水溶肥料中腐植酸含量測定的研究

沈 月

(浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，農(nóng)業(yè)部肥料質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(杭州) 杭州 310020)

水溶肥料中腐植酸含量測定的研究

沈 月

(浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，農(nóng)業(yè)部肥料質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(杭州) 杭州 310020)

建立自動電位滴定法測定水溶肥料中腐植酸含量的檢測方法，將它與標準方法中的手工滴定法進行比較。采用比較精密的自動電位滴定儀滴定，減小人為讀數(shù)誤差和終點誤差，重現(xiàn)性好，安全高效，準確性大大提高。另外，參考其他文獻測定腐植酸含量的方法并進行了優(yōu)化。應用改進后的方法提高了實驗效率，精密度好，回收率為95%～102%。

腐植酸 電位滴定 準確性 提取方法

水溶性腐植酸復合大、中、微、特種元素而形成的新型腐植酸水溶肥料經(jīng)水溶解或稀釋，用于灌溉施肥、葉面施肥、無土栽培、浸種蘸根等用途，營養(yǎng)搭配合理，具有協(xié)同營養(yǎng)作用，可增強化肥效能[1，2]，大幅度降低化肥、農(nóng)藥使用量，減輕土壤重金屬污染[3]，增強作物抗逆能力，促使作物提早成熟，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[4，5]，為生產(chǎn)綠色健康食品、加強農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)[6]，減少污染，保護生態(tài)[7]、降低農(nóng)業(yè)成本提供了有利保障。在國家大力推行肥料減量增效和水肥一體化的大背景下，腐植酸水溶肥料的應用前景大好，肥料市場對腐植酸類肥料的需求越來越多，從我國逐年遞增的腐植酸肥料檢測數(shù)量上可見一斑。

目前，水溶肥料中的腐植酸含量測定的國家標準方法為NY/T 1971-2010(酸沉淀后氧化還原滴定法)，在加入指示劑后需要進行手工滴定，但是該方法由于操作步驟多，滴定時人為因素影響大，滴定終點干擾因素多等的制約，隨著儀器分析的發(fā)展，用儀器代替手工操作已成為趨勢，目前自動電位滴定法可用于所有滴定(酸堿滴定、沉淀滴定、絡合滴定、氧化還原滴定)反應類型。

本實驗采用比較精密的自動電位滴定儀滴定，根據(jù)電極電位突躍自動識別終點和讀取滴定體積，減小人為讀數(shù)誤差和終點誤差，重現(xiàn)性好，安全高效，精密度大大提高。另外結(jié)合HG/T 3276-2012標準等[8，9]中腐植酸的測定，將提取方法進行了比較，優(yōu)化了提取方法。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

T50自動電位滴定儀瑞士METTLER公司，WNE45水浴恒溫振蕩箱德國Memmert公司。

1.2 試劑和樣品

硫酸溶液：c[1/2(H2SO4)]=2 mol/L，氫氧化鈉：c(NaOH)=0．1 mol/L，重鉻酸鉀溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=1 mol/L。重鉻酸鉀標準溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=0．2 mol/L。腐植酸標準物質(zhì)(25 g，優(yōu)級純，腐植酸含量90%，來源美國Sigma公司)。6個腐植酸水溶肥料樣品，編號為1、2……6，其中樣品1～4為液體和樣品5～6為固體。

1.3 實驗方法

1.3.1 自動電位滴定儀參數(shù)設(shè)置

滴定模式選擇DET動態(tài)等當點滴定。參數(shù)設(shè)置如下：最小滴定劑添加量dV(min)=0．1 mL，最大滴定劑添加量dV(max)=25．0 mL，電位平衡允許值dE=1．0 mV，電位值記錄時間dt=1．0 s，最小電位值記錄時間dt(min)=1．0 s，最大電位值記錄時間dt(max)=15 s，閾值Threshold=200 mv/mL。參數(shù)設(shè)定后，用腐植酸標準物質(zhì)對其進行測試，測得腐植酸的含量89．6%，RSD1．0%。

1.3.2 硫酸亞鐵標液濃度的標定

見標準NY/T 1971-2010。

1.3.3 腐植酸含量的測定

腐植酸水溶肥料試樣溶液制備：固體試樣稱取約0．5 g(精確至0．0001 g)于50 mL燒杯中，加水約10 mL，用玻璃棒攪拌后靜置片刻，將溶液部分轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，重復此步驟3次，殘雜部分加入1 mL 0．1 mol/L氫氧化鈉溶液，攪拌使其溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用水定容混勻；液體試樣稱取2～3 g(精確至0．0001 g)至100 mL容量瓶中，加入1 mL 0．1 mol/L氫氧化鈉溶液和少量水，充分溶解后定容混勻。

