矿物源腐殖酸有机肥中黄腐酸含量检测方法研究

Research on the Detection Method of Fulvic Acid Content in Mineral Source Humic Acid Organic Fertilizer

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.06.024

徐勤政 Qinzheng XU , 王州 Zhou WANG , 张广忠 Guangzhong ZHANG , 李伟 Wei LI , 王春涛 Chuntao WANG

史丹利农业集团股份有限公司山东临沭 276700 Stanley Agricultural Group Co., Ltd., Linshu, Shandong 276700, China

摘要：

采用现行的国家标准和行业标准中的方法测定矿物源腐殖酸有机肥中黄腐酸的含量，所得结果差异较大，重现性差，且耗时较长。对各标准中的方法分析比较后发现，行业标准《肥料中黄腐酸的测定容量滴定法》(NY/T 3162—2017)中的方法较适合此类产品中黄腐酸含量的测定。根据矿物源腐殖酸有机肥中黄腐酸含量低的特点，对NY/T 3162—2017中的方法进行优化，增加了称样量，降低了氧化液和滴定液浓度，调整碳系数为0.50，同时考虑了水分含量等因素，优化后的方法可操作性强，测定耗时不超过3 h，加标回收率为97.00%~ 106.00%，能够满足NY/T 3162—2017中规定的平行测定结果的相对偏差不超过10%的要求。

关键词：

黄腐酸; 矿物源; 腐殖酸; 有机肥料; 检测方法;

Abstract：

The content of fulvic acid in mineral source humic acid organic fertilizer is determined using methods from current national and industry standards. The results show significant differences, poor reproducibility, and time-consuming. After analyzing and comparing the methods used in the standards, the method in the industry standard "Determination of fulvic acid in fertilizers- Capacity titration" (NY/T 3162—2017) is found to be more suitable for determining the content of fulvic acid in such products. Based on the low content of fulvic acid in mineral source humic acid organic fertilizer, the method in NY/T 3162—2017 is optimized by increasing the sample weight, reducing the concentration of oxidizing and titrant, adjusting the carbon coefficient to 0.50, and considering factors such as moisture content. The optimized method has strong operability, with a determination time of no more than 3 hours and a recovery rate of 97.00% to 106.00%. It can meet the requirement of parallel determination results with a relative deviation of no more than 10% specified in NY/T 3162—2017.

Keyword：

fulvic acid; mineral source; humic acid; organic fertilizer; test method;

黄腐酸是腐殖物质中一种相对分子质量较小、无定形的有机弱酸混合物，具有芳香族、脂肪族及多种官能团结构特征，能溶于酸、碱和水，稀溶液呈黄色或棕黄色^[1]，活性高，可促进植物生长，提高植株的抗逆性^[2]，被广泛应用于农业生产^[3-4]。

矿物源腐殖酸有机肥中含有低量的黄腐酸，兼具改良土壤和促进作物生长的特点，在市场上势头向好，但是尚缺乏适合测定产品中黄腐酸含量的相关标准。在实验室内，采用4个现行的国家标准和行业标准中测定黄腐酸的方法检测矿物源腐殖酸有机肥中黄腐酸的含量^[5-8]，测定结果差异较大，重现性差；采用《矿物源黄腐酸含量的测定》(GB/T 34765—2017)、《黄腐酸钾》(HG/T 5334—2018)、《腐植酸铵肥料分析方法》(HG/T 3276—2019)等标准中的方法测定矿物源腐殖酸有机肥样品中的黄腐酸含量，至少需要2 d才能完成，不适合连续性工业化生产。因此，本文针对矿物源腐殖酸有机肥产品的特点，分析比较现有国家标准和行业标准中的方法，提出了一种适合低含量黄腐酸产品中黄腐酸含量的测定方法，以期规范和指导矿物源腐殖酸有机肥产品的工业化生产。

1 试验方法与材料

1.1 试验材料

腐殖酸有机肥，w(有机质)为61.2%，w(黄腐酸)为2.1%(采用HG/T 5334—2018中的方法测定)，史丹利化肥(平原)有限公司；黄腐酸标准品，w(黄腐酸)为90%，上海源叶生物科技有限公司。

1.2 数据处理

试验数据采用Excel 2003软件进行处理并制图。

2 结果与讨论

2.1 黄腐酸含量的测定原理

4个现行国家标准和行业标准中黄腐酸含量的测定原理，都是利用硫酸亚铁/硫酸亚铁铵标准溶液返滴定重铬酸钾氧化液，根据硫酸亚铁/硫酸亚铁铵标准溶液的消耗量和黄腐酸碳系数计算黄腐酸含量，结果以碳质量分数或黄腐酸质量分数表示。

