有机肥料中重金属测定方法简述

戴慧峰 （上海市松江区食用农产品安全监督检测中心 201611）

有机肥料是指含有有机物质，既能提供农作物多种无机养分和有机养分，又能培肥改良土壤的一类肥料。它不仅能为作物生长提供所需养分，还可改善作物品质，提高作物产量，促进高产稳产，此外还可改良土壤，保持土壤肥力，提高肥料利用率，降低生产成本。有机肥主要分为由农业废弃物、畜禽粪便、生活垃圾制成的生物有机肥和由工业废弃物、城市污泥制成的商品有机肥。研究表明，动物粪便和污泥是主要的可能含有重金属等污染的有机肥料[2]。过量的重金属通过作物影响土壤功能，且这些重金属能在肥料的反复施用中逐渐累积起来，从而有害于牲畜和人类的健康[2]。由于重金属具有毒性、持久性和生物不可降解性，我国已制定有机肥料重金属的限量标准及其检测方法。为进一步确保有机肥料的安全，本文在简述国内有机肥料中重金属含量现状及限量标准的基础上，对有机肥料中重金属测定的预处理方法和检测方法进行了简单归纳。

1 国内有机肥料中重金属含量现状及限量标准

有机肥料由于原料及堆制工艺的差别，其重金属含量悬殊较大[1]；且对于同一种有机肥料，其不同重金属的含量也相差较大。研究表明，畜禽粪便中铜、锌、砷含量相对较高；污泥堆肥中锌、铜、铅、铬含量相对较高，且绝大部分以非稳定态存在；生活垃圾堆肥中汞、铅、镉含量相对较高[1]。铜和锌是植物生长所必需的微量元素，但浓度过高会有害于人体健康，而镉、铅、汞和砷也对人类健康有害，故一直倍受关注。我国已对有机肥料中重金属含量标准做出了明确规定，具体见表1。

表1 肥料中重金属限量国家标准对比 （单位：mg/kg）

2 有机肥料中重金属含量检测的预处理方法

目前，采用仪器分析重金属元素含量主要适用于清澈的液体样品，浑浊的水样和固体样品均需进行预处理，将待测重金属元素转移为水相后再进行检测[2]，故有机肥料中重金属含量检测均需进行相关预处理。其中，消解是最常用的预处理方法，主要有酸式消解法、干式灰化法和微波消解法等，且以酸式消解法在实际应用中最为广泛。

2.1 酸式消解法

因单一的酸不能使有机肥料试样完全分解，故国内通用的酸式消解法一般为混酸消解法。实际处理样品时，可根据不同的需要选用不同组分的混合酸[2]，即用几种酸依次加入或几种酸混合后加入，以加强处理能力，从而分解含大量有机物质的样品。

2.1.1 盐酸-硝酸消解法

王水由盐酸、硝酸按体积比3:1混合而成，酸性极强。有机肥料样品加入王水后，最好先浸泡一段时间，使样品缓慢反应溶解，再在电热板上缓缓加热，以免反应过于激烈。这种酸式消解法在实际应用中使用最多，也是国标中推荐的。用这种方法消解较彻底，对仪器检测不会引入干扰，可用于多种样品的预处理。

2.1.2 硝酸-盐酸-高氯酸消解法

硝酸和高氯酸都是强氧化性酸，联合使用可消解含难氧化有机物的样品。硝酸、盐酸、高氯酸的比例不同，对不同重金属的溶出率有明显不同[2]。但使用这种方法时要特别注意赶酸，否则不仅会引起基体干扰，还会损耗石墨炉。

2.1.3 氢氟酸消解法

氢氟酸是唯一能分解以硅为基质样品的无机酸[2]。当样品中含有大量硅时，可使用氢氟酸进行消解，但处理样品时，氢氟酸一般不单独使用，常与盐酸、硝酸、高氯酸一起使用，且由于氢氟酸会腐蚀仪器中的玻璃、石英进样系统和炬管等，所以一定要赶酸，将氢氟酸除尽。

2.2 干灰化法

干灰化法是指通过高温灼烧，将有机物破坏，使有机物脱水、炭化、分解、氧化，再于高温电炉中灼烧灰化，除去有机成分，再用酸溶解样品，从而使重金属元素溶于酸中。但由于灰化温度过高，容易造成汞、砷等元素的挥发损失，影响测定结果的准确性，且灰化时间长，所以一般不采用这种方法。

2.3 微波消解法

随着科技进步，微波消解法因其采用密闭容器反应和微波加热，具有样品分解快速完全、挥发性元素损失小、试剂消耗少、操作简单、处理效率高、污染小、空白低等优点，成为了常用的有机肥料样品预处理技术之一。其原理是在试样中加入适量的酸，在微波电场的作用下，分子产生高速碰撞和摩擦产生高热，在加热条件下，酸的氧化及活性增强，从而使样品在短暂的时间内被消解。吴玉萍等的研究结果表明，在微波消解仪中使用过氧化氢和硝酸消解体系，不会引入新的多原子离子干扰影响测定结果，所得结果相对标准偏差也较理想[3]。

3 有机肥料中重金属检测方法概况

目前，用于重金属元素含量测定的方法很多，如火焰原子吸收分光光度法、石墨炉原子吸收分光光度法、原子荧光光度法等，这些经典的仪器检测方法在国标中都有介绍，不予赘述。随着科技的进步，更多先进的检测技术得到了应用，现将相关新的检测技术介绍如下。

3.1 ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法

采用电感耦合等离子体发射光谱法对有机肥料中重金属含量进行检测，具有多元素同时测定、线性范围宽、灵敏度高、基体干扰小、快速准确等特点，且该方法配合微波消解，操作简便，适合于大批量有机肥料样品中重金属含量的检测[4]。

3.2 ICP-MS 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法比电感耦合等离子体发射光谱法检测灵敏度更高，是痕量元素分析的一种重要手段。如吴玉萍等建立了微波消解ICP-MS检测体系，并测定了有机肥料中砷、铅、镉、镍和铬元素，各项指标显示该体系能对有机肥料样品中砷、铅、镉、镍和铬元素进行准确分析[3]。

4 结 语

为有效测定有机肥料中重金属含量，应针对不同有机肥料样品的组分，选取合适的预处理方法（除酸式消解法外，微波消解法已得到越来越多的使用），同时配合先进、适用的仪器检测方法（除分光光度法外，先进的等离子体发射光谱法和等离子体质谱法也已得到越来越多的运用），可大大提高有机肥料中重金属含量检测的工作效率，有助于进一步确保有机肥料的安全。

[1]鲁洪娟，马友华，樊霆，等.有机肥中重金属特征及其控制技术研究进展[J].生态环境学报，2014(12）：2022-2030.

[2]田野，刘善江，马良，等.有机肥料中重金属测定综述[J].中国农学通报, 2011, 27(7）：16-21.

[3]吴玉萍，林小峰，孔光辉，等.微波消解ICP-MS测定有机肥中的砷、铅、镉、镍和铬[J].光谱实验室，2014,31(6）：751-755.

[4]黄丽，林伟靖，黄宗平，等.微波消解-ICP-OES法同时测定有机-无机复混肥中砷镉铬汞镍铅[J].化学试剂，2012,34(9）：816-818.