腐植酸的沉淀和氧化：準確移取腐植酸水溶肥料試樣溶液5 mL于離心管，加入5 mL 2 mol/L硫酸溶液，混勻。放入離心機中以3000～4000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min，傾去上層清液。再加入5．0 mL 1 mol/L重鉻酸鉀溶液，緩慢加入5 mL濃硫酸，混勻，蓋上漏斗，置于沸水浴中30 min，取出冷卻。分別轉(zhuǎn)移到250 mL三角瓶和100 mL自動滴定儀配套杯中，作為待定滴定液備用。

1.3.4 不同滴定方法的比較

取6個腐植酸水溶肥料樣品制成的待定溶液，分別用手工滴定法和電位滴定法滴定，在手工滴定的待定溶液中還要加入3～5滴鄰菲啉指示劑，記錄兩種方法滴定所用體積，計算腐植酸含量。并取樣品1、樣品2用電位滴定法做回收率實驗。

1.3.5 不同提取方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響

不同來源的腐植酸存在形式多樣，比如結(jié)合態(tài)腐植酸、游離態(tài)腐植酸。采用不同提取劑獲得的腐植酸含量有可能存在差異。為了找到合適的提取方法，本實驗選用樣品1～4為材料，參考HG/T 3276-2012標準等腐植酸的測定，對不同提取方法進行了比較。方法1：樣品制備時，固體稱取0．5 g，液體稱取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL焦磷酸鈉浸提劑(15 g Na4P2O7·10H2O+7 g NaOH溶于1 L水中)；方法2：樣品制備時，固體稱取0．5 g，液體稱取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL 10 g/L氫氧化鈉；方法3：樣品制備時，固體稱取0．5 g，液體稱取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL蒸餾水。之后分別將前3種方法的溶液放置于沸水浴中2 h，冷卻后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中，定容混勻。其他步驟與標準NY/T 1971-2010方法相同。方法4：采用標準NY/T 1971-2010所述方法進行測定。

1.3.6 不同提取時間對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響

通過1．3．5確定了提取液后，就是要考慮提取時間及加熱與否了。本實驗選用樣品1、樣品4為材料，通過設(shè)置不同的放置沸水浴中的時間：2．0、1．0、0．5、0．25 h和不加熱，比較不同加熱時間對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴定方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響

不同滴定方法對6個腐植酸水溶肥料中腐植酸含量測定的影響結(jié)果見表1。可以看出，兩個方法所測結(jié)果相對相差均小于10%，均在現(xiàn)行有效標準NY/T 1971-2010所規(guī)定的允差范圍內(nèi)，同一個樣品用手動和自動電位滴定法重復測量6次，相對標準偏差(RSD)分別為2．1%～3．6%和1．4%～2．1%。兩種方法均能較好地滿足水溶肥料中腐植酸含量的測定要求，而且電位滴定法是根據(jù)滴定曲線的電位突躍自動識別終點(圖1)和讀取滴定體積，減小人為用滴定管調(diào)零和滴定后的讀數(shù)誤差和個人觀察的終點顏色變化的誤差。因此，電位滴定法與傳統(tǒng)滴定法相比精密度好，具有更好的實驗效果。樣品編號 1 2 3 4 5 6

表1 不同滴定方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.1 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent titration methods %

表1 不同滴定方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.1 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent titration methods %

手工滴定 4.21 2.50 4.12 2.98 8.66 8.28 RSD 3.6 2.7 2.9 3.5 2.1 3.0電位滴定 4.10 2.55 4.00 3.04 8.69 8.40 RSD 1.4 1.9 2.1 1.7 1.6 1.9相對相差 2.6 2.0 3.0 2.0 0.3 1.4

2.2 不同提取方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響

不同提取方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響，結(jié)果見表2?？梢钥闯?，前3種提取方法所測的腐植酸含量無明顯差異，但與第4種方法(標準方法)所測的腐植酸含量存在較大差異，明顯要高出許多，可能是沸水浴使腐植酸在水中的溶解度增大了。為快速簡便測得腐植酸含量，在一些實驗中，對準確度要求不高的樣品，可選用第3種方法。

圖1 腐植酸含量測定滴定曲線Fig.1 The titration curve for determination of humic acid content

表2 不同提取方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

表2 不同提取方法對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

方法編號樣品1 2 3 4 1 5.07 2.67 4.84 3.26 2 5.03 2.86 4.68 3.42 3 5.21 2.73 4.84 3.44 4 4.21 2.50 4.12 2.98

