銅基營養(yǎng)保護劑懸浮濃度快速測定方法的研究

徐 睿,張 民

（土肥資源高效利用國家工程實驗室，國家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018）

0 引 言

無機銅制劑是當今應(yīng)用范圍較廣的殺菌劑之一，它具有開發(fā)應(yīng)用時間早、使用時間長、施用面積大、殺菌效果好、用途廣泛等特點。1761年，人們就已用硫酸銅處理小麥種子防治腥黑穗病。1882年，法國波爾多大學(xué)教授米拉德（P.Millardet）發(fā)現(xiàn)波爾多液能夠防治葡萄霜霉病[1]。現(xiàn)在市場上存在的無機銅制劑主要有：波爾多液、硫酸銅、氧氯化銅、氫氧化銅、氧化亞銅等[2-3]。在銅基營養(yǎng)保護劑殺菌作用和營養(yǎng)效果方面已做過了大量研究[4-5]，此外銅基營養(yǎng)保護劑的研究生產(chǎn)也引起了廣泛關(guān)注[6-9]。

判定銅基營養(yǎng)保護劑性能指標之一是其懸浮性[10]，懸浮性是指分散的藥粒在懸浮液中保持懸浮一定時間的能力[11]，但是測定懸浮性的傳統(tǒng)方法直接烘干法[12]比較費時費力，目前還沒有較好的快速、簡便的檢測方法。本文通過對5種銅基營養(yǎng)保護劑采用離心干燥法、比濁法、銅氨比色法[13-15]分別測定其懸浮濃度，并與直接烘干法建立相關(guān)方程，通過檢驗評價，確定快速測定銅基營養(yǎng)保護劑懸浮效果的最佳方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

5種銅基營養(yǎng)保護劑：美國kocide2000（USA-G）（美國固信公司生產(chǎn)），銅基營養(yǎng)保護劑-1（CNPP1）、銅基營養(yǎng)保護劑-2（CNPP2）、銅基營養(yǎng)保護劑-3（CNPP3）、銅基營養(yǎng)保護劑-4（CNPP4）（均為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)“土肥資源高效利用國家工程實驗室”下屬的新型肥料中試與示范基地生產(chǎn)）。

1.2 測定方法

1.2.1 直接烘干法

直接烘干法的基本原理為：根據(jù)Stokes的沉降公式（ν=2gr2（d1-d2）/9n）和等速運動（s=νt）確定吸樣深度；再根據(jù)顆粒比重大小、懸液溫度，確定某粒徑的吸樣時間。在一定時間段內(nèi)的不同時刻，用移液管在懸液一定深度吸取一定體積的懸濁液，烘干后稱重。根據(jù)干樣質(zhì)量的大小，從而確定懸濁液懸浮特性的差異。具體操作方法如下：在1 000 mL量筒中盛入2g/L的待測樣品1000mL，將試樣充分搖勻后立即進行吸取測定。吸樣深度位于液面下15cm處，吸樣體積均為20mL。吸出的懸液放入已烘干稱重的燒杯中，置于60℃烘箱中烘至恒重，冷卻后稱重。吸樣時間間隔分別為 15，30，45，60，90，120 min。每吸完一個樣品，必須將移液管沖洗干凈，以免造成誤差。

1.2.2 離心干燥法

前處理方法與直接烘干法相同，將吸出的20mL懸液放入已烘干稱重的50 mL離心管中，轉(zhuǎn)速4000r/min，離心10min，用移液槍將上清液吸出，置于60℃的烘箱中，烘至恒重，冷卻后稱重。

1.2.3 比濁法

用相同方法吸取懸液5mL（根據(jù)銅基營養(yǎng)保護劑的含銅量確定吸取體積），充分搖勻懸液后，完全轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶中，定容搖勻，于470 nm波長下比色測定。

1.2.4 銅氨比色法

用相同方法吸取懸液2mL（根據(jù)銅基營養(yǎng)保護劑的含銅量確定吸取體積）置于25mL容量瓶中，分別加入1mol/L 1/2H2SO41mL和1mol/L NH3·H2O 3mL，定容搖勻，于660nm波長下比色測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗中獲得的數(shù)據(jù)均用SAS程序軟件（SAS Institute，1999）進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同方法測定的銅基營養(yǎng)保護劑的懸液濃度結(jié)果

