有機(jī)肥料中鈉含量檢測技術(shù)研究

杜穎+馬良+白楊+劉善江

摘要：有機(jī)肥料試樣經(jīng)硫酸和過氧化氫消煮后過濾，過濾液分別用火焰光度法和ICP-OES法測定。結(jié)果表明，火焰光度法與ICP-OES法均能得到較好的試驗(yàn)結(jié)果，火焰光度法的測定值高于ICP-OES法，二者相對(duì)相差小于30%，火焰光度法和ICP-OES法的回收率分別為101.0%和99.0%，RSD分別為1.0%和0.3%，說明兩種方法測定全鈉具有較好的準(zhǔn)確度和精密度，而ICP-OES法對(duì)批量樣品的檢測更具優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥料；全鈉；火焰光度法；ICP-OES法

中圖分類號(hào)：S14-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）06-1128-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.06.034

Abstract：Organic fertilizer samples were digested by sulfuric acid and hydrogen peroxide. Then filtrate were determinate by flame photometer and ICP-OES respectively. The results showed that flame photometer and ICP-OES could can get a better test results， Flame photometer measurement value is higher than ICP-OES method， the results of the relative difference between the two methods was not more than 30%. The recovery rate of the two methods which was flame photometer and ICP-OES were 101.0% and 99.0%， RSD values were 1.0% and 0.3% respectively. Comparing the measured results showed that both methods had good accuracy and precision. The ICP-OES method had more advantages for the detection of bulk samples.

Key words： organic fertilizer； sodium； flame photometer method； ICP-OES method

鈉元素位于元素周期表第三周期第一族，是由英國化學(xué)家戴維在1807年發(fā)現(xiàn)的，其是地殼中最豐富的元素之一，約占2.64%[1]。到20世紀(jì)下半葉，鈉元素更被定義為除16種必需營養(yǎng)元素以外的某些作物所必需或?qū)χ参锷L發(fā)育有明顯良好作用的有益元素之一。而植物對(duì)營養(yǎng)元素的需求量是有限度的，尤其是有益元素[2]。盡管植物種類之間有差異，但一般來說，植物的正常生長發(fā)育所要求的含量很低，適宜的范圍也很窄[3]。

農(nóng)業(yè)種植過度依賴化肥施用增產(chǎn)，已造成耕地土壤理化性質(zhì)惡化、土壤微生物區(qū)系受到破壞、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等諸多問題，有機(jī)肥料的應(yīng)用又重新得到人們的重視。通過有機(jī)肥的施用起到培肥土壤、改善品質(zhì)的目的，同時(shí)還可充分利用廢棄物資源，有利于減少環(huán)境污染。由于有機(jī)肥具有來源廣、種類多、數(shù)量大等特點(diǎn)，有機(jī)肥中鈉含量差異很大。甜菜、菠菜、蘿卜、卷心菜等作物，施用鈉含量高的有機(jī)肥會(huì)對(duì)作物生長起到很好的效果，有利于增產(chǎn)增收。而像玉米、黑麥、大豆、萵苣等作物只適于生長在土壤溶液中鈉濃度在9～30 mg/kg的范圍內(nèi)[3]。施用含鈉過高的有機(jī)肥料也會(huì)增加土壤的含鹽量，增加了土壤次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，有機(jī)肥料現(xiàn)行有效的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012中未規(guī)定有機(jī)肥料中鈉含量的檢測方法，僅水溶肥料設(shè)立鈉含量檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)[4]。一般推薦大田作物有機(jī)肥的施用量為20～60 t/hm2，陸地蔬菜施用量為50～100 t/hm2[5]。為了更好地選擇和合理施用有機(jī)肥料，因此對(duì)于有機(jī)肥料中鈉含量的檢測是非常有必要的。本研究通過火焰光度計(jì)與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀兩種方法的測定，以期建立有機(jī)肥料中全鈉含量的檢測方法，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥料樣品的批量檢測。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

CP224S型分析天平（德國Sartouris AG）；715-ES型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國Varian）；AP 1200型火焰光度計(jì)（上海傲譜分析儀器有限公司）；萬用電爐（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）。

鈉單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080127、硫酸、30%過氧化氫均為分析純?cè)噭?。試?yàn)用水為去離子水。所用溶液的配制方法均符合HG/T 2843-1997[6]的規(guī)定。

1.2 供試樣品

有機(jī)肥料按原料來源主要分為糞尿肥、秸稈肥、綠肥與泥雜肥等4類[7]。供試樣品取自北京市有機(jī)肥料企業(yè)，試驗(yàn)樣品10個(gè)，包含了上述4類有機(jī)肥料原料。

將選取風(fēng)干樣品完全混勻后，用四分法將樣品縮分至約100 g，迅速研磨至全部通過1 mm篩，混勻，收集于干燥瓶中供試。

1.3 工作條件

ICP儀器使用過程中，較高的輔助氣流量能夠減小子譜帶的干擾，霧化器氣體壓力會(huì)較大影響譜線的信號(hào)強(qiáng)度，觀察高度對(duì)靈敏度也有較大影響[8]。因此，ICP儀器參數(shù)為檢測功率1 kW，等離子氣流量15 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，霧化器壓力 200 kPa，觀察高度10 mm。

1.4 分析液制備

稱取試樣0.50～1.00 g，置于開氏燒瓶底部，加5 mL硫酸和1.5 mL 30%過氧化氫，瓶口放漏斗，浸泡過夜。在電爐上緩慢升溫至硫酸冒煙，取下，稍冷加15滴30%過氧化氫，逐次消煮，直至溶液呈無色或淡黃色清液后，繼續(xù)加熱，除盡剩余的過氧化氫[9]。取下冷卻，將消煮液移入100 mL容量瓶中，加水定容，用無磷濾紙干過濾到塑料瓶中，備用。同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)，試劑量與操作同上。

