溫控濕法消解—火焰原子吸收光譜測定沼液中礦質(zhì)元素

摘要：以畜牧養(yǎng)殖糞污經(jīng)厭氧發(fā)酵的剩余沼液為樣品，采用溫控HNO3-H2O2濕法消解-火焰原子吸收光譜分析方法同時測定了沼液中的K、Mg、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Zn等8種礦質(zhì)元素含量。結(jié)果表明，各礦質(zhì)元素定量標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)r>0.999 3，檢出限為0.90～67.0 ng/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.79%～2.51%，加標(biāo)回收率為95%～103%。沼液中8種礦質(zhì)元素的含量由高到低依次為K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu。

關(guān)鍵詞：火焰原子吸收光譜；沼液；濕法消解；礦質(zhì)營養(yǎng)元素

中圖分類號：S182 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）12-2914-03

Determination of Mineral Nutrition Elements in Fermented Liquid by Temperature-Controlled Wet Digestion and Flame Atomic Absorption Spectrometry

JIANG Zhong-yuan1，HU Ming-hua1，AO Ke-hou1，WEI Jing-xu1，LUO Yan-wen2

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Zunyi Normal College， Zunyi 563002，Guizhou，China；

2. Court of Zunyi Product Quality Inspection Detection， Zunyi 563002，Guizhou，China）

Abstract： Temperature-controlled HNO3-H2O2 wet digestion and flame atomic absorption spectrometry were employed for determination of mineral elements in the fermented liquid residue of livestock dung. The mineral elements， including K， Mg， Na， Fe， Ca， Mn， Cu and Zn in fermented liquid were analyzed. The results showed that the correlation coefficient（r） of each mineral element’s quantitative standard curve was above 0.999 3， the quantitation limit was 0.90～67.0 ng/L， the relative standard deviation was 0.79%～2.51%， and the standard addition recovery rate was 95%～103%. It was found that the average content of the 8 mineral elements in fermented liquid was in a descending order of K， Na， Ca， Mg， Fe， Mn， Zn and Cu.

Key words： flame atomic absorption spectrometry； fermented liquid； wet digestion； mineral element

隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沼氣技術(shù)的應(yīng)用與推廣日益廣泛，沼氣發(fā)酵殘留物的開發(fā)應(yīng)用問題也倍受人們關(guān)注。而沼液作為人畜糞便等有機(jī)物在厭氧條件下充分發(fā)酵后的液體殘余物[1]，不僅含有N、P、K等營養(yǎng)元素，而且含有豐富的腐殖酸、有機(jī)質(zhì)、氨基酸、生長激素及有益菌群等營養(yǎng)物質(zhì)，其營養(yǎng)全面，養(yǎng)分利用率高，是一種多元的速效復(fù)合肥[2]。沼液在作物種植中不僅能顯著地改良土壤，確保農(nóng)作物生長所需的良好微生物環(huán)境，還有利于增強(qiáng)作物抗凍、抗旱能力，減少病蟲害，提高作物產(chǎn)量[3]。原料中含有的礦物元素在發(fā)酵過程中，參與了微生物代謝過程，但最后又殘留于沼殘液中。因此，開展針對沼液中礦質(zhì)元素及其含量范圍的分析研究，將有助于促進(jìn)畜牧養(yǎng)殖糞污發(fā)酵殘留物在肥料、飼料、浸種、植物生長激素和生物農(nóng)藥等方面的應(yīng)用，并為相關(guān)應(yīng)用提供科學(xué)參考。

必需礦質(zhì)元素K、Na、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca及Mg對動植物正常生長和生產(chǎn)不可或缺，在動植物體內(nèi)具有重要的營養(yǎng)生理功能。目前，已建立了上述元素在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、生物、地質(zhì)等樣品中的檢測方法[4-11]，但是溫控濕法消解-火焰原子吸收光譜測定法應(yīng)用于沼液的礦質(zhì)元素及其含量檢測方面的報道較少。本試驗(yàn)通過溫控濕法消解-火焰原子吸收光譜，建立了沼液中多種礦質(zhì)元素的分析方法，以期為腐熟水溶性速效肥中的礦質(zhì)元素檢測提供有益探索，也為肥料中礦質(zhì)元素含量檢測提供一種快速、便捷、靈敏的方法。

1 材料與方法

1.1 試劑

H2O2、HNO3、HCl均為優(yōu)級純試劑，購于國藥試劑有限公司，試驗(yàn)用水為去離子水。

標(biāo)準(zhǔn)儲備液： 1 000 μg/mL Mn、Cu、Zn、Ca、Mg、K、Na、Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液（中國計量科學(xué)研究院）。

1.2 儀器

TAS-990型原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）；電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)）；AKDL-II-16超純水儀（成都康寧實(shí)驗(yàn)專用純水設(shè)備廠）。所有器皿均用4 mol/L HCl浸泡24～48 h，然后用去離子水沖洗3～4次，待用。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 取適量K、Na、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg標(biāo)準(zhǔn)溶液，逐級稀釋成標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液（表1），在儀器工作條件下測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度及樣品溶液的吸光度。

