毕业绵阳蔬菜基地土壤和蔬菜中微量元素的测定论文初稿最终装订稿.docx
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毕业绵阳蔬菜基地土壤和蔬菜中微量元素的测定论文初稿最终装订稿
绵阳师范学院
本科生毕业论文
题目绵阳蔬菜基地土壤和蔬菜中微量元素的测定
专业应用化学
院部化学与化学工程学院
学号0910030101
姓名曹丽
指导教师杨葵华高级实验师
答辩时间二○一三年五月
论文工作时间:
2012年12月至2013年5月
论文题目来源:
国家自然科学基金项目
编号:
四川省自然科学研究项目
编号:
校级自然科学研究项目
编号:
绵阳蔬菜基地土壤和蔬菜中微量元素的测定
学生曹丽
指导教师杨葵华
摘要:
采用湿法消解,用火焰原子吸收光谱法测定绵阳蔬菜基地土壤和蔬菜中Ca、Zn、Fe、Mn、Cd的含量。
结果表明,土壤中Ca、Zn、Mn、Cd的含量依次为:
1982.50μg·g-1,11.25μg·g-1,30.16μg·g-1,0.01μg·g-1,未检测出Fe元素。
苦瓜(干品)中Ca、Zn、Fe、Mn、Cd的含量依次为:
697.00μg·g-1,34.25μg·g-1,378.75μg·g-1,36.63μg·g-1,0.46μg·g-1;黄瓜(干品)中Ca、Zn、Fe、Mn、Cd的含量依次为:
1229.50μg·g-1,89.25μg·g-1,72.75μg·g-1,58.86μg·g-1,0.46μg·g-1;鱼腥草(干品)中Ca、Zn、Fe、Mn、Cd的含量依次为:
4915.75μg·g-1,47.75μg·g-1,288.50μg·g-1,122.63μg·g-1,0.88μg·g-1;西红柿(干品)中Ca、Zn、Fe、Mn、Cd的含量依次为:
164.00μg·g-1,68.25μg·g-1,61.75μg·g-1,57.76μg·g-1,0.70μg·g-1。
测得回收率为96.0%~100.0%,RSD为0.0%~1.5%,表明该方法准确可靠。
关键词:
蔬菜基地;土壤;蔬菜;微量元素;火焰原子吸收光谱法
DeterminationofTraceElementsinSoilandVegetablesinMianyangVegetableBase
UndergraduateCaoLi
SupervisorYangKuihua
Abstract:
Withthewetdigestion,thecontentsofCa,Zn,Fe,MnandCdinthesoilandvegetablesofMianyangvegetablebaseweredeterminedbyflameatomicabsorptionspectrophotometry.TheresultshowsthatthecontentsofCa,Zn,MnandCdinsoilare1982.50μg·g-1,11.25μg·g-1,30.16μg·g-1and0.01μg·g-1respectively,andFeisnotdetected.ThecontentsofCa,Zn,Fe,MnandCdinbittergourd(drygoods)are697.00μg·g-1,34.25μg·g-1,378.75μg·g-1,36.63μg·g-1and0.46μg·g-1respectively;thecontentsofCa,Zn,Fe,MnandCdincucumber(drygoods)are1229.50μg·g-1,89.25μg·g-1,72.75μg·g-1,58.86μg·g-1and0.46μg·g-1respectively;thecontentsofCa,Zn,Fe,MnandCdincordata(drygoods)are4915.75μg·g-1,47.75μg·g-1,288.50μg·g-1,122.63μg·g-1and0.88μg·g-1respectively;thecontentsofCa,Zn,Fe,MnandCdintomatoes(drygoods)are164.00μg·g-1,68.25μg·g-1,61.75μg·g-1,57.76μg·g-1and0.70μg·g-1respectively.Thepercentrecoveryis96.0%~100.0%andRSDis0.0%~1.5%,whichindicatethemethodisaccurateandreliable.