2.2 不同标准中黄腐酸含量测定方法的比较

对4个标准中黄腐酸含量的测定方法进行了比较分析，结果见表 1和表 2。

表 1

不同标准中黄腐酸含量测定方法的误差分析

类别	标准号	称样量/ g	黄腐酸测定结果w/%	允许差
Ⅰ	GB/T 34765—2017	0.2~0.5	0.30~0.76	平行测定结果相对差值≤10%；不同实验室相对差值≤15%
	HG/T 3276—2019	0.2~0.5	0.39~0.95	平行测定结果相对差值≤1%；不同实验室相对差值≤1.5%
	HG/T 5334—2018	0.2	0.95	平行测定结果相对差值≤1%；不同实验室相对差值≤1.5%
Ⅱ	NY/T 3162—2017	0.4~1.0	0.03~0.07	平行测定结果绝对差值≤10%；不同实验室绝对差值≤20%
注：1)表中对HG/T 3276—2019和HG/T 5334—2018允许差的描述仅适用黄腐酸质量分数＜25%的产品

表 2

不同标准中黄腐酸含量的测定方法比较

项目		GB/T 34765—2017	HG/T 3276—2019	HG/T 5334—2018	NY/T 3162—2017
样品制备	称样量/g	0.2~0.5	0.2~0.5	0.2	0.4~1.0
	浸提剂	10 g/L氢氧化钠溶液/水¹⁾	水	水	0.204 mol/L硫酸溶液
	浸提剂体积/mL	70	100	100	70
	浸提时间/min	30	120	120	30
	浸提分取倍数	1	2.5	2.5	1
待测液制备	腐殖酸沉淀	硫酸酸沉；静置30 min；100 mL水不少于5次洗涤沉淀	硫酸酸沉；无沉淀时间说明；pH=1硫酸洗涤沉淀	硫酸酸沉；无沉淀时间说明；水洗涤pH近中性	无
	去金属离子	磷酸三钠沉淀	无	磷酸三钠沉淀	无
	去氯离子	空白中加入等量氯离子	无	无	无
氧化滴定	待测液吸取体积/mL	5	10	10	5
	重铬酸钾溶液浓度/(mol·L^-1)	0.4	0.8	0.4	0.4
	重铬酸钾溶液分取体积/mL	5	5	5	5
	硫酸亚铁(铵)浓度/(mol·L^-1)	0.1	0.1	0.1	0.2
结果计算	分取倍数	100	62.5	125	20
	氧化系数	无	0.50	0.50	0.55；0.51；0.46；0.51²⁾
	水分	否	否	是	否
注：1)10 g/L氢氧化钠溶液适用于固体产品，水适用于液体产品； 2)0.55为风化煤氧化系数，0.51为褐煤氧化系数，0.46为泥炭氧化系数，其他氧化系数为0.51

根据标准文本中的规定：GB/T 34765—2017适用于含腐殖物质的原料和肥料中矿物源黄腐酸含量的测定；HG/T 3276—2019适用于以泥炭、褐煤、风化煤为原料，采用直接氨化或酸洗后氨化制得的腐殖酸铵肥料；HG/T 5334—2018适用于以风化煤、褐煤、泥炭、植物秸秆、木屑、蔗渣(液)、餐厨废弃物为原料提取或生物发酵的黄腐酸，再与氢氧化钾或其他条件下反应制得的黄腐酸钾产品；NY/T 3162—2017适用于肥料中黄腐酸含量的测定。GB/T 34765—2017和NY/T 3162—2017的适用范围较广，可测定腐殖酸有机肥产品中黄腐酸的含量。

