沈 月

(浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，農(nóng)業(yè)部肥料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(杭州) 杭州 310020)

水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的研究

沈 月

(浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，農(nóng)業(yè)部肥料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(杭州) 杭州 310020)

建立自動(dòng)電位滴定法測(cè)定水溶肥料中腐植酸含量的檢測(cè)方法，將它與標(biāo)準(zhǔn)方法中的手工滴定法進(jìn)行比較。采用比較精密的自動(dòng)電位滴定儀滴定，減小人為讀數(shù)誤差和終點(diǎn)誤差，重現(xiàn)性好，安全高效，準(zhǔn)確性大大提高。另外，參考其他文獻(xiàn)測(cè)定腐植酸含量的方法并進(jìn)行了優(yōu)化。應(yīng)用改進(jìn)后的方法提高了實(shí)驗(yàn)效率，精密度好，回收率為95%～102%。

腐植酸 電位滴定 準(zhǔn)確性 提取方法

水溶性腐植酸復(fù)合大、中、微、特種元素而形成的新型腐植酸水溶肥料經(jīng)水溶解或稀釋?zhuān)糜诠喔仁┓?、葉面施肥、無(wú)土栽培、浸種蘸根等用途，營(yíng)養(yǎng)搭配合理，具有協(xié)同營(yíng)養(yǎng)作用，可增強(qiáng)化肥效能[1，2]，大幅度降低化肥、農(nóng)藥使用量，減輕土壤重金屬污染[3]，增強(qiáng)作物抗逆能力，促使作物提早成熟，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[4，5]，為生產(chǎn)綠色健康食品、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)[6]，減少污染，保護(hù)生態(tài)[7]、降低農(nóng)業(yè)成本提供了有利保障。在國(guó)家大力推行肥料減量增效和水肥一體化的大背景下，腐植酸水溶肥料的應(yīng)用前景大好，肥料市場(chǎng)對(duì)腐植酸類(lèi)肥料的需求越來(lái)越多，從我國(guó)逐年遞增的腐植酸肥料檢測(cè)數(shù)量上可見(jiàn)一斑。

目前，水溶肥料中的腐植酸含量測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法為NY/T 1971-2010(酸沉淀后氧化還原滴定法)，在加入指示劑后需要進(jìn)行手工滴定，但是該方法由于操作步驟多，滴定時(shí)人為因素影響大，滴定終點(diǎn)干擾因素多等的制約，隨著儀器分析的發(fā)展，用儀器代替手工操作已成為趨勢(shì)，目前自動(dòng)電位滴定法可用于所有滴定(酸堿滴定、沉淀滴定、絡(luò)合滴定、氧化還原滴定)反應(yīng)類(lèi)型。

本實(shí)驗(yàn)采用比較精密的自動(dòng)電位滴定儀滴定，根據(jù)電極電位突躍自動(dòng)識(shí)別終點(diǎn)和讀取滴定體積，減小人為讀數(shù)誤差和終點(diǎn)誤差，重現(xiàn)性好，安全高效，精密度大大提高。另外結(jié)合HG/T 3276-2012標(biāo)準(zhǔn)等[8，9]中腐植酸的測(cè)定，將提取方法進(jìn)行了比較，優(yōu)化了提取方法。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

T50自動(dòng)電位滴定儀瑞士METTLER公司，WNE45水浴恒溫振蕩箱德國(guó)Memmert公司。

1.2 試劑和樣品

硫酸溶液：c[1/2(H2SO4)]=2 mol/L，氫氧化鈉：c(NaOH)=0．1 mol/L，重鉻酸鉀溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=1 mol/L。重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=0．2 mol/L。腐植酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(25 g，優(yōu)級(jí)純，腐植酸含量90%，來(lái)源美國(guó)Sigma公司)。6個(gè)腐植酸水溶肥料樣品，編號(hào)為1、2……6，其中樣品1～4為液體和樣品5～6為固體。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 自動(dòng)電位滴定儀參數(shù)設(shè)置

