有機肥料中全磷含量測定方法的比較與探討

馮海濤，茍　曦，周　莉，唐　蓮，趙　迪

(成都土壤肥料測試中心，四川 成都 610041)

有機肥料是以畜禽糞便、動植物殘體和以動植物產(chǎn)品為原料加工的下腳料為原料，并經(jīng)發(fā)酵后制成的肥料。目前，有機肥料中全磷測定使用的標準方法為分光光度法—釩鉬黃比色法[1]。隨著科技的發(fā)展，檢測技術的不斷進步，等離子體發(fā)射光譜法(ICP)以其具有科學準確，線性范圍寬、靈敏度高、高效環(huán)保等特點而被廣泛運用于各個領域的元素定量分析[2-4]，但現(xiàn)在仍然有許多肥料生產(chǎn)企業(yè)為了節(jié)省生產(chǎn)成本而采用重量法-磷鉬酸喹啉沉淀法。出于對以上各因素的考慮，本文選擇了分光光度法、重量法、等離子發(fā)射光譜法這3種方法進行比較，對有機肥料中全磷的測定進行探討。

本方法選擇全磷含量不同的3個有機肥料樣品，采用硫酸-過氧化氫消煮法對樣品進行處理，使用分光光度法、重量法、等離子發(fā)射光譜法對樣品進行測試，并運用方差分析法對檢測結(jié)果進行分析，同時進行加標回收試驗和雙人比對試驗，比較各方法對有機肥料中全磷測試的準確度的影響，并計算各方法的加標回收率及相對標準偏差，計算檢出限。

1　材料與方法

1.1　試驗樣品

選取全磷含量不同的3個有機肥料風干樣品，研磨完全通過1mm篩。

1.2　主要檢測儀器設備

美國熱電iCP6300型等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)、UV-2600紫外分光光度計。

1.3　樣品處理

稱取0.5000g樣品于250mL消煮管中,加入8mL濃硫酸和1.5mL過氧化氫,搖勻，蓋上短頸漏斗，放置過夜。將試樣加熱至硫酸白煙,取下冷卻后加過氧化氫1～2mL，繼續(xù)加熱10～20min，重復消煮過程，直至溶液呈無色或淡黃色清液為止。繼續(xù)加熱至冒硫酸白煙20min后,取下冷卻,將溶液移入100mL容量瓶,待溶液冷卻后定容混勻。靜置澄清或用無磷濾紙干過濾到試管中備用。同時做空白試驗[1]。

1.4　樣品測定

1.4.1分光光度法—釩鉬黃比色法吸取待測液5mL于50mL比色管中，加水至25mL左右，與標準溶液系列同條件顯色、比色，讀取吸光度。

另吸取磷標準溶液(100μg/mL)0mL、0.5mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、8.00mL、10.00mL分別置于7個50mL容量瓶中，加入與吸取試樣溶液等體積的空白溶液，加水至25mL左右，加2～3滴2，4-二硝基酚指示劑，用氫氧化鈉溶液(10%)和硫酸溶液(5%)調(diào)節(jié)測試液剛呈現(xiàn)微黃色，加入10.0mL釩鉬酸銨試劑，搖勻，用水定容。此溶液濃度為0μg/mL、1.00μg/mL、2.00μg/mL、4.00μg/mL、8.00μg/mL、16.00μg/mL、20.00μg/mL的標準溶液系列。在室溫下放置20min后，在分光光度計波長440nm處用1cm光徑比色皿，以空白溶液調(diào)節(jié)儀器零點，進行比色，讀取吸光度。根據(jù)磷濃度和吸光度繪制校準曲線或求出直線回歸方程。同時做空白試驗[1]。

1.4.2重量法—磷鉬酸喹啉沉淀法吸取待測液25mL于500mL燒杯中,加入硝酸溶液(1+1)10mL,加水至100mL,蓋上表面皿，在電爐上加熱至微沸，取下燒杯，加入35mL喹鉬檸酮試劑，蓋上表面皿，在電爐上微沸1min后取下，冷卻至室溫，用預先在(180±2℃)下干燥至恒重的4號玻璃坩堝式濾器抽濾，濾盡后用去離子水沖洗沉淀3～5次。將坩堝及沉淀置于恒溫180±2℃的烘箱中,干燥45min,取出置于干燥器中冷卻至室溫,稱量。同時做空白試驗[5]。

1.4.3等離子發(fā)射光譜法吸取待測液5mL于25mL比色管中，用水定容。另吸取磷標準溶液(1000μg/mL)0mL、0.5mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、8.00mL、10.00mL分別置于6個100mL容量瓶中，用水定容，此溶液濃度為0μg/mL、5.00μg/mL、10.00μg/mL、20.00μg/mL、40.00μg/mL、80.00μg/mL、100.00mL的標準溶液系列，用等離子發(fā)射光譜儀在波長213.618nm處測定各標準溶液的發(fā)射強度。根據(jù)磷濃度和儀器值繪制校準曲線或求出直線回歸方程。同時做空白試驗[6]。

2　結(jié)果與分析

2.1　精密度分析

選取磷含量不同的3個有機肥料樣品，分3批次進行分析，每批次各做2個平行測試，分別用分光光度法、等離子發(fā)射光譜法、重量法對3個樣品進行分析測試，檢測結(jié)果見表1。

表1　磷測試結(jié)果分析

由表1可見，用分光光度法測得3個樣品的RSD在0.52%～0.53%之間，是3種檢測方法中精密度、重現(xiàn)性最好的方法；等離子發(fā)射光譜法次之，RSD在0.60%～1.51%之間。以上2種方法的相對標準偏差(RSD)均小于2%，說明這2種方法精密度高，重現(xiàn)性好。運用重量法測得3個樣品的RSD在0.92%～2.15%之間，這說明重量法雖沒有分光光度法、等離子發(fā)射光譜法穩(wěn)定，但相對標準偏差(RSD)小于5%，其精密度、重現(xiàn)性仍然較好。