上述前處理方法借鑒有機(jī)肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012中規(guī)定的全氮、全磷、全鉀的消煮方法。

1.5 工作曲線繪制

ICP儀器檢測的響應(yīng)強(qiáng)度較高，而火焰光度計(jì)的儀器響應(yīng)值偏低，根據(jù)儀器自身特點(diǎn)和測量范圍，分別繪制不同濃度的兩套工作曲線待上機(jī)測定。

火焰光度計(jì)適用標(biāo)準(zhǔn)曲線：吸取10 μg/mL鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 mL分別置于6個(gè)50 mL容量瓶中，加入與吸取試樣溶液等體積的空白溶液，用水定容，該工作曲線濃度分別為0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 μg/mL。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀適用工作曲線：吸取1 000 μg/mL鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.50、1.00、4.00、7.50、10.00 mL分別置于6個(gè)100 mL容量瓶中，加入5 mL硫酸溶液，用水定容，該標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度分別為0、5.0、10.0、40.0、75.0、100.0 μg/mL。

由于玻璃器皿中本身含有鈉，酸性溶液會(huì)溶出玻璃中的鈉，久置會(huì)影響測定結(jié)果，因此應(yīng)將配制好的工作溶液盡快轉(zhuǎn)移至塑料瓶中存放待測。

1.6 樣品測定

火焰光度法：吸取一定體積的試樣溶液于100 mL容量瓶中，用水定容，與工作曲線系列溶液同條件在火焰光度計(jì)上測定。每測定5個(gè)樣品后用鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液校正儀器。

ICP-OES法：試樣溶液直接在與工作曲線系列溶液相同的條件下，測定其輻射強(qiáng)度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 準(zhǔn)確度

由于目前尚沒有有機(jī)肥料的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用了與有機(jī)肥料原料性質(zhì)接近的材料——農(nóng)作物[10]，即菠菜（GBW10015）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品按上述分析液制備方式進(jìn)行制備。測定結(jié)果見表1。從表1中可以看出，火焰光度法與ICP-OES法的測定結(jié)果的平均值與菠菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的標(biāo)準(zhǔn)值相符，兩種方法的平行結(jié)果測定的相對(duì)相差小于10%，兩種方法測定結(jié)果的相對(duì)相差均小于標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1972-2010 30%的規(guī)定，該結(jié)果可信。

對(duì)采用相同前處理的10個(gè)肥料樣品分別用火焰光度法及ICP-OES法進(jìn)行測定，每個(gè)樣品作5個(gè)平行樣品，測定結(jié)果列于表2。從表2可以看出，火焰光度法測定的鈉含量均高于ICP-OES法測定結(jié)果，兩種方法測定結(jié)果的相對(duì)相差小于30%，分析原因可能有以下兩點(diǎn)：①火焰光度計(jì)由于線性范圍窄，因此測定時(shí)一般需要稀釋，在上機(jī)液的稀釋過程中會(huì)產(chǎn)生操作誤差，對(duì)最終結(jié)果造成影響；②硫酸本身具有密度大、黏度高的特點(diǎn)，ICP儀器測定硫酸基體的溶液時(shí)會(huì)因進(jìn)樣阻力增大而降低霧化效率，而火焰光度計(jì)使用的是稀釋后的上機(jī)液溶液，密度降低，霧化器的霧化效果要好于未稀釋液體進(jìn)樣的霧化效果造成火焰光度計(jì)測定值高于ICP-OES測定值。因此，在配置ICP-OES法中的工作曲線時(shí)，吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液后，用空白溶液定容以保持與樣品溶液酸度基本上做到基本一致，避免系統(tǒng)誤差。

2.2 精密度

選取2號(hào)樣品的任意1個(gè)消解液，用兩種方法分別進(jìn)行10次重復(fù)測定，測定結(jié)果見表3。兩種檢測方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為1.0%和0.3%，說明兩種方法的精密度很好。

2.3 回收率的測定

取不同有機(jī)肥樣品，對(duì)火焰光度法與ICP-OES法分別進(jìn)行樣品加標(biāo)測回收率試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。火焰光度法測定的平均回收率為101.0%，ICP-OES法測定的平均回收率為99.0%，回收率在97.0%～102.0%之間。結(jié)果表明，兩種不同方法測定有機(jī)肥料中全鈉含量的結(jié)果準(zhǔn)確，且滿足日常分析的質(zhì)量控制要求。

3 結(jié)論

本研究比較了有機(jī)肥料中全鈉含量兩種測定方法，火焰光度法與ICP-OES法均能得到較好的試驗(yàn)結(jié)果。綜合比較兩種儀器的測鈉性能，ICP-OES法測定量程大，線性范圍寬，適合批量樣品的測定，但等離子體發(fā)射光譜儀的儀器成本較高；火焰光度計(jì)易操作，運(yùn)行成本低，但量程小，線性窄，樣品測試前要經(jīng)過稀釋，適合低含量樣品的測定。雖然等離子體發(fā)射光譜儀不及火焰光度計(jì)的普及度高，但該儀器有多元素同時(shí)檢出的能力，因此利用上述消解液還可同時(shí)測定有機(jī)肥料中全磷、全鉀[11]，若樣品需要進(jìn)行多組分測定，ICP-OES法更顯出其獨(dú)特優(yōu)勢，建議有條件的實(shí)驗(yàn)室還是采取ICP-OES法批量測定有機(jī)肥料中的全鈉含量。

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