滴定模式選擇DET動(dòng)態(tài)等當(dāng)點(diǎn)滴定。參數(shù)設(shè)置如下：最小滴定劑添加量dV(min)=0．1 mL，最大滴定劑添加量dV(max)=25．0 mL，電位平衡允許值dE=1．0 mV，電位值記錄時(shí)間dt=1．0 s，最小電位值記錄時(shí)間dt(min)=1．0 s，最大電位值記錄時(shí)間dt(max)=15 s，閾值Threshold=200 mv/mL。參數(shù)設(shè)定后，用腐植酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得腐植酸的含量89．6%，RSD1．0%。

1.3.2 硫酸亞鐵標(biāo)液濃度的標(biāo)定

見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1971-2010。

1.3.3 腐植酸含量的測(cè)定

腐植酸水溶肥料試樣溶液制備：固體試樣稱(chēng)取約0．5 g(精確至0．0001 g)于50 mL燒杯中，加水約10 mL，用玻璃棒攪拌后靜置片刻，將溶液部分轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，重復(fù)此步驟3次，殘雜部分加入1 mL 0．1 mol/L氫氧化鈉溶液，攪拌使其溶解，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用水定容混勻；液體試樣稱(chēng)取2～3 g(精確至0．0001 g)至100 mL容量瓶中，加入1 mL 0．1 mol/L氫氧化鈉溶液和少量水，充分溶解后定容混勻。

腐植酸的沉淀和氧化：準(zhǔn)確移取腐植酸水溶肥料試樣溶液5 mL于離心管，加入5 mL 2 mol/L硫酸溶液，混勻。放入離心機(jī)中以3000～4000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min，傾去上層清液。再加入5．0 mL 1 mol/L重鉻酸鉀溶液，緩慢加入5 mL濃硫酸，混勻，蓋上漏斗，置于沸水浴中30 min，取出冷卻。分別轉(zhuǎn)移到250 mL三角瓶和100 mL自動(dòng)滴定儀配套杯中，作為待定滴定液備用。

1.3.4 不同滴定方法的比較

取6個(gè)腐植酸水溶肥料樣品制成的待定溶液，分別用手工滴定法和電位滴定法滴定，在手工滴定的待定溶液中還要加入3～5滴鄰菲啉指示劑，記錄兩種方法滴定所用體積，計(jì)算腐植酸含量。并取樣品1、樣品2用電位滴定法做回收率實(shí)驗(yàn)。

1.3.5 不同提取方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響

不同來(lái)源的腐植酸存在形式多樣，比如結(jié)合態(tài)腐植酸、游離態(tài)腐植酸。采用不同提取劑獲得的腐植酸含量有可能存在差異。為了找到合適的提取方法，本實(shí)驗(yàn)選用樣品1～4為材料，參考HG/T 3276-2012標(biāo)準(zhǔn)等腐植酸的測(cè)定，對(duì)不同提取方法進(jìn)行了比較。方法1：樣品制備時(shí)，固體稱(chēng)取0．5 g，液體稱(chēng)取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL焦磷酸鈉浸提劑(15 g Na4P2O7·10H2O+7 g NaOH溶于1 L水中)；方法2：樣品制備時(shí)，固體稱(chēng)取0．5 g，液體稱(chēng)取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL 10 g/L氫氧化鈉；方法3：樣品制備時(shí)，固體稱(chēng)取0．5 g，液體稱(chēng)取2 g到250 mL錐形瓶中分別加入100 mL蒸餾水。之后分別將前3種方法的溶液放置于沸水浴中2 h，冷卻后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中，定容混勻。其他步驟與標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1971-2010方法相同。方法4：采用標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1971-2010所述方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 不同提取時(shí)間對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響

通過(guò)1．3．5確定了提取液后，就是要考慮提取時(shí)間及加熱與否了。本實(shí)驗(yàn)選用樣品1、樣品4為材料，通過(guò)設(shè)置不同的放置沸水浴中的時(shí)間：2．0、1．0、0．5、0．25 h和不加熱，比較不同加熱時(shí)間對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴定方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響