2.2　準確度分析

有機肥料中全磷的檢測項目沒有相應的國家標準物質(zhì)，不能用檢測標準物質(zhì)的方式檢驗方法的準確度，所以本文采用計算回收率和雙人比對試驗的方式檢驗各方法的準確度。

2.2.1加標回收率分析按照標準物質(zhì)加入量與被檢物質(zhì)含量相近的原則，分別在3個樣品中加入10mL濃度為1000μg/mL的磷標準溶液，并在空白消煮管中加入相同數(shù)量的磷標準溶液，按照前述樣品處理及檢測方法進行消煮和磷含量測定，計算加標回收率。(見表2)

加標回收率%=(加標試樣測定值—試樣測定值)÷加標量×100

表2回收率統(tǒng)計表單位：%n=6

樣品號分光光度法等離子發(fā)射光譜法重量法回收率平均值RSD回收率平均值RSD回收率平均值RSD1101～1041031．15101～1031020．4899～1031011．56296～1041012．8699～1041011．8799～1051012．57398～1051022．94105～1081061．2694～106995．20

從表2可見，分光光度法的回收率在96%～105%之間，等離子發(fā)射法光譜法的回收率在99%～108%之間，重量法的回收率在94%～106%之間，這說明3種方法的準確度都較高。從相對標準偏差來看，分光光度法相對標準偏差的最大值小于3.0%，等離子發(fā)射光譜法相對標準偏差的最大值小于2.0%，重量法相對標準偏差的最大值小于5.5%，這表明等離子發(fā)射光譜法的檢測數(shù)據(jù)最穩(wěn)定，精密度最佳；而重量法受磷含量高低的影響比較明顯，磷含量越低，相對標準偏差越大。

2.2.2雙人比對試驗分析選擇長期從事肥料成分分析的兩位化驗員，在不同時間段，按照3種檢測方法，使用同樣的檢測儀器，對3個有機肥料樣品進行分析，取各個平行測定結(jié)果的平均值分析，見表3。

由表3可見，運用3種檢測方法，對3個樣品的9組檢測數(shù)據(jù)表明，3種檢測方法均具有較高的準確度和較強的穩(wěn)定性。

表3雙人比對實驗統(tǒng)計表單位：%

樣品號分光光度法等離子發(fā)射光譜法重量法—結(jié)果1結(jié)果2結(jié)果1結(jié)果2結(jié)果1結(jié)果214．154．134．134．124．144．1622．112．092．112．122．102．0831．421．421．431．421．421．40

2.3　差異性分析

方差分析是一種假設檢驗，它是對全部樣本觀察值的差異進行分析，將某種因素下各組樣本觀察值之間可能存在的系統(tǒng)性與隨機誤差加以比較，據(jù)以推斷各總體之間是否存在顯著差異[7]。本次檢驗選取了3個磷含量不同的有機肥料樣品，分3批次進行分析，每批次各做2個平行測試，運用方差分析法對3種方法的檢測結(jié)果進行差異性分析，分析在前處理相同的條件下，用3個不同的測試方法的所得結(jié)果是否存在顯著性差異。(見表4)

表4　方差分析匯總表

由表4可見，3組樣品的最大F值為：Fmax=1.24，小于F0.05(2，15)的臨界值：3.68。因此，可認為在前處理條件相同的情況下，分光光度法、重量法、等離子發(fā)射光譜法這3種方法之間沒有顯著的差別，對有機肥料中全磷的檢測結(jié)果沒有顯著影響。

2.4　檢出限及線性范圍

選擇最佳檢測條件，連續(xù)測定空白11次，計算分光光度法和等離子發(fā)射光譜法最低檢出限(3σ)：分光光度法為0.064μg/mL，等離子發(fā)射光譜法為0.047μg/mL，分光光度法在0～20μg/mL范圍內(nèi)呈良好線性關系，相關系數(shù)為r=0.9999，等離子發(fā)射光譜法在0～100μg/mL范圍內(nèi)呈良好線性關系，相關系數(shù)為r=0.9998。重量法未做檢出限。

3　結(jié)論

回收率試驗和雙人比對試驗的結(jié)果表明，3種方法的檢測結(jié)果非常相近，這說明3種檢測方法都具有較高的準確度；等離子發(fā)射光譜法、分光光度法的相對標準偏差更低，比重量法更優(yōu)。

從檢出限和線性范圍看，等離子發(fā)射光譜法的檢出限更低，線性范圍更寬，從而彌補了分光光度法在樣品稱樣量的限量范圍上的不足。

通過方差分析發(fā)現(xiàn)，高、中、低不同含量的試樣的F值在(0.22～1.24)之間，小于F0.05(2，15)臨界值：3.68。因此，可說明在使用硫酸-過氧化氫處理試樣下，分光光度法、等離子發(fā)射光譜法、重量法對有機肥料中全磷的檢測結(jié)果沒有顯著影響。因此，若只是為控制產(chǎn)品質(zhì)量而進行的日常檢測，用重量法檢測就能滿足檢驗需要。

在對回收率數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析時發(fā)現(xiàn)，重量法受磷含量高低的影響比較明顯，磷含量越低，相對標準偏差越大，但在做方法精密度分析中，卻沒有出現(xiàn)這一規(guī)律，其造成這種現(xiàn)象的原因需進一步研究。

參考文獻：

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[7]孫允午.統(tǒng)計學—數(shù)據(jù)的搜集、整理和分析(第二版)[M].上海:上海財經(jīng)大學出版社,2010.