ICP-AES法同時測定有機肥中磷和鉀含量

閔芳芳，王璽洋，李 亮，李曉暉，辛在軍，孫小艷

（1.江西省分析測試研究所，南昌 330029；2.江西省科學院鄱陽湖研究中心，南昌 330096）

0 引言

目前，測定有機肥中磷（P）和鉀（K）的傳統方法是按照農業行業標準《NY 525-2012》規定［1］，P含量采用硫酸-過氧化氫消化處理，釩鉬酸銨試劑顯色，然后通過紫外分光光度法測定；K含量采用硫酸-過氧化氫消化處理，通過火焰光度法測定。這兩種檢測方法具有穩定、成熟和準確的優點，但操作步驟繁瑣，耗時、耗力，不經濟實用。電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP

AES）不僅可同時進行多元素測定［2-4］，而且具有分析速度快、高準確度、高精密度及線性范圍寬等優點［5-7］。已有研究［8］利用ICP-AES 測定了復混肥料中有效磷含量，彭青枝等［9］提出了采用乙二胺四乙酸的氨水溶液一次提取，通過ICP-AES 同時測定復混肥料中有效磷和鉀含量。本研究經過室內探索和優化，提出了采用硫酸-過氧化氫一次消解，通過ICP-AES同時測定有機肥中全P和全K含量的方法，為農業領域分析檢測提供一條經濟有效新路徑。

1 材料與方法

1.1 試劑及配制

（1）硫酸（ρ=1.84 g/cm3），分析純。

（2）30%過氧化氫，分析純。

（3）釩鉬酸銨試劑配制。A 液：稱取25.0 g 鉬酸銨溶于400 mL水中。B液：稱取1.25 g偏釩酸銨溶于300 mL沸水中，冷卻后加250 mL硝酸，冷卻。在攪拌下將A液緩緩注入B 液中，用水稀釋至1 L，混勻，貯于棕色瓶中。

（4）氫氧化鈉溶液：質量濃度為10%溶液。

（5）2，4-二硝基酚指示劑，質量濃度為0.2%的溶液。

（6）1 g/L的P標準物質（GSB04-1741-2004b），1 g/L的K標準物質（GSB04-1733-2004），購自商城北納創聯生物科技有限公司。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 ICP-AES

所用ICP-AES為ULTIMA電感耦合等離子體發射光譜儀，購自JOBIN-YVON，進行所述電感耦合等離子體發射光譜分析時，優選在發射波長為213.6 nm的條件下測定P的發射光強度，在發射波長為766.5 nm的條件下測定K 的發射光強度。進行所述電感耦合等離子體發射光譜分析時，等離子體射頻功率優選為1.0

kW；冷卻氣優選為Ar，流量優選為0.2 L/min；輔助氣優選為Ar，流量優選為0（即，在無輔助氣的條件下進行電感耦合等離子體發射光譜分析）；霧化氣優選為Ar，流量優選為0.72 L/min；霧化壓力優選為；采用蠕動泵進樣，流量優選為20 r/min。

1.2.2 紫外-可見分光光度計

紫外-可見分光光度計型號為SP-1900，購自上海光譜儀器有限公司，參照國家農業行業標準《NY 525-2012》測定有機肥中P含量，波長設定為440 nm。

1.2.3 火焰光度計

火焰光度計型號為6400A，購自北京普析通用儀器有限責任公司，參照國家農業行業標準《NY 525-2012》測定有機肥中K含量。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品消化

稱取0.2～0.5 g（精準至0.1 mg）有機肥，置于100 mL燒杯中，加入5 mL濃硫酸和1.5 mL 30%過氧化氫溶液，搖勻，靜置過夜。采用可調電爐將混合物料緩慢加熱至濃硫酸冒煙，取下，稍冷后滴加過氧化氫溶液，輕搖燒杯，加熱10 min；取下，稍冷后再滴加過氧化氫溶液，輕搖燒杯，加熱10 min；重復滴加過氧化氫溶液-加熱的步驟，直至體系呈無色或淡黃色清液后，繼續加熱10 min，除盡剩余的過氧化氫，得到消化液；取下，稍冷后將所述消化液移入100 mL 容量瓶中，加水定容；將所得樣品溶液用無磷濾紙干過濾到具塞三角瓶中，得到有機肥待測液，備用。

1.3.2 空白試驗

除不加試樣外，試劑用量和操作同樣品消化操作步驟。

1.3.3 測定

選擇ICP-AES最優分析波長，測定樣液的P 和K含量。

1.3.4 標準曲線的繪制

分別移取1 g/L 的P 和K 標準物質0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 和5.0 mL 置于7 個100 mL 容量瓶，以5%硫酸溶液定容，所得系列混合標準溶液中P 和K的濃度分別為0.00、0.50、10.0、15.0、20.0、25.0 和50.0 mg/L，測定P 和K 濃度。以發射光強度為縱坐標，濃度為橫坐標，發射光強度對濃度作線性方程，分別得到P和K的標準曲線。