不同滴定方法對(duì)6個(gè)腐植酸水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯觯瑑蓚€(gè)方法所測(cè)結(jié)果相對(duì)相差均小于10%，均在現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1971-2010所規(guī)定的允差范圍內(nèi)，同一個(gè)樣品用手動(dòng)和自動(dòng)電位滴定法重復(fù)測(cè)量6次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為2．1%～3．6%和1．4%～2．1%。兩種方法均能較好地滿足水溶肥料中腐植酸含量的測(cè)定要求，而且電位滴定法是根據(jù)滴定曲線的電位突躍自動(dòng)識(shí)別終點(diǎn)(圖1)和讀取滴定體積，減小人為用滴定管調(diào)零和滴定后的讀數(shù)誤差和個(gè)人觀察的終點(diǎn)顏色變化的誤差。因此，電位滴定法與傳統(tǒng)滴定法相比精密度好，具有更好的實(shí)驗(yàn)效果。樣品編號(hào) 1 2 3 4 5 6

表1 不同滴定方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.1 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent titration methods %

表1 不同滴定方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.1 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent titration methods %

手工滴定 4.21 2.50 4.12 2.98 8.66 8.28 RSD 3.6 2.7 2.9 3.5 2.1 3.0電位滴定 4.10 2.55 4.00 3.04 8.69 8.40 RSD 1.4 1.9 2.1 1.7 1.6 1.9相對(duì)相差 2.6 2.0 3.0 2.0 0.3 1.4

2.2 不同提取方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響

不同提取方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響，結(jié)果見(jiàn)表2?？梢钥闯觯?種提取方法所測(cè)的腐植酸含量無(wú)明顯差異，但與第4種方法(標(biāo)準(zhǔn)方法)所測(cè)的腐植酸含量存在較大差異，明顯要高出許多，可能是沸水浴使腐植酸在水中的溶解度增大了。為快速簡(jiǎn)便測(cè)得腐植酸含量，在一些實(shí)驗(yàn)中，對(duì)準(zhǔn)確度要求不高的樣品，可選用第3種方法。

圖1 腐植酸含量測(cè)定滴定曲線Fig.1 The titration curve for determination of humic acid content

表2 不同提取方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

表2 不同提取方法對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

方法編號(hào)樣品1 2 3 4 1 5.07 2.67 4.84 3.26 2 5.03 2.86 4.68 3.42 3 5.21 2.73 4.84 3.44 4 4.21 2.50 4.12 2.98

2.3 不同提取時(shí)間對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響

用第3種提取方法即蒸餾水做提取劑對(duì)放置在沸水浴中的時(shí)間進(jìn)行了比較研究，結(jié)果見(jiàn)表3。在考慮提取時(shí)間能滿足實(shí)驗(yàn)要求的條件下時(shí)間越短越好，本實(shí)驗(yàn)選擇0．5 h。

表3 不同提取時(shí)間對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

表3 不同提取時(shí)間對(duì)水溶肥料中腐植酸含量測(cè)定的影響Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

不同提取時(shí)間下腐植酸含量2.0 h 1.0 h 0.5 h 0.25 h 不加熱樣品1 5.21 5.23 5.15 4.53 4.21樣品4 3.44 3.40 3.41 3.12 2.99樣品編號(hào)

從表3和圖2可以看出，隨著加熱氧化時(shí)間的從無(wú)到有再?gòu)?．25 h增加到0．5 h時(shí)，兩個(gè)樣品的腐植酸含量都相應(yīng)增加；當(dāng)氧化時(shí)間0．5 h時(shí)，腐植酸含量達(dá)到最大值，再延長(zhǎng)加熱時(shí)間分別到1 h和2 h腐植酸測(cè)定含量基本不再變化，這說(shuō)明沸水浴加熱0．5 h氧化反應(yīng)已經(jīng)充分發(fā)生。因此在考慮提取時(shí)間能滿足實(shí)驗(yàn)要求的條件下時(shí)間越短越好，我們選擇0．5 h。

根據(jù)表2可以看出，前3種提取方法所測(cè)的腐植酸含量無(wú)明顯差異，在允差范圍內(nèi)，而與標(biāo)準(zhǔn)方法中的結(jié)果存在較大差異，也就是說(shuō)，用標(biāo)準(zhǔn)方法中的制備方法還有一部分腐植酸未提取出來(lái)，所以考慮用加入100 mL蒸餾水于沸水浴中0．5 h冷卻后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中這種提取方法代替現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法，與其他腐植酸測(cè)定方法系統(tǒng)化。

