肥料中重金屬元素含量測(cè)定方法的分析

汪任山 莫新譜 羅麗娜 王偉 徐斌

【摘要】土壤不僅對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起到重要作用，同時(shí)還能凈化空氣、減緩氣候變化和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡。然而，隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，耕地土壤中的重金屬含量逐年上升。肥料等農(nóng)業(yè)投入品的過(guò)量使用是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要原因之一。本文通過(guò)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中肥料重金屬含量的限量及檢測(cè)方法，預(yù)測(cè)未來(lái)肥料重金屬含量檢測(cè)方法的發(fā)展趨勢(shì)。隨著肥料行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化提升計(jì)劃的推進(jìn)，新型肥料將逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，肥料標(biāo)準(zhǔn)的要求將更加合理、規(guī)范。

【關(guān)鍵詞】肥料；重金屬；高質(zhì)量發(fā)展

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.004

Analysis of Methods for Determining the Content of Heavy Metals in Fertilizers

WANG Renshan， MO Xinpu， LUO Lina， WANG Wei， XU Bin

（Xianning Product Quality Inspection and Testing Institute， Xianning 437011， China）

Abstract： Soil plays a crucial role not only in the growth of crops but also in purifying the air， mitigating climate change， and maintaining the balance of ecosystems. However， with the rapid development of industrialization， urbanization， and agricultural modernization in our country，the levels of heavy metals in cultivated soil have been increasing year by year.Excessive use of fertilizers and other agricultural inputs is one of the main causes of soil heavy metal pollution.This article analyzes the limitations and detection methods of heavy metal content in fertilizers based on national and industry standards and predicts the future development trends of detection methods for heavy metal content in fertilizers.With the promotion of high-quality development in the fertilizer industry and standardized improvement plans， new types of fertilizers will gradually become industrialized， and the requirements for fertilizer standards will become more reasonable and standardized.

Keywords： fertilizer； heavy metal； high-quality development

土壤是農(nóng)業(yè)種植中必不可少的基本要素，它在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、生物支撐等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1]。土壤不僅對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)具有重要影響，還能凈化空氣、減緩氣候變化、維持生態(tài)系統(tǒng)平衡等。近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的污染問(wèn)題不斷加劇，耕地土壤中重金屬含量也在逐年增加。其中，土壤重金屬污染的主要來(lái)源包括污水灌溉、固體廢棄物[2-3]、肥料和農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品的過(guò)量使用。目前我國(guó)大部分化肥消費(fèi)仍以傳統(tǒng)化肥產(chǎn)品為主，如尿素、磷銨、氯化鉀和復(fù)合肥等[4]。然而，這些傳統(tǒng)化肥產(chǎn)品在氮、磷養(yǎng)分利用率方面較低，并且制造原料中含有重金屬成分，容易流失到大氣和水體中，導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，相關(guān)部門(mén)有必要加強(qiáng)對(duì)肥料品質(zhì)的管控，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制和檢測(cè)重金屬含量。同時(shí)，通過(guò)科技創(chuàng)新，大力開(kāi)發(fā)養(yǎng)分效率高、環(huán)境友好型的肥料，以推動(dòng)肥料行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[5]。

我國(guó)當(dāng)前對(duì)肥料重金屬（鉛、砷、汞、鎘、鉻）的限量及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要包括：GB 38400—2019《肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求》、GB/T 23349—2020《肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞含量的測(cè)定》、GB/T 39229—2020《肥料和土壤調(diào)理劑砷、鎘、鉻、鉛、汞含量的測(cè)定》、NY 1110—2010《水溶肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻的限量要求》、NY/T 1978—2022《肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻、鎳含量的測(cè)定》、NY/T 3424—2019《水溶肥料無(wú)機(jī)砷和有機(jī)砷含量的測(cè)定》、NY/T 3425—2019《水溶肥料總鉻、三價(jià)鉻和六價(jià)鉻含量的測(cè)定》、NY/T 3161—2017《有機(jī)肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞、銅、錳、鎳、鋅、鍶、鈷的測(cè)定微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》[6-14]。表1列出了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬（鉛、砷、汞、鎘、鉻）的限量及檢測(cè)方法。

國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 38400—2019規(guī)定了肥料中有害物質(zhì)的限量要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則，對(duì)重金屬的限量要求控制在“mg/kg”級(jí)別，重金屬含量測(cè)定要參照國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23349（仲裁法）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17318。GB/T 23349—2020為當(dāng)前新版標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定樣品采用濕法消解處理；鉛、鎘、鉻含量的測(cè)定，采用原子吸收分光光度法，同時(shí)根據(jù)試樣中鉛、鎘、鉻含量又分為空氣-乙炔火焰氧化法和石墨爐法；砷含量的測(cè)定，采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法、原子熒光光譜法、砷斑法；汞含量的測(cè)定，采用氫化物發(fā)生-原子吸收分光光度法和原子熒光光譜法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17318：2015規(guī)定，試樣通過(guò)加酸微波消解，然后通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）進(jìn)行測(cè)定，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 39229—2020等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17318：2015。

