水溶肥料中腐植酸含量测定的研究

沈 月

(浙江省农业技术推广中心，农业部肥料质量监督检验测试中心(杭州) 杭州 310020)

水溶肥料中腐植酸含量测定的研究

沈 月

(浙江省农业技术推广中心，农业部肥料质量监督检验测试中心(杭州) 杭州 310020)

建立自动电位滴定法测定水溶肥料中腐植酸含量的检测方法，将它与标准方法中的手工滴定法进行比较。采用比较精密的自动电位滴定仪滴定，减小人为读数误差和终点误差，重现性好，安全高效，准确性大大提高。另外，参考其他文献测定腐植酸含量的方法并进行了优化。应用改进后的方法提高了实验效率，精密度好，回收率为95%～102%。

腐植酸 电位滴定 准确性 提取方法

水溶性腐植酸复合大、中、微、特种元素而形成的新型腐植酸水溶肥料经水溶解或稀释，用于灌溉施肥、叶面施肥、无土栽培、浸种蘸根等用途，营养搭配合理，具有协同营养作用，可增强化肥效能[1，2]，大幅度降低化肥、农药使用量，减轻土壤重金属污染[3]，增强作物抗逆能力，促使作物提早成熟，提高作物产量，改善作物品质[4，5]，为生产绿色健康食品、加强农业清洁生产[6]，减少污染，保护生态[7]、降低农业成本提供了有利保障。在国家大力推行肥料减量增效和水肥一体化的大背景下，腐植酸水溶肥料的应用前景大好，肥料市场对腐植酸类肥料的需求越来越多，从我国逐年递增的腐植酸肥料检测数量上可见一斑。

目前，水溶肥料中的腐植酸含量测定的国家标准方法为NY/T 1971-2010(酸沉淀后氧化还原滴定法)，在加入指示剂后需要进行手工滴定，但是该方法由于操作步骤多，滴定时人为因素影响大，滴定终点干扰因素多等的制约，随着仪器分析的发展，用仪器代替手工操作已成为趋势，目前自动电位滴定法可用于所有滴定(酸碱滴定、沉淀滴定、络合滴定、氧化还原滴定)反应类型。

本实验采用比较精密的自动电位滴定仪滴定，根据电极电位突跃自动识别终点和读取滴定体积，减小人为读数误差和终点误差，重现性好，安全高效，精密度大大提高。另外结合HG/T 3276-2012标准等[8，9]中腐植酸的测定，将提取方法进行了比较，优化了提取方法。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

T50自动电位滴定仪瑞士METTLER公司，WNE45水浴恒温振荡箱德国Memmert公司。

1.2 试剂和样品

硫酸溶液：c[1/2(H2SO4)]=2 mol/L，氢氧化钠：c(NaOH)=0．1 mol/L，重铬酸钾溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=1 mol/L。重铬酸钾标准溶液：c[1/6(K2Cr2O7)]=0．2 mol/L。腐植酸标准物质(25 g，优级纯，腐植酸含量90%，来源美国Sigma公司)。6个腐植酸水溶肥料样品，编号为1、2……6，其中样品1～4为液体和样品5～6为固体。

1.3 实验方法

1.3.1 自动电位滴定仪参数设置

滴定模式选择DET动态等当点滴定。参数设置如下：最小滴定剂添加量dV(min)=0．1 mL，最大滴定剂添加量dV(max)=25．0 mL，电位平衡允许值dE=1．0 mV，电位值记录时间dt=1．0 s，最小电位值记录时间dt(min)=1．0 s，最大电位值记录时间dt(max)=15 s，阈值Threshold=200 mv/mL。参数设定后，用腐植酸标准物质对其进行测试，测得腐植酸的含量89．6%，RSD1．0%。