2.1.1 直接烘干法測定的懸液濃度結(jié)果

測定結(jié)果見表1，可知隨著時間的延長，懸浮濃度均有不同程度的降低，即懸液中懸浮固體的質(zhì)量逐漸減少。將懸液進行烘干處理，烘干時間約為24h。

表1 直接烘干法測定的懸液濃度值 單位：g/L

2.1.2 離心干燥法測定的懸液濃度結(jié)果

采用離心干燥法后，首先將懸液進行離心處理，然后將上層清液吸出，進行烘干，烘干所需時間縮短至6h，進而可以快速的驗證銅基營養(yǎng)保護劑的懸浮性隨懸浮時間的變化關(guān)系。測定結(jié)果見表2。

表2 離心干燥法測定的懸液濃度值 單位：g/L

2.1.3 比濁法測定的懸液濃度結(jié)果

隨著時間的推移，懸液會繼續(xù)沉降，懸液濃度不斷減小，采用比濁法在不同的懸浮時間所測得懸液吸光度值均呈變小趨勢（表3）。比濁法操作步驟相對簡單，但由于銅基營養(yǎng)保護劑溶于水后是懸濁液，在比色過程中，顆粒容易繼續(xù)沉降，無法準確讀出其吸光度值，只能進行粗略測定。

表3 比濁法測定的懸液吸光度值

2.1.4 銅氨比色法測定的懸液濃度結(jié)果

銅氨比色法在不同的懸浮時間所測得吸光度值（表4）變化趨勢與用吸管法測得的懸液濃度基本一致，在某一時刻的懸液濃度越大，其加入一定濃度的硫酸后，解離出的銅離子就越多，進而加入一定濃度的氨水反應(yīng)后，形成的銅氨絡(luò)合溶液的顏色就深，測得的吸光度值就大，反之越小。

表4 銅氨比色法測定的懸液吸光度值

2.2 3種方法與直接烘干法的相關(guān)關(guān)系

2.2.1 離心干燥法與直接烘干法的相關(guān)關(guān)系

以表1數(shù)據(jù)作為橫坐標（x），表2數(shù)據(jù)作為縱坐標（y）作圖，得到相關(guān)方程（表5）。可知各處理所得回歸方程相關(guān)系數(shù)r均大于0.9，置信度P均小于0.01，呈極顯著相關(guān)。說明直接烘干法和離心干燥法對于測定銅基營養(yǎng)保護劑的懸浮性具有一致的線性關(guān)系，可以通過使用離心干燥法測定銅基營養(yǎng)保護劑的懸液濃度，然后代入其相關(guān)關(guān)系方程，求出在某一時刻懸液的準確濃度值。

表5 離心干燥法與直接烘干法建立的相關(guān)方程

2.2.2 比濁法與直接烘干法的相關(guān)關(guān)系

以表1數(shù)據(jù)作為橫坐標（x），表3數(shù)據(jù)作為縱坐標（y）作圖，得到回歸方程列于表6中。可知用比濁法和直接烘干法建立的相關(guān)方程，均達到顯著相關(guān)。雖然比濁法操作最為簡單快速，但是考慮到測定過程中懸液不斷沉降造成的試驗誤差，該方法可能存在一定的不準確性。

表6 比濁法與直接烘干法建立的相關(guān)方程

2.2.3 銅氨比色法與直接烘干法的相關(guān)關(guān)系

以表1數(shù)據(jù)為橫坐標（x），表4數(shù)據(jù)為縱坐標（y）作圖，得到回歸方程列于表7中。可知各處理所得回歸方程相關(guān)系數(shù)r均大于0.90，置信度P值均小于0.01，呈極顯著相關(guān)。銅氨絡(luò)合溶液比較穩(wěn)定，在測定過程中不會繼續(xù)沉降，能相對準確快速的判定懸液的濃度。