農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 1110—2010規(guī)定了水溶肥料鉛、砷、汞、鎘、鉻限量要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則，對(duì)重金屬的限量也要求控制在“mg/kg”級(jí)別，測(cè)定方法參照NY/T 1978標(biāo)準(zhǔn)。NY/T 1978—2022規(guī)定，樣品通過(guò)濕法消解后，采用原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定鉛、鎘、鉻含量。汞含量測(cè)定采用原子熒光光譜法和砷汞同時(shí)測(cè)定的原子熒光光譜法；砷含量測(cè)定采用原子熒光光譜法、二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法、砷汞同時(shí)測(cè)定原子熒光光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。NY/T 3424—2019規(guī)定了水溶肥料中有機(jī)和無(wú)機(jī)砷含量的測(cè)定方法。無(wú)機(jī)砷含量通過(guò)液相色譜-原子熒光光譜法測(cè)定，樣品先經(jīng)王水萃取，再經(jīng)液相色譜分離，最后通過(guò)原子熒光光譜儀測(cè)定得到無(wú)機(jī)砷含量；有機(jī)砷含量測(cè)定先通過(guò)原子熒光光譜法測(cè)得總砷含量，再通過(guò)差減法扣除無(wú)機(jī)砷含量便可得到有機(jī)砷含量。NY/T 3425—2019規(guī)定了水溶肥料中水溶態(tài)總鉻、三價(jià)鉻和六價(jià)鉻含量的測(cè)定。水溶肥料溶解（固體）過(guò)濾后，通過(guò)原子吸收光譜法測(cè)得總鉻含量，試樣濾液通過(guò)陰離子交換樹(shù)脂，再通過(guò)原子吸收光譜法測(cè)得三價(jià)鉻含量，六價(jià)鉻含量通過(guò)差減法得到。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 3161—2017規(guī)定了有機(jī)肥料中砷、鉛、鉻等金屬含量的測(cè)定。試樣加入硝酸、雙氧水、氫氟酸和金溶液微波消解之后，通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)得相應(yīng)含量。

上述標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了我國(guó)絕大部分種類肥料中重金屬含量的限量及檢測(cè)方法。標(biāo)準(zhǔn)的制定有助于監(jiān)管部門(mén)對(duì)肥料市場(chǎng)的質(zhì)量管控，能進(jìn)一步規(guī)范企業(yè)安全高效生產(chǎn)，有助于產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，同時(shí)能降低肥料對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害，從而保障消費(fèi)者健康，進(jìn)一步維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益。

從國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，目前肥料中重金屬含量的測(cè)定主要為原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光光譜法。對(duì)于樣品的處理，目前主要通過(guò)濕法消解和微波消解處理，處理方法較為煩瑣，且酸用量較大，處理周期長(zhǎng)。隨著微波消解技術(shù)的發(fā)展，超級(jí)微波消解法也將被廣泛用于樣品的前期處理。該處理方法樣品用量少，酸用量也極大減少，一次性處理樣本量大幅增加，處理周期縮短。同時(shí)，針對(duì)檢測(cè)儀器功能的不足，相應(yīng)的技術(shù)也能得到突破。例如，在使用原子吸收光譜儀時(shí)，測(cè)定相應(yīng)元素需要單獨(dú)配置相應(yīng)元素的陰極燈，從而使得檢測(cè)成本費(fèi)用增加，檢測(cè)時(shí)間加長(zhǎng)，而采用連續(xù)發(fā)射光源原子吸收分光光度儀新技術(shù)，通過(guò)設(shè)定相應(yīng)特征波長(zhǎng)，便能一次性測(cè)得多種元素含量，從而大大節(jié)省測(cè)定時(shí)間和樣品消耗量。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），具有檢測(cè)精密度高、干擾因素少、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)[15]。當(dāng)樣品成分較為復(fù)雜時(shí)，檢測(cè)離子信號(hào)峰易受影響，通過(guò)串聯(lián)質(zhì)譜儀（MS/MS）技術(shù)，即使樣品成分較為復(fù)雜，電感耦合等離子體串聯(lián)質(zhì)譜儀（ICP-MS/MS）也能獲得較為準(zhǔn)確、可靠的結(jié)果。

隨著我國(guó)科技領(lǐng)域技術(shù)的突破、行業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化重視程度的提高及標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的提升，國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)肥料中重金屬的檢測(cè)從傳統(tǒng)方法（分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法）逐步擴(kuò)展到電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。新的檢測(cè)方法也在逐漸應(yīng)用與普及。同時(shí)，隨著肥料行業(yè)的高速發(fā)展，一些新型肥料也逐漸產(chǎn)業(yè)化，新的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)家對(duì)肥料中有害物質(zhì)的限量及檢測(cè)要求將進(jìn)一步趨向于合理化、規(guī)范化。

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【作者簡(jiǎn)介】

汪任山，男，1993年出生，質(zhì)量工程師，碩士，研究方向?yàn)楣I(yè)產(chǎn)品的檢測(cè)及方法研究。

（編輯：李鈺雙）