1.3.2 樣品采集及處理 將采集的不同地區(qū)沼液樣品渦旋混勻，準(zhǔn)確量取10 mL沼液樣品于50 mL燒杯，用少許5%（m/V，下同）HNO3潤洗移液管內(nèi)壁并移入燒杯中，加入10 mL 30%（V/V）H2O2和20 mL濃HNO3，蓋上表面皿，于控溫電熱板上逐漸升溫至120 ℃。消解至消解液澄清、透明且無懸浮物，剩余溶液體積≤10 mL，取下冷卻至室溫，用5% HNO3定容于15 mL比色管中，過水系濾膜（？準(zhǔn)=0.45 μm）后，按表2條件測定[12]。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

對1.3.1中標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液進(jìn)行測定，由儀器自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和確定線性相關(guān)系數(shù)，確定檢出限，結(jié)果見表3。

2.2 樣品測定

對來自于4個地區(qū)畜牧養(yǎng)殖糞污經(jīng)厭氧發(fā)酵的剩余沼液中的礦質(zhì)元素含量進(jìn)行了測定，結(jié)果見表4。

2.3 回收率和準(zhǔn)確度分析

為考察方法的可靠性，采用標(biāo)準(zhǔn)品加入法測定各元素的平均回收率來確定方法的準(zhǔn)確性。設(shè)定0.5、1.0、2.0 mg/kg 3個添加水平，按照優(yōu)化條件檢測，K、Na、Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg回收率都在96%～101%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.56%～3.01%。結(jié)果表明，采用溫控HNO3-H2O2濕法消解-火焰原子吸收光譜分析方法測定上述8種礦質(zhì)元素穩(wěn)定性好，結(jié)果可靠準(zhǔn)確，能夠滿足檢測要求。

2.4 精密度分析

按照1.3.2處理，對某地區(qū)沼液樣品平行測定6次，計算測定方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果表明，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%，誤差在痕量分析允許范圍內(nèi)，表明方法精密度良好。

3 結(jié)論

建立了沼液中礦質(zhì)元素的溫控HNO3-H2O2濕法消解-火焰原子吸收光譜檢測8種礦質(zhì)元素的分析方法。試驗(yàn)中采用強(qiáng)氧化性物質(zhì)的氧化作用破壞樣品中的有機(jī)物質(zhì)，使待測元素溶解于溶液中，使混合酸與樣品中有機(jī)物大分子作用完全，消化省時、徹底、不容易造成損失。由結(jié)果可知，在沼液中的礦質(zhì)元素中K、Na、Ca含量較高，而Cu含量最低。該方法操作簡便，分析速度快，精密度和準(zhǔn)確度都符合要求，可為腐熟水溶性速效肥中礦質(zhì)元素的檢測提供有效的分析方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] RAVEN R P， GREGERSEN K H. Biogas plants in Denmark：Successes and setbacks [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2007， 11（1）：116-132.

[2] 宋成芳，單勝道，張妙仙，等.畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼液的濃縮及其成分[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2011，27（12）：256-259.

[3] 樊文華，劉晉峰，王志偉，等.施用沼肥對溫室土壤養(yǎng)分和重金屬含量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，31（1）：1-4.

[4] BAKIRCIOGLU D， KURTULUS Y B， UCAR G. Determination of some traces metal levels in cheese samples packaged in plastic and tin containers by ICP-OES after dry， wet and microwave digestion[J]. Food and Chemical Toxicoiogy，2011，49（1）：202-207.

[5] 何曉文，許光泉，王偉寧.火焰原子吸收光譜法測定土壤中金屬元素[J].理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊），2011，47（7）：778-780.

[6] 高智席，吳艷紅，薛永富.聯(lián)合消解-原子吸收法測定垃圾中重金屬元素含量[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（31）：15108-15109.

[7] 寧尋安，周 云，劉敬勇，等.微波消解-火焰原子吸收光譜法測定鋼鐵廠廢舊除塵布袋中重金屬[J].光譜學(xué)與光譜分析，2011，31（9）：2565-2568.

[8] GAO Z X， WU Y H， ZHAO H J，et al. Concentration determination of new fungicide in river water by ultrasoundassisted emulsification micro-extraction and reversed-phase high performance liquid chromatography[J]. Anal Methods，2012，4（8）：2365-2368.

[9] 孫嫵娟.漢中元胡中8種金屬元素含量的測定[J]. 光譜實(shí)驗(yàn)室，2011，28（6）：2987-2990.

[10] 丁 銳，周長明，紀(jì) 宏，等.微波消解-原子吸收光譜法測定腸內(nèi)營養(yǎng)粉（維沃）中八種金屬元素的含量[J].光譜學(xué)與光譜分析，2011，31（9）： 3130-3132.

[11] 李 波，林勤保，宋 歡，等.微波消解-ICP-AES測定食品塑料包裝中鈦、鉛、鉻和鎘[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2011，23（2）：252-256.

[12] 張秀武，李永華，楊林生，等.溫控濕法消解ICP-MS測定全血中鉛鎘硒砷汞5種微量元素[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010， 30（7）：1972-1974.