Keywords:
Vegetablebase;Soil;Vegetables;Traceelements;Flameatomicabsorptionspectrometry
目录
前言1
1四种蔬菜、五种微量元素、火焰原子吸收光谱法的简介1
1.1苦瓜简介1
1.1.1植物形态1
1.1.2产地1
1.1.3主要营养成份2
1.1.4药理作用2
1.2黄瓜简介2
1.2.1植物形态2
1.2.2产地2
1.2.3主要营养成份3
1.2.4药理作用3
1.3鱼腥草简介3
1.3.1植物形态3
1.3.2产地3
1.3.3主要营养成份4
1.3.4药理作用4
1.4西红柿简介4
1.4.1植物形态4
1.4.2产地4
1.4.3主要营养成份4
1.4.4药理作用5
1.5五种微量元素与人体健康5
1.5.1钙与人体健康6
1.5.2锌与人体健康6
1.5.3铁与人体健康6
1.5.4锰与人体健康7
1.5.5镉与人体健康7
1.6原子吸收光谱法7
1.6.1原子吸收光谱法的原理7
1.6.2原子吸收光谱法的特点7
1.6.3原子吸收光谱法的应用8
2实验部分8
2.1实验仪器8
2.2实验试剂9
2.3实验方法10
2.3.1样品的采集及预处理10
2.3.2土壤样品的消解与定容10
2.3.3蔬菜样品的消解与定容11
2.3.4标准储备液的配制12
2.3.5标准溶液的配制12
2.3.6仪器工作条件16
2.3.7标准曲线16
3结果与讨论19
3.1样品处理方法的选择19
3.2消化液的选择19
3.3消化液用量的选择20
3.4回收率与精密度20
3.5样品分析结果22
4结论23
参考文献24
致谢27
前言
土壤是生物赖以生存的物质基础,是生物不可缺少和不可再生的自然资源。
其中,由于土壤中的金属可以经植物吸收后进入食物链,被植物和动物大量富集,从而为动植物的生长提供重要的金属元素。
但是,随着工业发展、废弃物排放以及农业化肥施用量增加,土壤重金属污染已经威胁到人类与其它动物的健康与繁衍生息,所以土壤重金属污染成为国际环境界不衰的研究主题,并取得了较大的进展[1-6]。
城市蔬菜主要来源于城郊蔬菜生产基地,因此保证城郊蔬菜生产基地符合我国无公害农业环境质量标准和生产出无公害蔬菜产品,对于保障人们的身体健康显得尤为重要。
土壤和蔬菜中的金属含量,尤其是重金属的含量是无公害农业环境质量标准的规定项目,因此测定蔬菜生产基地土壤和蔬菜中的金属含量对于评判蔬菜生产基地土壤和蔬菜的污染程度,以及促进蔬菜生产基地建设具有极大地意义[7-12]。
本论文目的是通过对位于绵阳市游仙区街子现代农业示范园的禾康公司的菜地土壤和蔬菜取样检测,利用火焰原子吸收光谱法测定菜地土壤和蔬菜中Ca、Zn、Fe、、Mn、Cd的含量,为评定该蔬菜生产基地的生产环境和蔬菜质量提供参考。
1四种蔬菜、五种微量元素、火焰原子吸收光谱法的简介
1.1苦瓜简介
1.1.1植物形态
苦瓜又名:
癞瓜、锦(金)荔枝、癞葡萄、癞蛤蟆、红姑娘、凉瓜、君子菜,是葫芦科植物,为一年生攀缘草本[13-15]。
茎、枝、叶柄及花梗披有柔毛。
叶子的直径达3~12cm,有5至7道掌状深裂,裂片呈椭圆形,外沿有锯齿。
春夏之交开花,雌雄同株,黄色。
果实长椭圆形,表面具有多数不整齐瘤状突起。
种子藏于肉质果实之中,成熟时有红色的囊裹着。
1.1.2产地
苦瓜是人们喜爱的一种蔬菜,原产于亚洲南部热带地区,大约在南宋时传入我国[13]。
现在在南亚、东南亚和加勒比海群岛均有广泛的种植。
1.1.3主要营养成份
每100克嫩瓜的可食部分含粗蛋白0.7~3.0g,脂肪0.2g,糖1.8~3.0g,粗纤维1.7~2.5g,钙18~20mg,磷20~80mg,铁0.6mg,胡萝卜素0.08mg,维生素B0.7mg,维生素C的含量可高达56~160mg,为瓜类蔬菜之首。