黄腐酸含量测定可分为样品制备、待测液制备、氧化滴定和结果计算等4个步骤。根据样品制备中浸提剂的不同，可将上述4个标准划分为两类：Ⅰ类，用氢氧化钠溶液或水浸提样品，浸提液经酸化沉淀后再氧化滴定；Ⅱ类，直接用酸溶液浸提样品，浸提液直接氧化滴定。对于制备待测液的酸化沉淀过程，在HG/T 5334—2018与GB/T 34765—2017中规定了酸化沉淀的洗涤液和洗涤程度，但HG/T 5334—2018中未规定洗涤液体积，造成不同操作人员因洗涤方式不同，最终洗涤液颜色差异较大，导致试验结果不同。HG/T 5334—2018与GB/T 34765—2017中考虑了氯离子或变价金属离子的干扰，NY/T 3162—2017与HG/T 3276—2019未考虑此干扰因素。在氧化滴定过程中，不同标准采用0.4 mol/L或0.8 mol/L重铬酸钾溶液氧化，用0.1 mol/L或0.2 mol/L硫酸亚铁(铵)标准溶液滴定。结果计算时，GB/T 34765—2017中以黄腐酸碳的质量分数表示，其他标准中以黄腐酸含量表示。NY/T 3162—2017中的结果允许差以绝对差值表示，其他标准中以相对差值表示。

分取倍数不同会造成各方法的系统误差存在差异，各标准中待测液分取倍数为20~125，NY/T 3162—2017中的分取倍数最低，HG/T 5334—2018中的分取倍数最高。Ⅰ类标准黄腐酸测定结果差值为0.30%~0.95%(质量分数，下同)，Ⅱ类标准结果为0.03%~0.07%。从误差分析角度，误差较小的Ⅱ类标准更适合低含量黄腐酸肥料产品中黄腐酸含量的测定。

2.3 不同标准测定黄腐酸含量结果的比较

同一实验室采用不同标准对同一腐殖酸有机肥样品中的黄腐酸含量进行测定，结果见表 3。

表 3

不同标准黄腐酸含量的测定结果

标准号	w(黄腐酸)/%											变异系数/%
标准号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值	变异系数/%
NY/T 3162—2017	1.68	1.42	1.49	1.27	1.56	1.49	1.79	1.32	1.53	1.39	1.49	10.57
HG/T 5334—2018	0.62	0.72	0.70	3.82	3.59	4.56	1.48	1.57	2.19	0.91	2.02	72.51
GB/T 34765—2017	2.10	3.31	3.15	1.84	2.83	3.78	2.49	2.98	1.9	3.98	2.84	26.46
HG/T 3276—2019	0.69	0.76	1.92	2.04	1.24	1.45	1.39	1.98	2.36	2.45	1.63	38.08
注：1)为便于比较，采用GB/T 34765—2017中方法测得的黄腐酸质量分数为原始黄腐酸碳质量分数除以氧化系数0.50所得

由表 3可看出：测定值为0.62%~4.56%，波动较大；NY/T 3162—2017、HG/T 5334—2018、GB/T 34765—2017、HG/T 3276—2019的相对差值分别为0~20.13%、8.42%~125.74%、0.35%~40.14%、11.04%~57.67%，大多超出规定的10%的误差允许值；变异系数为10.57%~72.51%，波动较大；NY/T 3162—2017的测定值相对较稳定，然后依次为GB/T 34765—2017、HG/T 3276— 2019、HG/T 5334—2018；NY/T 3162—2017、HG/T 3276—2019的测定值比HG/T 5334—2018、GB/T 34765—2017的低，前两个标准中未考虑氯离子及金属离子的干扰，说明氯离子和金属离子不是影响产品中黄腐酸含量测定结果差异的主要原因；测定结果的变异系数表明，NY/T 3162—2017最适合低含量黄腐酸产品的测定；不同标准测定值的稳定程度与表 2中待测液分取倍数基本一致，说明待测液分取倍数是影响测定值稳定的主要因素。

另外，酸沉液的洗涤程度也是影响测定结果稳定的因素。Ⅰ类标准酸沉洗涤步骤中，采用pH=1硫酸洗涤液的标准便于操作，每次洗涤液颜色基本一致，测定结果相对稳定；HG/T 5334—2018中未规定洗涤程度，每次洗涤液颜色深浅不一，对结果影响较大。Ⅱ类标准浸提的基本依据就是将黄腐酸溶解于酸溶液，之后不进行酸沉，每次浸提液颜色基本一致，测定结果较稳定。

2.4 黄腐酸含量测定标准的优化

Ⅰ类标准采用多次过滤，耗时长，至少需要2 d才能完成单个样品的测定；Ⅱ类标准采用酸浸提，溶液容易过滤，1.5~3.0 h即可完成单个样品的测定，且NY/T 3162—2017更适合低含量黄腐酸肥料产品中黄腐酸含量的测定。在试验过程中也发现标准方法中的一些分析步骤可操作性不强，具体表现为：①NY/T 3162—2017规定在样品制备过程中加70 mL硫酸到100 mL容量瓶内，由于100 mL容量瓶瓶口小，称取后的样品较难倒入，加热浸提时也不便于插入曲颈漏斗；②结果计算采用干基，未考虑水分因素，而腐殖酸有机肥产品水分含量较高，导致测定值波动较大。

