有機肥料中重金屬測定方法簡述

戴慧峰 （上海市松江區食用農產品安全監督檢測中心 201611）

有機肥料是指含有有機物質，既能提供農作物多種無機養分和有機養分，又能培肥改良土壤的一類肥料。它不僅能為作物生長提供所需養分，還可改善作物品質，提高作物產量，促進高產穩產，此外還可改良土壤，保持土壤肥力，提高肥料利用率，降低生產成本。有機肥主要分為由農業廢棄物、畜禽糞便、生活垃圾制成的生物有機肥和由工業廢棄物、城市污泥制成的商品有機肥。研究表明，動物糞便和污泥是主要的可能含有重金屬等污染的有機肥料[2]。過量的重金屬通過作物影響土壤功能，且這些重金屬能在肥料的反復施用中逐漸累積起來，從而有害于牲畜和人類的健康[2]。由于重金屬具有毒性、持久性和生物不可降解性，我國已制定有機肥料重金屬的限量標準及其檢測方法。為進一步確保有機肥料的安全，本文在簡述國內有機肥料中重金屬含量現狀及限量標準的基礎上，對有機肥料中重金屬測定的預處理方法和檢測方法進行了簡單歸納。

1 國內有機肥料中重金屬含量現狀及限量標準

有機肥料由于原料及堆制工藝的差別，其重金屬含量懸殊較大[1]；且對于同一種有機肥料，其不同重金屬的含量也相差較大。研究表明，畜禽糞便中銅、鋅、砷含量相對較高；污泥堆肥中鋅、銅、鉛、鉻含量相對較高，且絕大部分以非穩定態存在；生活垃圾堆肥中汞、鉛、鎘含量相對較高[1]。銅和鋅是植物生長所必需的微量元素，但濃度過高會有害于人體健康，而鎘、鉛、汞和砷也對人類健康有害，故一直倍受關注。我國已對有機肥料中重金屬含量標準做出了明確規定，具體見表1。

表1 肥料中重金屬限量國家標準對比 （單位：mg/kg）

2 有機肥料中重金屬含量檢測的預處理方法

目前，采用儀器分析重金屬元素含量主要適用于清澈的液體樣品，渾濁的水樣和固體樣品均需進行預處理，將待測重金屬元素轉移為水相后再進行檢測[2]，故有機肥料中重金屬含量檢測均需進行相關預處理。其中，消解是最常用的預處理方法，主要有酸式消解法、干式灰化法和微波消解法等，且以酸式消解法在實際應用中最為廣泛。

2.1 酸式消解法

因單一的酸不能使有機肥料試樣完全分解，故國內通用的酸式消解法一般為混酸消解法。實際處理樣品時，可根據不同的需要選用不同組分的混合酸[2]，即用幾種酸依次加入或幾種酸混合后加入，以加強處理能力，從而分解含大量有機物質的樣品。

2.1.1 鹽酸-硝酸消解法

王水由鹽酸、硝酸按體積比3:1混合而成，酸性極強。有機肥料樣品加入王水后，最好先浸泡一段時間，使樣品緩慢反應溶解，再在電熱板上緩緩加熱，以免反應過于激烈。這種酸式消解法在實際應用中使用最多，也是國標中推薦的。用這種方法消解較徹底，對儀器檢測不會引入干擾，可用于多種樣品的預處理。

2.1.2 硝酸-鹽酸-高氯酸消解法

硝酸和高氯酸都是強氧化性酸，聯合使用可消解含難氧化有機物的樣品。硝酸、鹽酸、高氯酸的比例不同，對不同重金屬的溶出率有明顯不同[2]。但使用這種方法時要特別注意趕酸，否則不僅會引起基體干擾，還會損耗石墨爐。

2.1.3 氫氟酸消解法

氫氟酸是唯一能分解以硅為基質樣品的無機酸[2]。當樣品中含有大量硅時，可使用氫氟酸進行消解，但處理樣品時，氫氟酸一般不單獨使用，常與鹽酸、硝酸、高氯酸一起使用，且由于氫氟酸會腐蝕儀器中的玻璃、石英進樣系統和炬管等，所以一定要趕酸，將氫氟酸除盡。

2.2 干灰化法

干灰化法是指通過高溫灼燒，將有機物破壞，使有機物脫水、炭化、分解、氧化，再于高溫電爐中灼燒灰化，除去有機成分，再用酸溶解樣品，從而使重金屬元素溶于酸中。但由于灰化溫度過高，容易造成汞、砷等元素的揮發損失，影響測定結果的準確性，且灰化時間長，所以一般不采用這種方法。

2.3 微波消解法

隨著科技進步，微波消解法因其采用密閉容器反應和微波加熱，具有樣品分解快速完全、揮發性元素損失小、試劑消耗少、操作簡單、處理效率高、污染小、空白低等優點，成為了常用的有機肥料樣品預處理技術之一。其原理是在試樣中加入適量的酸，在微波電場的作用下，分子產生高速碰撞和摩擦產生高熱，在加熱條件下，酸的氧化及活性增強，從而使樣品在短暫的時間內被消解。吳玉萍等的研究結果表明，在微波消解儀中使用過氧化氫和硝酸消解體系，不會引入新的多原子離子干擾影響測定結果，所得結果相對標準偏差也較理想[3]。

3 有機肥料中重金屬檢測方法概況

目前，用于重金屬元素含量測定的方法很多，如火焰原子吸收分光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法、原子熒光光度法等，這些經典的儀器檢測方法在國標中都有介紹，不予贅述。隨著科技的進步，更多先進的檢測技術得到了應用，現將相關新的檢測技術介紹如下。

3.1 ICP-OES電感耦合等離子體發射光譜法

采用電感耦合等離子體發射光譜法對有機肥料中重金屬含量進行檢測，具有多元素同時測定、線性范圍寬、靈敏度高、基體干擾小、快速準確等特點，且該方法配合微波消解，操作簡便，適合于大批量有機肥料樣品中重金屬含量的檢測[4]。

3.2 ICP-MS 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法比電感耦合等離子體發射光譜法檢測靈敏度更高，是痕量元素分析的一種重要手段。如吳玉萍等建立了微波消解ICP-MS檢測體系，并測定了有機肥料中砷、鉛、鎘、鎳和鉻元素，各項指標顯示該體系能對有機肥料樣品中砷、鉛、鎘、鎳和鉻元素進行準確分析[3]。

4 結 語

為有效測定有機肥料中重金屬含量，應針對不同有機肥料樣品的組分，選取合適的預處理方法（除酸式消解法外，微波消解法已得到越來越多的使用），同時配合先進、適用的儀器檢測方法（除分光光度法外，先進的等離子體發射光譜法和等離子體質譜法也已得到越來越多的運用），可大大提高有機肥料中重金屬含量檢測的工作效率，有助于進一步確保有機肥料的安全。

[1]魯洪娟，馬友華，樊霆，等.有機肥中重金屬特征及其控制技術研究進展[J].生態環境學報，2014(12）：2022-2030.

[2]田野，劉善江，馬良，等.有機肥料中重金屬測定綜述[J].中國農學通報, 2011, 27(7）：16-21.

[3]吳玉萍，林小峰，孔光輝，等.微波消解ICP-MS測定有機肥中的砷、鉛、鎘、鎳和鉻[J].光譜實驗室，2014,31(6）：751-755.

[4]黃麗，林偉靖，黃宗平，等.微波消解-ICP-OES法同時測定有機-無機復混肥中砷鎘鉻汞鎳鉛[J].化學試劑，2012,34(9）：816-818.