苦瓜果实及种子中含有三萜类成分,包括葫芦烷型四环三萜和齐墩果酸几乌苏烷型五环三萜。
果实还含有苦瓜甙,是β-谷甾醇-β-D-葡萄糖苷和5,25-豆甾二烯醇-3β-D-葡萄糖苷等分子混合物。
苦瓜中含有16种氨基酸,其中包括8种人体必需氨基酸[16]。
苦瓜中含多种有机酸,包括α-桐酸、丁酸、硬脂酸、软脂酸、棕榈油酸及人体必须的脂肪酸、亚油酸和亚麻酸等。
苦瓜中还含有5-羟色胺、阿拉伯糖苷嘧啶等生物碱类物质。
此外,苦瓜果实中含有多种微量元素,如Mg、Cu、Zn、Fe、Ni、Cl、Pb、Ti和Sr等[13]。
1.1.4药理作用
苦瓜全身是宝,其根、茎、叶、花、果及种子在世界各地都有药用的记载,素有“药用蔬菜”之称,属药食同源品[17]。
我国的《本草纲目》中记载:
苦瓜“苦寒、无毒、除邪热、解劳乏、清心明目、益气壮阳。
”国内外学者也报道了苦瓜具有美容、降压降糖、抗菌、消炎、抗病毒、提高机体免疫力及堕胎、抗生育等作用,而特别是对苦瓜在防肿瘤方面所起的作用更为关注[13]。
一般人群均可以食用,尤其适宜糖尿病、癌症、痱子患者。
但是由于苦瓜性凉,脾胃虚寒者不宜食用。
另外,苦瓜含奎宁,会刺激子宫收缩,引起流产,孕妇也要慎食苦瓜。
1.2黄瓜简介
1.2.1植物形态
黄瓜,也称胡瓜、刺瓜,属葫芦科植物[18]。
黄瓜植株柔嫩,茎披毛并多汁,叶被绒毛,具3~5枚裂片;茎上生有分枝的卷须,借此缘架攀爬。
单性花,雌雄同株。
果实呈筒形至长棒状,果面平滑或具棱、瘤、刺。
种子扁平,长椭圆形,黄白色。
1.2.2产地
广泛分布于我国各地,并且为主要的温室产品之一。
1.2.3主要营养成份
每100g含蛋白质0.6~0.8g,脂肪0.2g,碳水化合物1.6~2.0g,灰分0.4~0.5g,钙15~19mg,磷29~33mg,铁0.2~1.1mg,胡萝卜素0.2~0.3mg,硫胺素0.02-0.04mg,核黄素0.04~0.4mg,尼克酸0.2~0.3mg,维生素C4~11mg[19]。
此外,还含有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、甘露糖、木米糖、果糖、咖啡酸、绿原酸、多种游离氨基酸以及挥发油、葫芦素、黄瓜酶等。
1.2.4药理作用
黄瓜具有清热利水,解毒消肿,生津止渴,抗肿瘤,抗衰老,减肥强体,健脑安神,防酒精中毒,降血糖等功效。
它可主治身热烦渴,咽喉肿痛,风热眼疾,湿热黄疸,小便不利等病症[20]。
一般人群均可食用,尤其适宜热病患者、肥胖、高血压、高血脂、水肿、癌症、嗜酒者多食,并且是糖尿病人首选的食品之一。
但是由于苦瓜性凉,脾胃虚寒者不宜食用。
1.3鱼腥草简介
1.3.1植物形态
鱼腥草又名蕺菜、臭猪菜、侧耳根、猪鼻孔等,为三百草科蕺菜属多年生草本植物[21-22]。
鱼腥草一般高30~50cm,全株有腥臭味;茎上部直立,常呈紫红色,下部匍匐,节上轮生小根。
叶互生,薄纸质,有腺点,背面尤甚,卵形或阔卵形,长4~10cm,宽2.5~6cm,基部心形,全缘,背面常紫红色,掌状叶脉5~7条,叶柄长1~3.5cm,无毛,托叶膜质长1~2.5cm,下部与叶柄合生成鞘。
花小,夏季开,无花被,排成与叶对生、长约2cm的穗状花序,总苞片4片,生于总花梗之顶,白色,花瓣状,长1~2cm,雄蕊3枚,花丝长,下部与子房合生,雌蕊由3个合生心皮所组成。
蒴果近球形,直径2~3mm,顶端开裂,具宿存花柱。
种子多数,卵形。
花期5~6月,果期10~11月。
1.3.2产地