基于此，对NY/T 3162—2017进行了优化，包括增加称样量、降低氧化液和滴定液浓度、将氧化系数统一调整为0.50，同时考虑水分含量，主要试验条件见表 4。

表 4

NY/T 3162—2017试验条件的优化

	项目	改进前	改进后
样品制备	称样量/g	0.4~1.0	0.5~2.0
	浸提剂体积/mL	70	100
	浸提时间/min	30	120
	定容体积/mL	100	250
氧化滴定	待测液吸取体积/mL	5	10
氧化滴定	硫酸亚铁浓度/(mol·L^-1)	0.2	0.1
结果计算	氧化系数	0.55；0.51；0.46；0.51	0.50
		0.46；0.51
	水分	否	是

2.5 黄腐酸含量测定方法优化的评价

采用NY/T 3162—2017优化前后的方法测定黄腐酸含量10次所得结果见图 1。为便于比较，将NY/T 3162—2017中计算黄腐酸测定结果的氧化系数由0.55统一调整为0.50。采用优化前方法测得的黄腐酸含量平均值为1.48%，变异系数为9.78%；采用优化后方法测得的黄腐酸含量平均值为1.50%，变异系数为1.01%。说明原标准方法测定结果的波动性较大，优化后的方法测定结果较稳定。优化前后两种方法测定结果的平均值相对偏差为1.34%，结果相近。采用优化后的方法进行测定，得到的黄腐酸含量更稳定，操作性强。

图 1

NY/T 3162—2017优化前后黄腐酸含量测定结果

按照改进后方法，在实验室内安排不同检测人员对同一样品进行了测定，结果见表 5。由表 5可知，产品中黄腐酸质量分数为1.49%~1.52%，相对偏差为1.25%~1.63%，全部测定结果的平均值为1.50%，变异系数为1.01%。结果表明，优化后的方法测定结果稳定，重现性较好。

表 5

不同检测人员按优化后方法测得的产品中黄腐酸含量

检测人员	称样量/ g	试样消耗硫酸亚铁标准溶液体积/mL	空白消耗硫酸亚铁标准溶液体积/mL	w(黄腐酸)/%		相对偏差/ %
检测人员	称样量/ g	试样消耗硫酸亚铁标准溶液体积/mL	空白消耗硫酸亚铁标准溶液体积/mL	测定值	平均值	相对偏差/ %
1	1.230 5	16.55	19.61	1.51	1.52	1.63
	1.230 4	16.50	19.61	1.53
2	1.550 8	15.75	19.61	1.51	1.50	1.45
	1.532 7	15.85	19.61	1.49
3	1.002 1	17.15	19.61	1.49	1.50	1.25
	1.009 8	17.10	19.61	1.51
4	1.987 6	14.65	19.61	1.51	1.50	1.57
	1.978 3	14.75	19.61	1.49
5	1.234 5	16.55	19.61	1.50	1.49	1.30
	1.250 6	16.55	19.61	1.48

2.6 加标回收试验

在样品中加入不同量的黄腐酸标准品，按优化后的方法进行加标回收试验，结果见表 6。由表 6可知，黄腐酸的加标回收率为97.00%~106.00%，说明优化后的方法测定黄腐酸含量准确度较高。

表 6

加标回收试验结果

样品编号	测定值w/%	加标量w/%	测定总量w/%	回收率/%
1	1.52	1.00	2.58	106.00
	1.51	1.00	2.52	101.00
2	1.51	4.00	5.39	97.00
	1.50	4.00	5.52	100.50
3	1.52	8.00	9.55	100.38
	1.51	8.00	9.45	99.25

3 结语

NY/T 3162—2017中的方法优化后，能够快速稳定地测定肥料产品中质量分数在10%以下的黄腐酸含量。通过对称样量、待测液制备、氧化和结果计算过程的优化，能够在3 h内快速得到测定结果，便于对产品的连续化生产进行规范指导；测定结果稳定，重现性好，加标回收率为97.00%~106.00%，能够满足NY/T 3162—2017中规定的平行测定结果绝对差值不超过10%的要求。

ckwx 参考文献

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