微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定復混肥中鈉的含量

竇興霞，王 巖，殷慧敏，劉學濤

(臨沂市檢驗檢測中心 山東臨沂 276007)

鈉元素是英國化學家戴維于1807年發現并命名的，它在自然界中以化合態存在，分布很廣，地殼中含量為2.64%左右[1]。有研究表明，鈉對許多植物的生長有一定的促進作用，屬于“功能性營養元素”[2]。也有人認為鈉對植物生長有刺激作用但不是必需的，將它定義為有益元素[3]。但植物對有益元素的需求是有限度的，有益元素的含量在一定范圍內能夠促進植物的生長，過量反而會抑制植物的生長。

復混肥生產原料來源不同，其中鈉含量差異較大。大麥、蘿卜、胡蘿卜、馬鈴薯、小麥、甜菜等作物，施用鈉含量高的復混肥能夠提高產量；而對于玉米、黑麥、大豆等作物只適于生長在土壤溶液中鈉質量分數為9～30 mg/kg的環境中[4-5]。土壤中鈉含量過高會使植物根系吸水困難，甚至導致細胞水分外滲，發生質壁分離而死亡。此外，高濃度鈉離子會與有些必需元素(鉀、鐵)發生競爭，導致養分缺乏[3]。

測定鈉的常用方法有火焰光度法[6]、火焰原子吸收光譜法(AAS)[7-8]、火焰原子發射光譜法(AES)[9]和電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-OES)[10-12]等。與傳統的測定方法相比，ICP-OES具有線性范圍寬、準確度高、重現性好等優點，已在元素分析領域得到廣泛應用。本文采用微波消解法消解樣品，分別采用火焰光度法、AAS、AES和ICP-OES測定復混肥中鈉的含量并對測定結果進行分析比較，建立了復混肥中全鈉含量的檢測方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

MARS6型微波消解儀(美國CEM公司)、AB204-N型分析天平(梅特勒-托利多公司)、AA240型原子吸收光譜儀(美國安捷倫科技有限公司)、6400A型火焰光度計(上海儀電分析儀器有限公司)、5100型電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國安捷倫科技有限公司)。電感耦合等離子體原子發射光譜儀的工作參數和微波消解儀消解參考條件見表1和表2。

表1 電感耦合等離子體原子發射光譜儀的工作參數

表2 微波消解儀消解參考條件

1.1.2 試劑

鈉標準溶液(1 000 mg/L，國家標準物質中心)、硝酸(優級純，ρ=1.4 g/cm3)、鹽酸(優級純，ρ=1.18 g/cm3)；試驗用水為去離子水。所用器皿均用10%(體積分數)硝酸溶液浸泡過夜，用去離子水沖洗3次，備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

按國家標準《復混肥料 實驗室樣品制備》(GB/T 8571—2008)規定制備實驗室樣品。固體樣品經多次縮分后，取出約100 g，將其迅速研磨至全部過0.50 mm 孔徑篩(如樣品潮濕，可過1.00 mm篩)，混合均勻，置于潔凈、干燥的容器中。

1.2.2 樣品前處理

微波消解：稱取0.3～0.5 g試樣(精確至0.1 mg)于聚四氟乙烯微波消解罐中，依次緩慢加入2.5 mL硝酸、7.5 mL鹽酸，加蓋放置1 h，置于微波消解儀中按微波消解參考條件進行消解；待消解完全并冷卻后，在可調溫式電熱爐上于150～160 ℃蒸至近干；待消解罐冷卻后，用水少量多次將消解液轉移至100 mL容量瓶中并稀釋至刻度，混勻，干過濾，棄去最初的濾液后，其余濾液待測。同時做空白試驗。

1.2.3 樣品測定

在選定的儀器工作條件下，于波長589.59 nm處測定鈉標準工作溶液系列、空白溶液和樣品溶液的光譜強度。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

分別移取適量鈉標準溶液于100 mL容量瓶中，用2%(體積分數)硝酸溶液定容，混勻。根據樣品中鈉含量水平和儀器檢驗特性，優化選擇的鈉標準工作溶液系列見表3。

表3 鈉標準工作溶液系列 μg/mL

選擇最佳工作條件，用4種方法對鈉標準工作溶液系列進行測量，得到的線性回歸方程見表4。

表4 線性回歸方程及相關系數

由于玻璃本身含有鈉，酸性溶液會導致玻璃中的鈉溶出而影響測定結果，故標準工作溶液的配制應使用塑料瓶。

2.2 消解方式的選擇

樣品處理是產生誤差的主要原因，因此前處理技術很關鍵。目前，國家標準關于肥料中鈉元素的測定主要采用濕法消解，濕法消解試劑用量大，敞口體系易發生飛濺，回收率較低，重現性較差。微波消解采用高壓封閉體系，試劑用量少，不易損失且外界污染小，重現性好，適合大批量樣品的處理。

2.3 消解體系的選擇

樣品消解常用硝酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸、過氧化氫等試劑或其混合溶液。因高氯酸易燃易爆，出于安全考慮，不宜采用。氫氟酸易與玻璃中的硅酸鈉反應，有鈉離子溶出，影響結果測定，故不能使用。試驗選用硝酸-鹽酸(1+3)混合酸。

2.4 方法回收率

選取2種實際肥料樣品(1#樣品和2#樣品)，每一個樣品平行測定2次，取其平均值作為底值。在樣品中加入鈉標準溶液，鈉的加標量為1 g/kg和10 g/kg。試驗結果扣除底值、剔除離群值后，計算加標回收率，結果見表5。

表5 4種方法加標回收試驗結果

由表5可知，采用微波消解法處理樣品，4種方法加標回收試驗的回收率為91.8%～95.9%。其中ICP-OES、AES和AAS的測定結果相近，火焰光度法的測定結果明顯偏低。分析原因可能是火焰光度法與其他3種方法相比靈敏度低，抗干擾能力和穩定性差。

2.5 方法精密度

選取1#和2#樣品，分別用AAS、AES和ICP-OES各平行測定6次，進行精密度試驗，結果見表6。3種方法中ICP-OES的精密度最高，相對標準偏差(RSD)為1.14%～1.86%。

表6 方法精密度試驗結果

2.6 方法檢出限

綜合考慮回收率、精密度等因素，試驗選擇ICP-OES來測定復混肥中的鈉含量。在儀器最佳條件下，取連續11次平行測定試劑空白溶液的結果，根據國際理論與應用化學家聯合會(IUPAC)規定(檢出限等于3倍空白溶液響應值的標準偏差與標準曲線回歸方程斜率的比值)，計算得方法的檢出限為10 μg/L。

2.7 實際樣品測定

試驗選擇10種市售復混肥進行測定，結果見表7。從表7可以看出大部分樣品中鈉質量分數低于1%，個別樣品中鈉質量分數較高(4.720%)。長期施用鈉含量高的肥料會增加土壤鹽漬化風險，相關部門應該對肥料中鈉含量加以關注。

表7 復混肥中鈉含量

3 結語

建立了微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法測定復混肥料中鈉的方法，加標回收率為94.9%～95.9%，相對標準偏差(RSD)為1.14%～1.86%，檢出限為10 μg/L。本法準確度高、精密度好、檢出限低、線性關系好、簡單實用，可用于復混肥料中鈉含量的測定。