鱼腥草主要分布于我国中部、东南及西南部各省区,尤以湖南、湖北、四川、江苏等省居多[23]。
1.3.3主要营养成份
每100g鱼腥草可食部分(干品)含蛋白质5.26g、脂肪2.41g、碳水化合物67.5g、钙7530.9mg、磷43mg、铁12.6mg,以及维生素A、C、B2、E等以及天冬氨酸、谷氨酸等多种氨基酸[21]。
地上部分含挥发油,此挥发油内含抗菌有效成分。
叶含槲皮苷,花和果穗含异槲皮苷。
1.3.4药理作用
鱼腥草具有清热解毒,利尿消肿,治肺炎、肺脓疡、热痢、疟疾、水肿、淋病、白带、痈肿、痔疮、脱肛、湿疹、秃疮、疥癣和抗辐射等作用[24-25]。
一般人群均可以食用,但虚寒症及阴性外疡者忌服。
1.4西红柿简介
1.4.1植物形态
西红柿别名番茄、洋柿子,古名六月柿、喜报三元[26]。
西红柿的根系发达,分布广而深,发根力很强,茎部也易生不定根,移栽容易,亦可扦插繁殖。
植株高0.7~2m。
全株被粘质腺毛。
茎为半直立性或半蔓性,易倒伏,高0.7~1.0m或1.0~1.3m不等。
茎的分枝能力强,茎节上易生不定根,茎易倒伏,触地则生根,所以番茄扦插繁殖较易成活。
奇数羽状复叶或羽状深裂,互生;叶长5~40cm;小叶极不规则,大小不等,常5~9枚,卵形或长圆形,长5~7cm,前端渐尖,边缘有不规则锯齿或裂片,局部歪斜,有小柄。
花为两性花,黄色,自花授粉,复总状花序。
花3~9朵,成侧生的案伞花序;花萼5~7裂,裂片披针形至线形,果时宿存;花冠黄色,辐射状,5~7裂,直径约2cm;雄蕊5~7枚,着生于筒部,花丝短,花药半聚合状,或呈一锥体绕于雌蕊;子房两室至多室。
果实为浆果,浆果扁球状或近球状,肉厚而多汁,橘黄色或鲜红色,光滑。
种子扁平、肾形,灰黄色,干粒重3.0~3.3g,寿命3~4年。
花、果期分别在夏、秋两季。
根系发达,再生能力强,但大多根群分布在30~50cm的土层中。
1.4.2产地
原产于中美洲和南美洲,现作为食用蔬果已被全球性广泛种植。
1.4.3主要成分
每100g新鲜番茄中含有蛋白质0.7~0.9g,脂肪0.2~0.3g,碳水化合物2~4g,钙8~10mg,磷22~26mg,铁0.6~0.9mg,镁15~18mg,钾240~270mg,钠8~10mg,胡萝卜素0.3~0.5mg,硫胺素0.3~0.4mg,核黄素0.01~0.02mg,烟酸0.5~0.7mg,抗坏血酸10~25mg。
另外番茄中还有柠檬酸、苹果酸,约占总量的0.3%~0.6%不等,此外还有番茄素等[26]。
1.4.4药理作用
西红柿味甘、酸,性凉,微寒。
能清热止渴,养阴,凉血,归肝、胃、肺经。
具有生津止渴,健胃消食,清热解毒,凉血平肝,补血养血和增进食欲的功效。
可治溃疡,降脂降压抗真菌,美容护肤,治皮肤病,抗衰老,改善牙龈出血[20,26]。
一般人群均可以食用,尤其适宜于热性病发热、口渴、食欲不振、习惯性牙龈出血、贫血、头晕、心悸、高血压、急慢性肝炎、急慢性肾炎、夜盲症和近视眼者食用。
但是,急性肠炎、菌痢及溃疡活动期病人不宜食用。
1.5五种微量元素与人体健康
人体是由多种元素所组成的,目前在人体中已检出81种。
根据元素在人体内的含量不同,可分为宏量元素和微量元素两大类,微量元素又分必需元素、非必需元素和有害元素三类[27]。
凡是占人体总重量的万分之一以上的元素,如碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、磷、镁、钠等,称为常量元素;凡是占人体总重量的万分之一以下、每日需要量为100mg以下的元素,如锌、铁、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟、镉等,称为微量元素(铁又称半微量元素)[27-28]。
