銅基營養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研究中心，山東農業大學資源與環境學院，山東 泰安 271018）

0 引 言

無機銅制劑是當今應用范圍較廣的殺菌劑之一，它具有開發應用時間早、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，法國波爾多大學教授米拉德（P.Millardet）發現波爾多液能夠防治葡萄霜霉病[1]。現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]。在銅基營養保護劑殺菌作用和營養效果方面已做過了大量研究[4-5]，此外銅基營養保護劑的研究生產也引起了廣泛關注[6-9]。

判定銅基營養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方程，通過檢驗評價，確定快速測定銅基營養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種銅基營養保護劑：美國kocide2000（USA-G）（美國固信公司生產），銅基營養保護劑-1（CNPP1）、銅基營養保護劑-2（CNPP2）、銅基營養保護劑-3（CNPP3）、銅基營養保護劑-4（CNPP4）（均為山東農業大學“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）。

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。根據干樣質量的大小，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（根據銅基營養保護劑的含銅量確定吸取體積），充分搖勻懸液后，完全轉移到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（根據銅基營養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 數據分析

試驗中獲得的數據均用SAS程序軟件（SAS Institute，1999）進行統計分析。

2 結果與討論

2.1 不同方法測定的銅基營養保護劑的懸液濃度結果

2.1.1 直接烘干法測定的懸液濃度結果

測定結果見表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保護劑的懸浮性隨懸浮時間的變化關系。測定結果見表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果

隨著時間的推移，懸液會繼續沉降，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，但由于銅基營養保護劑溶于水后是懸濁液，在比色過程中，顆粒容易繼續沉降，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后，形成的銅氨絡合溶液的顏色就深，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關系

2.2.1 離心干燥法與直接烘干法的相關關系

以表1數據作為橫坐標（x），表2數據作為縱坐標（y）作圖，得到相關方程（表5）。可知各處理所得回歸方程相關系數r均大于0.9，置信度P均小于0.01，呈極顯著相關。說明直接烘干法和離心干燥法對于測定銅基營養保護劑的懸浮性具有一致的線性關系，可以通過使用離心干燥法測定銅基營養保護劑的懸液濃度，然后代入其相關關系方程，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方程

2.2.2 比濁法與直接烘干法的相關關系

以表1數據作為橫坐標（x），表3數據作為縱坐標（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方程，均達到顯著相關。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方程

2.2.3 銅氨比色法與直接烘干法的相關關系

以表1數據為橫坐標（x），表4數據為縱坐標（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系數r均大于0.90，置信度P值均小于0.01，呈極顯著相關。銅氨絡合溶液比較穩定，在測定過程中不會繼續沉降，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方程

2.3 測定銅基營養保護劑懸液濃度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相對應的回歸方程中，求得相對應的一組懸液濃度值，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保護劑，吸出過程造成質量減少。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相對應的回歸方程中，求得相應的懸液濃度值，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，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保護劑的懸液穩定性不同，在比色過程中，懸液顆粒繼續沉降，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相對應的回歸方程中，求得相應的懸液濃度值，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；處理USA-G相對誤差控制在7%之內；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保護劑的懸液濃度。在以后的產品性能檢驗中，可以使用銅氨比色法測定銅基營養保護劑的懸液濃度，然后代入其相關方程中，從而快速準確地確定銅基營養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 結束語

根據相關方程和檢驗結果，雖然使用離心干燥法和比濁法與直接烘干法建立的相關方程可達到顯著相關，但是經過檢驗后相對誤差較大，在以后的產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方程均呈極顯著相關，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保護劑的懸浮效果。

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