1.3.2 硫酸亚铁标液浓度的标定

见标准NY/T 1971-2010。

1.3.3 腐植酸含量的测定

腐植酸水溶肥料试样溶液制备：固体试样称取约0．5 g(精确至0．0001 g)于50 mL烧杯中，加水约10 mL，用玻璃棒搅拌后静置片刻，将溶液部分转入100 mL容量瓶中，重复此步骤3次，残杂部分加入1 mL 0．1 mol/L氢氧化钠溶液，搅拌使其溶解，转入100 mL容量瓶中，用水定容混匀；液体试样称取2～3 g(精确至0．0001 g)至100 mL容量瓶中，加入1 mL 0．1 mol/L氢氧化钠溶液和少量水，充分溶解后定容混匀。

腐植酸的沉淀和氧化：准确移取腐植酸水溶肥料试样溶液5 mL于离心管，加入5 mL 2 mol/L硫酸溶液，混匀。放入离心机中以3000～4000 r/min的转速离心10 min，倾去上层清液。再加入5．0 mL 1 mol/L重铬酸钾溶液，缓慢加入5 mL浓硫酸，混匀，盖上漏斗，置于沸水浴中30 min，取出冷却。分别转移到250 mL三角瓶和100 mL自动滴定仪配套杯中，作为待定滴定液备用。

1.3.4 不同滴定方法的比较

取6个腐植酸水溶肥料样品制成的待定溶液，分别用手工滴定法和电位滴定法滴定，在手工滴定的待定溶液中还要加入3～5滴邻菲啉指示剂，记录两种方法滴定所用体积，计算腐植酸含量。并取样品1、样品2用电位滴定法做回收率实验。

1.3.5 不同提取方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响

不同来源的腐植酸存在形式多样，比如结合态腐植酸、游离态腐植酸。采用不同提取剂获得的腐植酸含量有可能存在差异。为了找到合适的提取方法，本实验选用样品1～4为材料，参考HG/T 3276-2012标准等腐植酸的测定，对不同提取方法进行了比较。方法1：样品制备时，固体称取0．5 g，液体称取2 g到250 mL锥形瓶中分别加入100 mL焦磷酸钠浸提剂(15 g Na4P2O7·10H2O+7 g NaOH溶于1 L水中)；方法2：样品制备时，固体称取0．5 g，液体称取2 g到250 mL锥形瓶中分别加入100 mL 10 g/L氢氧化钠；方法3：样品制备时，固体称取0．5 g，液体称取2 g到250 mL锥形瓶中分别加入100 mL蒸馏水。之后分别将前3种方法的溶液放置于沸水浴中2 h，冷却后转移到250 mL容量瓶中，定容混匀。其他步骤与标准NY/T 1971-2010方法相同。方法4：采用标准NY/T 1971-2010所述方法进行测定。

1.3.6 不同提取时间对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响

通过1．3．5确定了提取液后，就是要考虑提取时间及加热与否了。本实验选用样品1、样品4为材料，通过设置不同的放置沸水浴中的时间：2．0、1．0、0．5、0．25 h和不加热，比较不同加热时间对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响。

2 结果与分析

2.1 不同滴定方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响

不同滴定方法对6个腐植酸水溶肥料中腐植酸含量测定的影响结果见表1。可以看出，两个方法所测结果相对相差均小于10%，均在现行有效标准NY/T 1971-2010所规定的允差范围内，同一个样品用手动和自动电位滴定法重复测量6次，相对标准偏差(RSD)分别为2．1%～3．6%和1．4%～2．1%。两种方法均能较好地满足水溶肥料中腐植酸含量的测定要求，而且电位滴定法是根据滴定曲线的电位突跃自动识别终点(图1)和读取滴定体积，减小人为用滴定管调零和滴定后的读数误差和个人观察的终点颜色变化的误差。因此，电位滴定法与传统滴定法相比精密度好，具有更好的实验效果。样品编号 1 2 3 4 5 6

表1 不同滴定方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响Tab.1 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent titration methods %

