有機肥料中鈉含量檢測技術研究

杜穎+馬良+白楊+劉善江

摘要：有機肥料試樣經(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。結果表明，火焰光度法與ICP-OES法均能得到較好的試驗結果，火焰光度法的測定值高于ICP-OES法，二者相對相差小于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確度和精密度，而ICP-OES法對批量樣品的檢測更具優(yōu)勢。

關鍵詞：有機肥料；全鈉；火焰光度法；ICP-OES法

中圖分類號：S14-33 文獻標識碼：A 文章編號：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對植物生長發(fā)育有明顯良好作用的有益元素之一。而植物對營養(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惡化、土壤微生物區(qū)系受到破壞、農(nóng)產(chǎn)品質量下降等諸多問題，有機肥料的應用又重新得到人們的重視。通過有機肥的施用起到培肥土壤、改善品質的目的，同時還可充分利用廢棄物資源，有利于減少環(huán)境污染。由于有機肥具有來源廣、種類多、數(shù)量大等特點，有機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肥會對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[3]。施用含鈉過高的有機肥料也會增加土壤的含鹽量，增加了土壤次生鹽漬化的風險。

目前，有機肥料現(xiàn)行有效的行業(yè)標準NY 525-2012中未規(guī)定有機肥料中鈉含量的檢測方法，僅水溶肥料設立鈉含量檢測方法的標準[4]。一般推薦大田作物有機肥的施用量為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肥料，因此對于有機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，以期建立有機肥料中全鈉含量的檢測方法，實現(xiàn)有機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（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）。

鈉單元素溶液標準物質GBW（E）080127、硫酸、30%過氧化氫均為分析純試劑。試驗用水為去離子水。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肥料企業(yè)，試驗樣品10個，包含了上述4類有機肥料原料。

將選取風干樣品完全混勻后，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，霧化器氣體壓力會較大影響譜線的信號強度，觀察高度對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。同時進行空白試驗，試劑量與操作同上。

上述前處理方法借鑒有機肥料行業(yè)標準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儀器檢測的響應強度較高，而火焰光度計的儀器響應值偏低，根據(jù)儀器自身特點和測量范圍，分別繪制不同濃度的兩套工作曲線待上機測定。

火焰光度計適用標準曲線：吸取10 μg/mL鈉標準溶液0、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 mL分別置于6個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鈉標準溶液0、0.50、1.00、4.00、7.50、10.00 mL分別置于6個100 mL容量瓶中，加入5 mL硫酸溶液，用水定容，該標準曲線濃度分別為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，酸性溶液會溶出玻璃中的鈉，久置會影響測定結果，因此應將配制好的工作溶液盡快轉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上測定。每測定5個樣品后用鉀標準溶液校正儀器。

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，測定其輻射強度值。

2 結果與分析

2.1 準確度

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

對采用相同前處理的10個肥料樣品分別用火焰光度法及ICP-OES法進行測定，每個樣品作5個平行樣品，測定結果列于表2。從表2可以看出，火焰光度法測定的鈉含量均高于ICP-OES法測定結果，兩種方法測定結果的相對相差小于30%，分析原因可能有以下兩點：①火焰光度計由于線性范圍窄，因此測定時一般需要稀釋，在上機液的稀釋過程中會產(chǎn)生操作誤差，對最終結果造成影響；②硫酸本身具有密度大、黏度高的特點，ICP儀器測定硫酸基體的溶液時會因進樣阻力增大而降低霧化效率，而火焰光度計使用的是稀釋后的上機液溶液，密度降低，霧化器的霧化效果要好于未稀釋液體進樣的霧化效果造成火焰光度計測定值高于ICP-OES測定值。因此，在配置ICP-OES法中的工作曲線時，吸取標準溶液后，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號樣品的任意1個消解液，用兩種方法分別進行10次重復測定，測定結果見表3。兩種檢測方法的相對標準偏差（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

取不同有機肥樣品，對火焰光度法與ICP-OES法分別進行樣品加標測回收率試驗，結果見圖1?；鹧婀舛确y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。結果表明，兩種不同方法測定有機肥料中全鈉含量的結果準確，且滿足日常分析的質量控制要求。

3 結論

本研究比較了有機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結果。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；火焰光度計易操作，運行成本低，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的普及度高，但該儀器有多元素同時檢出的能力，因此利用上述消解液還可同時測定有機肥料中全磷、全鉀[11]，若樣品需要進行多組分測定，ICP-OES法更顯出其獨特優(yōu)勢，建議有條件的實驗室還是采取ICP-OES法批量測定有機肥料中的全鈉含量。

參考文獻：

[1] 呂中選，于 宙，王廣儀.元素生物學[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2011.

[2] 陳倫壽.農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的秘密武器——有益元素[J].中國農(nóng)資，2008（9）：48-49.

[3] 陸景陵.植物營養(yǎng)學（上冊）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2013.

[4] NY/T 1972-2010，水溶肥料 鈉、硒、硅含量的測定[S].

[5] 李玉華.有機肥料生產(chǎn)與應用[M].天津：天津科技翻譯出版公司，2010.

[6] HG/T 2843-1997，化肥產(chǎn)品 化學分析常用標準滴定溶液、標準溶液、試劑溶液和指示劑溶液[S].

[7] 趙義濤，姜佰文，梁運江.土壤肥料學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[8] 白 楊，劉善江，馬 良，等.ICP-OES法測定水溶肥料中的磷和鉀[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2015，43（1）：90-94.

[9] NY 525-2012，有機肥料[S].

[10] 杜 穎，劉善江，陳益山.有機肥料中氯離子檢測方法的研究[J].中國土壤與肥料，2015（1）：111-114.

[11] 馬曉紅，宋吉利，曹 鵬，等.ICP-OES法測定有機肥料中鉀和磷[J].磷肥與復肥，2010，25（5）：81-81，86.