2.3 不同提取時間對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響

用第3種提取方法即蒸餾水做提取劑對放置在沸水浴中的時間進行了比較研究，結(jié)果見表3。在考慮提取時間能滿足實驗要求的條件下時間越短越好，本實驗選擇0．5 h。

表3 不同提取時間對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

表3 不同提取時間對水溶肥料中腐植酸含量測定的影響Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

不同提取時間下腐植酸含量2.0 h 1.0 h 0.5 h 0.25 h 不加熱樣品1 5.21 5.23 5.15 4.53 4.21樣品4 3.44 3.40 3.41 3.12 2.99樣品編號

從表3和圖2可以看出，隨著加熱氧化時間的從無到有再從0．25 h增加到0．5 h時，兩個樣品的腐植酸含量都相應增加；當氧化時間0．5 h時，腐植酸含量達到最大值，再延長加熱時間分別到1 h和2 h腐植酸測定含量基本不再變化，這說明沸水浴加熱0．5 h氧化反應已經(jīng)充分發(fā)生。因此在考慮提取時間能滿足實驗要求的條件下時間越短越好，我們選擇0．5 h。

根據(jù)表2可以看出，前3種提取方法所測的腐植酸含量無明顯差異，在允差范圍內(nèi)，而與標準方法中的結(jié)果存在較大差異，也就是說，用標準方法中的制備方法還有一部分腐植酸未提取出來，所以考慮用加入100 mL蒸餾水于沸水浴中0．5 h冷卻后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中這種提取方法代替現(xiàn)有標準方法，與其他腐植酸測定方法系統(tǒng)化。

2.4 方法優(yōu)化后的實驗情況

采用優(yōu)化后的方法我們對樣品1和樣品4通過每個樣品6個平行和加標回收實驗進行了精密度和準確度實驗，結(jié)果見表4。從表2數(shù)據(jù)可知兩個樣品的RSD范圍為1．6%～2．1%，經(jīng)過加入腐植酸標準溶液做加標回收率，回收率在95%～102%。說明本檢測方法得到的數(shù)據(jù)準確可靠。

圖2 不同提取時間下兩個腐植酸樣品含量變化曲線Fig.2 The curves about dierent contents of two humic acid samples in dierent extraction time

表4 重復性和回收率實驗結(jié)果Tab.4 Results of RSD and recovery test

3 結(jié)論與討論

本實驗采用比較精密的自動電位滴定儀用于水溶肥料中腐植酸含量的測定，又對腐植酸的提取方法進行了優(yōu)化。與傳統(tǒng)手工滴定方法相比，本方法具有方便快捷，安全高效，重現(xiàn)性好，準確度高等特點。從結(jié)果看，4種測定方法采用的提取劑不同，測得的腐植酸含量出現(xiàn)了差異，對于對準確度要求不高的樣品，為快速簡便測得腐植酸含量，可選用第3種方法。而對于準確度要求高的樣品，可根據(jù)具體要求選用適合的方法，并結(jié)合自動電位滴定儀獲得更準確的結(jié)果。如此能很大程度上減少實驗人員的工作量，也能減小人為誤差。

腐植酸作為肥料的應用僅占腐植酸產(chǎn)品中很小一部分，我們對腐植酸肥料檢測方法的改進，將對腐植酸肥料乃至整個腐植酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到一定的促進作用。

[ 1 ]劉世彬． 腐植酸復混肥的生產(chǎn)工藝與技術(shù)[J]． 磷肥與復肥，2004，19(6)：45～48

[ 2 ]王為民，孫明強，姜劍平． 腐植酸復混肥中腐植酸測定及標準淺析[J]． 腐植酸，2004，(4)：7～10，16

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Study on the Determination of Humic Acid Content in Water Soluble Fertilizer

Shen Yue
(The Agricultural Technology Promotion Center of Zhejiang Province, Fertilizer Quality Supervision and Inspection Center of Ministry of Agriculture (Hangzhou), Hangzhou, 310020)

A detection method of automatic potentiometric titration was developed for the determination the content of humic acid in water soluble fertilizer, and compared with manual titration method of the standard method. Automatic potentiometric titration was used not only to reduce the artif i cial reading error and end point error, and but also to improve better repeatability, safety, efficiency, and accuracy. In addition, reference to other methods for the determination of humic acid content, extraction method had been optimized. The method could improve efficiency and precision of experiment,and ensure the recoveries ranged from 96%～102% after optimizing with other references.

humic acid; potentiometric titration; accuracy; extraction method

TQ444.6，S14-33

1671-9212(2017)06-0028-04

A

10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2017.06.004

2017-03-28

沈月，女，1980年生，碩士，主要從事肥料和土壤分析方面工作，E-mail：282920596@qq.com。