1.3.5 不同檢測方法比對

分別稱量3 個含不同濃度P和K有機肥試樣，每個6 份，分別按照國家標準《NY 525-2012》和電感耦合等離子體發射光譜的方法測定P 和K 的含量。用SPSS 18.0 對兩種不同測量方式的結果進行配對t 檢驗，判斷測量結果的差異性。

2 結果與分析

2.1 分析波長的選擇

每個元素都有多條特征譜線，ICP-AES 法可以同時對不同元素選擇多條特征譜線，并實現同步校正功能［10-11］。基于彭青枝等［9］的研究，本試驗分別選取了K 766.5 nm、K 769.9 nm和P 178.2 nm、P 185.9 nm、P 213.6 nm等幾條譜線進行測定，綜合其在ICP-AES 中的發射強度、干擾情況及穩定性，選擇K 766.5 nm 和P 213.6 nm為分析譜線，這兩條譜線基線穩定，無其他共存離子干擾，而且靈敏度合適，精密度高。

2.2 ICP-AES法測定磷和鉀的標準曲線

在發射波長為213.6 nm的條件下測定P 的發射光強度IP，在發射波長為766.5 nm的條件下測定K的發射光強度IK，分別得到P 和K 的標準曲線，見表1和表2，方程線性相關系數R2＞0.999，線性相關系數良好，線性范圍較大，能夠滿足實際測定要求。

表1 ICP-AES法測定K元素的標準曲線

表2 ICP-AES法測定P元素的標準曲線

2.3 ICP-AES測定方法的檢出限

方法檢出限［12］為按照樣品分析的全部步驟，重復10 次空白試驗，將各測定結果換算成樣品中待測元素的濃度。測定下限一般為4 倍的檢出限［13］。檢出限根據以下公式可得：

式中：MDL為方法檢出限，mg/L；n 為樣品的平行測定次數；t為自由度為n -1，當n=10 時，t（n -1，0.99）取值為2.821；s為n 次平行測定的標準偏差；xi表示第i次測定空白待測液中P 或K 的含量，mg/L；x-表示i 次測定空白待測液中P 或K 含量的平均值，mg/L。

由表3 可知，本方法測定K和P的方法檢出限分別為6.0 和7.5 μg/L，可滿足有機肥中P和K的檢測要求。

表3 ICP-AES法測定有機肥中P和K的檢出限（n=10）

2.4 ICP-AES法精密度分析

選擇3 種含有不同P（以P2O5計）和K（以K2O計）濃度的有機肥樣品分別進行6 次平行實驗，方法的精密度用相對標準偏差來表示［14-15］，所得結果如表4 所示，樣品1 中K 和P 的精密度分別為0.93%和1.17%；樣品2 中K 和P 的精密度分別為0.44%和0.62%；樣品3 中K 和P 的精密度分別為2.00%和0.28%。3 種不同P和K含量的有機肥中，測定K 和P的精密度均不大于2.00%，說明本研究提供的ICPAES法測定有機肥中的K和P的結果穩定性較好。

表4 不同樣品中P和K含量測定的精密度試驗結果

2.5 ICP-AES法準確度分析

在基體溶劑中分別加入1 mg/L P和K 標準溶液0.5、2.0 和5.0 mL，處理過程與樣品處理步驟相同，每組進行6 次平行實驗。結果如表5 所示，低濃度、中濃度和高濃度P 和K 的加標回收率均在98.9%～101%，方法準確度能達到檢測有機肥中K 和P 的需要。

表5 不同樣品中P和K含量測定的準確度實驗結果

2.6 不同測定方法比對

取3 種不同磷和鉀含量的有機肥（記為樣品1、樣品2 和樣品3），分別按照有機肥料農業標準《NY525-2012》方法和本研究中ICP-AES 法測定有機肥中P 和K的含量，每組進行6 次平行實驗。用SPSS 18.0 統計軟件對兩種不同測量方式的結果進行配對t 檢驗，判斷分析結果是否具有顯著性差異。結果見表6。

表6 ICP-AE法與國家農業標準法測量結果的差異性分析

由表6 可知，ICP-AES 法與國家標準檢測方法相比，每組樣品中的P和K含量測定結果均無顯著性差異，說明本研究提供的電感耦合等離子體發射光譜同時測定有機肥中P和K的方法經濟有效，完全可以替代傳統國家農業標準方法［1］。

3 結語

本研究建立了利用電感耦合等離子體發射光譜同時測定有機肥中P 和K 含量的方法，并從檢出限、測定下限、精密度、準確度以及方法比對等方面，對本文提供的方法的有效性和準確度進行了評估，結果表明，本研究提供的方法能夠高效、準確的同時測定有機肥中K和P含量，完全可以替代國家農業標準有機肥中K和P的測定方法，從而能夠有效地減少實驗的操作步驟，縮短實驗時間，經濟實用。