人体中的常量元素和必需微量元素都有一个安全和适宜摄入的范围(量),一旦在此范围之外,就会对人体产生不利影响。
即摄入不足会出现缺乏症状,若摄入过多就会出现中毒现象。
对于人体非必需微量元素,特别是对有害元素而言,如镉、铅、汞、砷等,不存在摄入不足时的生物效应问题,应注意其过量时的毒害作用[28]。
由上述可知,钙、锌、铁、锰和镉这五种元素与人的生存和健康息息相关,对人的生命起至关重要的作用。
它们的摄入过量或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常。
所以,了解它们与人体健康的关系,无疑对人体的正常保健与疾病的防治具有重大的意义。
值得注意的是这些元素通常情况下必须直接或间接由土壤供给,但人们往往不能通过饮食获得足够的元素,或者有时会因为通过饮食摄入某些元素过量而导致疾病的发生。
因此,测定土壤中的金属元素,特别是重金属元素的含量有利于农业用地的安全评价和农业生产建设。
1.5.1钙与人体健康
钙是人体内含量最多的矿质元素之一,调节人体各个系统的组织器官的正常功能都要依靠它的存在。
钙是脑神经元代谢不可缺少的重要元素,能保证脑力旺盛、头脑冷静并提高人的判断力,影响人的情绪。
充足的钙能抑制脑神经的异常兴奋,使人保持镇静。
缺钙可影响神经传导,使神经、肌肉的兴奋性失调,人就会变得敏感、情绪不稳定,注意力难以集中[29]。
医学研究发现神经性耳聋病人血清中钙、铁、锌含量低于健康人。
吃钙对人体骨骼有好处[30]。
1.5.2锌与人体健康
锌作为人体必需微量元素广泛分布在人体的所有组织和器官中,它对生长发育、免疫功能、物质代谢和生殖功能等均有重要作用。
缺锌症状首先会表现在生长缓慢,然后出现皮炎、腹泻、脱发、视力和记忆力下降、智力及性功能降低甚至死亡等多种临床并发症[28,29,31]。
儿童缺锌多有食欲不良,厌食拒食;青少年缺锌多有食欲减退,青春期迟缓等症状[28]。
通常人体不宜发生锌中毒,但是成人一次性摄入2g以上的锌,就会发生锌中毒,其主要特征之一是锌对胃肠道的直接刺激作用而导致人体出现恶心、呕吐、上腹疼痛、腹泻等病症。
若人体长期补充大量的锌可发生慢性中毒,主要表现出贫血、免疫力下降、高密度脂蛋白胆固醇降低等不良现象[31]。
1.5.3铁与人体健康
铁是人体内含量最大的微量元素,主要以铁卟啉络合物(血红素)形式存在。
铁作为血红蛋白的主要成分,由于高价铁和低价铁容易相互转变,氧化还原反应迅速,成为输氧能力最优的材料,故通常认为它对呼吸的作用最大。
人体缺铁的主要症状有:
面色苍白、倦怠乏力、食欲不振、烦躁、心悸、心率加快、免疫功能低下、指甲脆薄呈汤匙形[28]。
人体缺铁会影响血红蛋白的产生而使人体患上缺铁性贫血症,进而影响智力和心理健康[29]。
倘若一次误服大剂量铁(150~250mg·kg-1体重)可引起急性铁中毒,多见于儿童。
中毒症状:
疲软、乏力、呕吐、腹泻、血压下降甚至休克、昏迷[28]。
1.5.4锰与人体健康
锰是人体必需的微量元素之一,具有抗衰老的功能,被誉为长寿元素[32]。
锰在人体内含量很少,主要集中在脑肾、胰和肝中,尤其以脑垂体的含量最丰富。
缺锰将会导致明显的智力低下、发育不良、神经紊乱、贫血、肝癌等疾病[28]。
孕妇在妊娠期缺锰会引起胎儿产生多种畸变,特别是严重地影响骨骼发育,出现关节重度变形,所以孕期一定要注意摄取锰。
儿童缺锰表现出体重下降、皮炎和头发变白等症状。
锰一般从食物中摄人不会出现中毒,而长期接触、大量吸入锰可产生慢性中毒,表现出无力、心肌梗塞和帕金森症等病症[28]。
1.5.5镉与人体健康
镉是人体有害元素之一,在人体内主要分布在肾、肝、胆囊、肺脏和骨骼中。