表1 不同滴定方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响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电位滴定 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相对相差 2.6 2.0 3.0 2.0 0.3 1.4

2.2 不同提取方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响

不同提取方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响，结果见表2。可以看出，前3种提取方法所测的腐植酸含量无明显差异，但与第4种方法(标准方法)所测的腐植酸含量存在较大差异，明显要高出许多，可能是沸水浴使腐植酸在水中的溶解度增大了。为快速简便测得腐植酸含量，在一些实验中，对准确度要求不高的样品，可选用第3种方法。

图1 腐植酸含量测定滴定曲线Fig.1 The titration curve for determination of humic acid content

表2 不同提取方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

表2 不同提取方法对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响Tab.2 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extra%ction methods

方法编号样品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 不同提取时间对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响

用第3种提取方法即蒸馏水做提取剂对放置在沸水浴中的时间进行了比较研究，结果见表3。在考虑提取时间能满足实验要求的条件下时间越短越好，本实验选择0．5 h。

表3 不同提取时间对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

表3 不同提取时间对水溶肥料中腐植酸含量测定的影响Tab.3 In fl uence for determination of humic acid content in the water soluble fertilizer with dierent extraction time %

不同提取时间下腐植酸含量2.0 h 1.0 h 0.5 h 0.25 h 不加热样品1 5.21 5.23 5.15 4.53 4.21样品4 3.44 3.40 3.41 3.12 2.99样品编号

从表3和图2可以看出，随着加热氧化时间的从无到有再从0．25 h增加到0．5 h时，两个样品的腐植酸含量都相应增加；当氧化时间0．5 h时，腐植酸含量达到最大值，再延长加热时间分别到1 h和2 h腐植酸测定含量基本不再变化，这说明沸水浴加热0．5 h氧化反应已经充分发生。因此在考虑提取时间能满足实验要求的条件下时间越短越好，我们选择0．5 h。

根据表2可以看出，前3种提取方法所测的腐植酸含量无明显差异，在允差范围内，而与标准方法中的结果存在较大差异，也就是说，用标准方法中的制备方法还有一部分腐植酸未提取出来，所以考虑用加入100 mL蒸馏水于沸水浴中0．5 h冷却后转移到250 mL容量瓶中这种提取方法代替现有标准方法，与其他腐植酸测定方法系统化。

2.4 方法优化后的实验情况

采用优化后的方法我们对样品1和样品4通过每个样品6个平行和加标回收实验进行了精密度和准确度实验，结果见表4。从表2数据可知两个样品的RSD范围为1．6%～2．1%，经过加入腐植酸标准溶液做加标回收率，回收率在95%～102%。说明本检测方法得到的数据准确可靠。

图2 不同提取时间下两个腐植酸样品含量变化曲线Fig.2 The curves about dierent contents of two humic acid samples in dierent extraction time

表4 重复性和回收率实验结果Tab.4 Results of RSD and recovery test

3 结论与讨论

本实验采用比较精密的自动电位滴定仪用于水溶肥料中腐植酸含量的测定，又对腐植酸的提取方法进行了优化。与传统手工滴定方法相比，本方法具有方便快捷，安全高效，重现性好，准确度高等特点。从结果看，4种测定方法采用的提取剂不同，测得的腐植酸含量出现了差异，对于对准确度要求不高的样品，为快速简便测得腐植酸含量，可选用第3种方法。而对于准确度要求高的样品，可根据具体要求选用适合的方法，并结合自动电位滴定仪获得更准确的结果。如此能很大程度上减少实验人员的工作量，也能减小人为误差。

腐植酸作为肥料的应用仅占腐植酸产品中很小一部分，我们对腐植酸肥料检测方法的改进，将对腐植酸肥料乃至整个腐植酸产业的发展起到一定的促进作用。

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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，硕士，主要从事肥料和土壤分析方面工作，E-mail：282920596@qq.com。