表7 銅氨比色法與直接烘干法建立的相關(guān)方程

2.3 測定銅基營養(yǎng)保護劑懸液濃度3種方法的評價

2.3.1 離心干燥法的評價

按照相同步驟進行試驗，將離心干燥法測得的懸液濃度值一一代入表5相對應(yīng)的回歸方程中，求得相對應(yīng)的一組懸液濃度值，然后將其與直接烘干法測得的實際懸液濃度值進行比較，計算出各個時間實際濃度和計算濃度的相對誤差（表8）。可以看出CNPP1和CNPP4相對誤差較大，美國固信USA-G相對誤差最大值為7.78%；CNPP2除90 min時相對誤差大于15%，其他值均小于5.5%；CNPP3中90min和120 min時相對誤差大于15%，其他值均小于8%。相對誤差出現(xiàn)原因可能是由于測量過程雖然是先離心再將上清液吸出，但是在上清液中仍有少量的銅基營養(yǎng)保護劑，吸出過程造成質(zhì)量減少。其中最大相對誤差為95.52%，最小相對誤差為0.25%，平均相對誤差為15.45%。說明該方法雖然可行，但是對于不同的銅基營養(yǎng)保護劑，其準確性不同，存在一定的試驗誤差。

表8 離心干燥法測定的相對誤差

2.3.2 比濁法的評價

將吸光度法測得的吸光度值一一代入表6相對應(yīng)的回歸方程中，求得相應(yīng)的懸液濃度值，然后與直接烘干法測得的實際懸液濃度值進行比較，計算出各時間實際濃度和計算濃度的相對誤差（表9）。除CNPP4的相對誤差控制在5.13%以內(nèi)，其他4種處理的相對誤差均有超出10%，準確性較差，主要是由于不同銅基營養(yǎng)保護劑的懸液穩(wěn)定性不同，在比色過程中，懸液顆粒繼續(xù)沉降，比色杯比色位置懸液濃度不斷減小，吸光度值也不斷減小，故吸光度值相對不準確。其中最大相對誤差為32.52%，最小相對誤差為0.61%，平均相對誤差為10.02%。該方法雖然最為簡單，但是誤差較大，不能準確測定懸液的濃度。

表9 比濁法測定的相對誤差

2.3.3 銅氨比色法的評價

將銅氨比色法測得的吸光度值一一代入表7相對應(yīng)的回歸方程中，求得相應(yīng)的懸液濃度值，然后與直接烘干法測得的實際懸液濃度值進行比較，計算出各時間實際濃度和計算濃度的相對誤差（表10）。CNPP3和CNPP4相對誤差均在2.5%以內(nèi)；處理USA-G相對誤差控制在7%之內(nèi)；而CNPP1在90min和120 min并且 CNPP2在 60min、90min和 120min時計算的相對誤差較大，主要是由于懸液中的有效成分基本都沉降到量筒底部，懸液濃度太低。所有結(jié)果最大相對誤差為18.76%，最小相對誤差為0.04%，平均相對誤差僅為4.51%，所以銅氨比色方法能夠快速準確地測定銅基營養(yǎng)保護劑的懸液濃度。在以后的產(chǎn)品性能檢驗中，可以使用銅氨比色法測定銅基營養(yǎng)保護劑的懸液濃度，然后代入其相關(guān)方程中，從而快速準確地確定銅基營養(yǎng)保護劑在某一時刻的懸液濃度。

表10 銅氨比色法測定的相對誤差

3 結(jié)束語

根據(jù)相關(guān)方程和檢驗結(jié)果，雖然使用離心干燥法和比濁法與直接烘干法建立的相關(guān)方程可達到顯著相關(guān)，但是經(jīng)過檢驗后相對誤差較大，在以后的產(chǎn)品檢驗中不能使用此方法。銅氨比色法與直接烘干法建立的相關(guān)方程均呈極顯著相關(guān)，最小相對誤差為0.04%，平均相對誤差只有4.51%，測定時間可由24 h縮短為30 min，所以使用銅氨比色法可快速準確測定銅基營養(yǎng)保護劑的懸浮效果。

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