2.4 方法優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)情況

采用優(yōu)化后的方法我們對(duì)樣品1和樣品4通過(guò)每個(gè)樣品6個(gè)平行和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。從表2數(shù)據(jù)可知兩個(gè)樣品的RSD范圍為1．6%～2．1%，經(jīng)過(guò)加入腐植酸標(biāo)準(zhǔn)溶液做加標(biāo)回收率，回收率在95%～102%。說(shuō)明本檢測(cè)方法得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

圖2 不同提取時(shí)間下兩個(gè)腐植酸樣品含量變化曲線Fig.2 The curves about dierent contents of two humic acid samples in dierent extraction time

表4 重復(fù)性和回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of RSD and recovery test

3 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)采用比較精密的自動(dòng)電位滴定儀用于水溶肥料中腐植酸含量的測(cè)定，又對(duì)腐植酸的提取方法進(jìn)行了優(yōu)化。與傳統(tǒng)手工滴定方法相比，本方法具有方便快捷，安全高效，重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。從結(jié)果看，4種測(cè)定方法采用的提取劑不同，測(cè)得的腐植酸含量出現(xiàn)了差異，對(duì)于對(duì)準(zhǔn)確度要求不高的樣品，為快速簡(jiǎn)便測(cè)得腐植酸含量，可選用第3種方法。而對(duì)于準(zhǔn)確度要求高的樣品，可根據(jù)具體要求選用適合的方法，并結(jié)合自動(dòng)電位滴定儀獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。如此能很大程度上減少實(shí)驗(yàn)人員的工作量，也能減小人為誤差。

腐植酸作為肥料的應(yīng)用僅占腐植酸產(chǎn)品中很小一部分，我們對(duì)腐植酸肥料檢測(cè)方法的改進(jìn)，將對(duì)腐植酸肥料乃至整個(gè)腐植酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

[ 1 ]劉世彬． 腐植酸復(fù)混肥的生產(chǎn)工藝與技術(shù)[J]． 磷肥與復(fù)肥，2004，19(6)：45～48

[ 2 ]王為民，孫明強(qiáng)，姜?jiǎng)ζ剑?腐植酸復(fù)混肥中腐植酸測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)淺析[J]． 腐植酸，2004，(4)：7～10，16

[ 3 ]李光林． 腐殖酸與幾種重金屬離子的相互作用及影響因素研究[D]． 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2002

[ 4 ]郝保平，鄭普山． 腐殖酸在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)建議[J]． 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(11)：57～60，84

[ 5 ]高鳳玲． 腐植酸類(lèi)肥料中腐植酸含量測(cè)定方法的評(píng)價(jià)[D]．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005

[ 6 ]趙其國(guó)． 現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)安全[J]． 生態(tài)環(huán)境，2003，12(3)：253～259

[ 7 ]張壬午，計(jì)文瑛，張彤． 我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)性研究[J]． 生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1995，(4)：9～14

[ 8 ]HG/T 3278-2011，農(nóng)業(yè)用腐植酸鈉[S]． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012

[ 9 ]路遠(yuǎn)，孫力平，王建偉，等． 腐殖酸含量檢測(cè)及影響因素分析[J]． 給水排水，2008，34(6)：28～30

Study on the Determination of Humic Acid Content in Water Soluble Fertilizer

Shen Yue
(The Agricultural Technology Promotion Center of Zhejiang Province, Fertilizer Quality Supervision and Inspection Center of Ministry of Agriculture (Hangzhou), Hangzhou, 310020)

A detection method of automatic potentiometric titration was developed for the determination the content of humic acid in water soluble fertilizer, and compared with manual titration method of the standard method. Automatic potentiometric titration was used not only to reduce the artif i cial reading error and end point error, and but also to improve better repeatability, safety, efficiency, and accuracy. In addition, reference to other methods for the determination of humic acid content, extraction method had been optimized. The method could improve efficiency and precision of experiment,and ensure the recoveries ranged from 96%～102% after optimizing with other references.

humic acid; potentiometric titration; accuracy; extraction method

TQ444.6，S14-33

1671-9212(2017)06-0028-04

A

10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2017.06.004

2017-03-28

沈月，女，1980年生，碩士，主要從事肥料和土壤分析方面工作，E-mail：282920596@qq.com。