人体内镉含量增高时,可导致缺铁性贫血,且血中镉含量升高与血红蛋白降低呈明显的相关性。
镉中毒还引起肺泡增殖性病变,支气管粘膜上皮细胞变性、坏死、脱落,肺充血,肾损伤,骨质疏松和牙齿黄染等病症。
吸入性慢性中毒可致失嗅、咳嗽、呼吸困难、体重减轻及肝、肾的损伤[32-33]。
1.6原子吸收光谱法
1.6.1原子吸收光谱法的原理
原子吸收光谱法(AtomicAbsorptionSpectroscopy,AAS)又称原子吸收分光光度法或简称原子吸收法,是根据物质的基态原子蒸汽对特征辐射的吸收作用来进行元素定量分析的方法[34-35]。
1.6.2原子吸收光谱法的特点
由于原子吸收光谱法的原子吸收谱线仅发生在主线系,而且其谱线很窄,所以原子吸收光谱法具有选择性好、干扰小、灵敏度高、分析快速简便等优点。
原子吸收光谱法选择性好、抗干扰能力强。
大多数情况下共存元素对被测元素不产生干扰,并且原子吸收光谱法谱线的强度受温度的影响较小。
同时,不必测背景的信号强度,不必激发,故化学干扰较少。
原子吸收光谱法灵敏度高、检出限低。
火焰原子吸收光谱法的检出限可达ng·mL-1数量级,石墨炉原子吸收法的检出限可达10-14~10-10g。
原子吸收光谱法的测量精密度好。
进行常规低含量测定时,其精密度为1%~3%,如果采用自动进样技术或者高精密度的测量方法,其相对偏差小于1%。
在通常情况下,火焰原子吸收光谱法测定结果的相对标准偏差可小于1%,其测量精密度已接近于经典化学方法。
石墨炉原子吸收法的测量精密度一般约为3%~5%。
原子吸收光谱法分析速度快、应用广泛。
如用P-E5000型自动原子吸收光谱仪在35min内,能连续测定50个试样中的6种元素。
目前,原子吸收光谱法可测定元素达70多种,不仅可以测定低含量或主量元素,还可以测定微量、痕量、甚至超痕量元素;既可以测定金属元素,又可以用间接原子吸收光谱法测定非金属化合物和有机化合物;不仅可以测定液体样品,还可以测定气体或某些固体样品。
原子吸收光谱法的仪器比较简单,操作方便,价格较低廉,一般实验室均可配备。
当然,原子吸收光谱法也具有局限性,其不足之处是多元素同时测定尚有困难;测定难熔元素,如W、Ta、Nb、Zr、Hf、稀土及非金属元素时其测定的灵敏度也不能令人非常满意;其标准工作曲线的线性范围窄,这就给实际工作带来不便[34-38]。
1.6.3原子吸收光谱法的应用
原子吸收光谱法凭借其自身的特点,现已广泛地应用于冶金、地质、机械、化工、农业、食品、轻工、医药卫生、环境监测和材料科学等各个领域,是很有发展前途的近代仪器分析方法之一。
原子吸收光谱法在许多领域已作为标准分析方法,如化学工业的玻璃分析、电镀液分析、石油分析等;生化和药物学中的体液成分分析、药物分析等;环境监测中的土壤分析、水质分析、大气污染物分析等[34-38]。
2实验部分
2.1实验仪器
TAS-990型原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)
KJ-B型无油气体压缩机(天津市利迈豪工贸有限公司)
钙、锌、铁、锰、镉空心阴极灯型号KY-1(北京曙光明电子光源仪器有限公司)
乙炔(四川江油长特一厂综合服务公司)
FW-100高速万能粉碎机(北京市永光明医疗仪器厂)
101-2A型恒温干燥箱(上海泸南电炉烘箱厂)
电子分析天平AUY120(上海精密科学仪器有限公司)
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(河南省予
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