沈 月,蔡 瑋,傅恩誠(chéng),陳思力,陸若輝
(浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 杭州 310020)
沼液和沼渣總稱為沼肥,是農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便或其他農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的副產(chǎn)物[1]。沼肥既可以解決農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,是養(yǎng)殖糞污治理和資源化的重要方式,又可緩解農(nóng)村能源緊張。而且沼肥中保留了90%作物營(yíng)養(yǎng)[2],作為一種生產(chǎn)資料,可部分代替化肥和農(nóng)藥[3],目前已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用。但因投料的種類、比例和加水量的不同,養(yǎng)分含量會(huì)有較大差異[4],如豬糞為原料的沼肥,全磷含量比其他原料的沼肥要高出較多。因此,在用肥時(shí)清楚這些差別才能更有利于發(fā)揮沼肥的肥效。
目前,沼肥中養(yǎng)分磷和鉀的檢測(cè)是采用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 525—2012[5]。前處理使用濃硫酸-過(guò)氧化氫在電爐上消解,通常需要8~10 h,還要放置過(guò)夜,耗時(shí)長(zhǎng),試劑消耗量大,消解好的溶液還要通過(guò)分光光度法測(cè)磷和火焰光度計(jì)法測(cè)鉀。總之,該方法成熟,穩(wěn)定性好但繁瑣不易操作,且測(cè)定周期長(zhǎng),精密度差,檢出限高[6]。因此我們結(jié)合沼肥不同于一般意義上的有機(jī)肥料的特點(diǎn),選擇引入微波消解儀和電感耦合等離子發(fā)射光譜儀用于檢測(cè)沼肥養(yǎng)分中的磷和鉀,找到又好又快的方法,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
THERMO ICAP6000型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀;MARS型微波消解儀,帶聚四氟乙烯消解罐。BHW-09C恒溫加熱器。
磷酸二氫鉀為基準(zhǔn)試劑,濃硝酸為優(yōu)級(jí)純。
磷酸二氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg·L-1)。稱取1.000 0 g已于(105 ±2)℃烘箱中干燥3 h的磷酸二氫鉀基準(zhǔn)物質(zhì)于400 mL燒杯中,加水溶解后轉(zhuǎn)入1 000 mL的容量瓶中,定容、搖勻,得到1 000 mg·L-1磷酸二氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,其中磷含量(以P2O5計(jì))為521.5 mg·L-1,鉀含量(以K2O計(jì))為346.1 mg·L-1。
RF發(fā)生器,射頻功率1 150 W,輔助氣流量0.5 L·min-1,觀察高度12 mm,分析泵速50 r·min-1。分析線分別為鉀766.4 nm和磷213.6 nm。
沼渣。準(zhǔn)確稱取0.2~0.5 g(精確至0.1 mg)試樣于干燥的微波消解罐中,加少量水潤(rùn)濕加入8 mL濃硝酸,置于120 ℃恒溫加熱器(趕酸器)上預(yù)消解15 min[7],取出,稍冷后置于微波消解儀中消解。消解程序分為兩步:第1步在10 min內(nèi)升溫至120 ℃,持續(xù)3 min;第2步在20 min內(nèi)升溫至175 ℃,持續(xù)20 min;微波壓力條件為16罐以內(nèi)選擇800 W,超過(guò)16罐選擇1 600 W。消解完成后待罐內(nèi)溫度50~60 ℃時(shí)取出消解罐,放置消解罐于170 ℃的趕酸器上排酸至近1 mL紅棕色溶液變?yōu)闊o(wú)色或淡黃色清液,冷卻后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中,用5%硝酸稀釋定容,同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。
沼液。準(zhǔn)確稱取3~5 g(精確至0.1 mg)試樣于干燥的微波消解罐中加入8 mL濃硝酸消解步驟同上,消解后的溶液冷卻后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中,用5%硝酸稀釋定容,同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。
標(biāo)準(zhǔn)方法中的前處理使用濃硫酸-過(guò)氧化氫在電爐上消解,放置過(guò)夜后消解通常還需8~10 h,耗時(shí)長(zhǎng),試劑消耗量大,對(duì)環(huán)境和工作人員污染較大。微波消解在分解樣品時(shí)可提高酸的分解效率,保證試樣無(wú)揮發(fā)損失,試劑用量少,空白低重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)[8]。因此選擇用微波消解法,但因沼肥特別是沼渣中有機(jī)物含量高,消解時(shí)壓力會(huì)上沖過(guò)高,為防止這個(gè)問(wèn)題,參考其他文獻(xiàn)[8],在微波消解前在趕酸器中進(jìn)行預(yù)消解,可很好的解決這個(gè)問(wèn)題。
參考其他標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn),試驗(yàn)不同組合酸的消解情況。根據(jù)表1,選擇簡(jiǎn)單且效果好的8 mL HNO3作為消解體系。
表1 不同組合酸消解情況比較
選取1~4號(hào)4個(gè)沼渣和5~8號(hào)4個(gè)沼液樣品,分別采用NY 525—2012和本方法,測(cè)定沼肥中全磷和全鉀的結(jié)果,并進(jìn)行對(duì)比。
由表2可見(jiàn),2種方法所得的沼肥數(shù)據(jù)基本吻合,試驗(yàn)誤差在要求范圍內(nèi)。沼渣中磷的相對(duì)偏差在0~0.4%,鉀的相對(duì)偏差在0~4.0%,沼液中磷和鉀的實(shí)際差值≤0.1 g·L-1,試驗(yàn)表明,可以采用這個(gè)方法代替標(biāo)準(zhǔn)方法NY 525—2012用于沼肥中全磷和全鉀含量的測(cè)定。另從這些數(shù)據(jù)也可看出,沼肥與傳統(tǒng)意義上的有機(jī)肥是有區(qū)別的,有些沼肥磷含量特別高,用傳統(tǒng)的分光光度法測(cè)磷就會(huì)遇到比色時(shí)超過(guò)標(biāo)線的情況,而沼液中得磷和鉀含量又很低,需要加大很多稱樣量才能獲得準(zhǔn)確結(jié)果。而靈敏度高、檢出限低、精密度好、線性范圍寬的ICP就很好的解決了這些問(wèn)題。
表2 2種處理對(duì)氮磷鉀含量的影響
用本方法分別選取2個(gè)濃度差別較大的沼渣樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),并進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)定,分別計(jì)算加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。從表3可知,磷和鉀的回收率分別為98%~101%和96%~102%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于4%,表明所建方法穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠。
表3 加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差
采用微波消解法對(duì)沼肥進(jìn)行前處理,針對(duì)沼肥中沼渣和沼液養(yǎng)分差別很大的特點(diǎn),選取了稱樣量和定容體積,并優(yōu)化了微波消解條件,同時(shí)應(yīng)用電感耦合等離子體反射光譜儀,建立了沼肥中磷和鉀的測(cè)定方法。通過(guò)加標(biāo)回收率試驗(yàn)驗(yàn)證,該方法準(zhǔn)確高效,重現(xiàn)性好,檢出范圍寬,適合沼肥中磷和鉀的測(cè)定,且縮短了檢測(cè)周期,提高了工作效率。
參考文獻(xiàn):
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