜硝酸盐含量，且有：M o M n Z n 。孙映 波4 3 】等研究表明，蔬菜适量喷施铜、锰微肥能激活蔬菜体内硝酸盐还 原酶，从而使蔬菜植株硝酸盐含量下降。另有研究表明【1 0 ，蔬菜施钼、 东北师范大学硕士毕业论文 钴、硼、锰等微量元素可提高N R 活力，加快硝酸盐还原速率，从而减 少其积累。 1 3 硝酸盐的测定方法简介 由于硝酸盐对人体的危害比较突出，因此，对

12、它们的检测工作就 显得尤其重要。测定硝酸盐的方法很多，最常见的有离子选择性电极 法1 4 44 5 1 ，原子吸收法1 46 1 ，极谱法 4 7 ，以及光度法H 8 等，表2 和表3 列出了常见的几种硝酸盐的检测方法和国家标准检测方法【4 9 。 在这些方法中，因离子选择性电极法易受氯离子和碳酸氢根离子 的干扰，硝酸根的定量还原较难把握，因而，电化学法测定硝酸根得 不到推广；原子吸收法测定硝酸根灵敏度欠佳，也未得到广泛应用； 极谱法测定硝酸盐干扰较多，重现性不好，且不灵敏；光度法与其它 几种方法相比，较为灵敏，准确度高，因此得到了广泛的应用。但通 常使用的多为亚硝酸根的重氮化和偶联反应，形成

13、偶氮染料的光度法 均需使用有毒试剂 5 0 1 。荧光法测定微量的硝酸盐的方法也各有不足之 处，如2 ，6 二氨基吡啶法需要溶剂萃取，联吡啶法试剂本身有毒性且 干扰较大剐；日本科学工作者利用硝酸根与双( 2 ，9 - 二甲1 ，1 0 一菲绕 啉) 铜( I ) 形成的离子进行了原子吸收的分析测定，但消除不了碘 离子，硫氰根离子及等量氯离子和硅酸根离子的干扰。另外，这些方 法都需要精密仪器，操作较为繁琐，不适于对大批量蔬菜硝酸盐含量 的检测，也不方便于田间的在线检测。 9 东北师范大学硕士毕业论文 表2 硝酸盐检测的一般方法 测 试适 样品 定 方法 方法原理所需仪器的前检限 十扰剂用方法点

14、方 史献 离子毒范评 法 处理 性围 尚蔬菜中硝酸硝酸根离子选P H S 3 B ：简单 1 0 - o1 0 。m d LC r 无蔬需精密 子盐的危害及择性电极和饱P H 计S 0 4 2 -菜仪器 选检测【州和甘汞电极组( R E X ) ： N q 。 择成电池，通过 P N 0 3 一I 型 倒 测电动势计算硝酸根离 电硝酸根离子子选择性 极的浓度屯极； 法离子选择性当硝酸根离子离子分析简单 01 4 1 4 0 0 0 m g n _C r 无水有温度 电极法卣接电极与含硝酸 仪： 1 。 干扰， 测定水质中根溶液接触硝酸盐选 B f 需精密 硝酸盐氮”5 】时，电池的电择性电极；

15、 H S 。 仪器， 动势随溶液中参比电极； C N - 硝酸根离子活恒温磁力 C 0 3 2 。 H C O 度变化而变搅拌器； - 3 化，日遵守N 0 2 - N e n l S t 方程 原间接原子吸银离子I ，1 0 -原子吸收较麻 4 1 0 0 C l _确水需精 子收光谱法测 邻一氨菲 分光光度烦8 1 0 - I m o l L 1 。 毒密仪 吸定水中的N 0 ，形成不 B r 器， 收 N O ， 溶性络合物，银空心阴 C O 产 样品 法剩余的银由极灯；前处 原于吸收光理麻 谱法测定。烦 极蔡晓华等，利用用H C LJ P 1 A 型单较麻 4 1 0 - 8 m o

16、I L有水需精 盐 单扫描示波洗过的z n 粉扫示被极烦 5 x 1 0 一毒密仪 日 法极谱洁同时将N O a 还原谱仪；三电1 1 0 0 m o L器： 测定环境水成N 0 2 。来间极系统；定 受 中痕量硝酸接测定N o ，。时往复振N O r + 根及弧硝酸荡机； 还原 根离心机； 效率 影响， 分冷家峰等，样品中的硝分光光度麻烦 00 5 4 0 0 m g L 有蔬需精 光紫外分光光酸盐枉酸性计；振荡毒菜密仪 光度法测定蔬条件下与氨器；捣碎器i 样 度菜鲜样中的皋磺酸反应机。品前 法硝酸盐一8 】生成有色物处理 质，比色测 麻烦： 定。操作 时间 长。 东北师范夫学硕上毕业论文 表3 硝酸盐检测的标准方法 水和方法原理所需样检出限干扰试适用方法 废水仪器品N 0 3 - N物剂范围点讦 标准前毒 检验处件 法( 第理 1 5 版) 4 卅 紫外N O ：。一N 在2 2 0 纳米紫外简