肥料中重金屬元素含量測定方法的分析

汪任山 莫新譜 羅麗娜 王偉 徐斌

【摘要】土壤不僅對農作物的生長起到重要作用，同時還能凈化空氣、減緩氣候變化和維護生態系統平衡。然而，隨著我國工業化、城市化和農業現代化的快速發展，耕地土壤中的重金屬含量逐年上升。肥料等農業投入品的過量使用是導致土壤重金屬污染的主要原因之一。本文通過分析國家標準和行業標準中肥料重金屬含量的限量及檢測方法，預測未來肥料重金屬含量檢測方法的發展趨勢。隨著肥料行業的高質量發展和標準化提升計劃的推進，新型肥料將逐步實現產業化，肥料標準的要求將更加合理、規范。

【關鍵詞】肥料；重金屬；高質量發展

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.004

Analysis of Methods for Determining the Content of Heavy Metals in Fertilizers

WANG Renshan， MO Xinpu， LUO Lina， WANG Wei， XU Bin

（Xianning Product Quality Inspection and Testing Institute， Xianning 437011， China）

Abstract： Soil plays a crucial role not only in the growth of crops but also in purifying the air， mitigating climate change， and maintaining the balance of ecosystems. However， with the rapid development of industrialization， urbanization， and agricultural modernization in our country，the levels of heavy metals in cultivated soil have been increasing year by year.Excessive use of fertilizers and other agricultural inputs is one of the main causes of soil heavy metal pollution.This article analyzes the limitations and detection methods of heavy metal content in fertilizers based on national and industry standards and predicts the future development trends of detection methods for heavy metal content in fertilizers.With the promotion of high-quality development in the fertilizer industry and standardized improvement plans， new types of fertilizers will gradually become industrialized， and the requirements for fertilizer standards will become more reasonable and standardized.

Keywords： fertilizer； heavy metal； high-quality development

土壤是農業種植中必不可少的基本要素，它在養分轉化、生物支撐等方面發揮著關鍵作用[1]。土壤不僅對農作物的生長具有重要影響，還能凈化空氣、減緩氣候變化、維持生態系統平衡等。近年來，隨著我國工業化、城市化以及農業現代化的迅猛發展，農產品生產過程中的污染問題不斷加劇，耕地土壤中重金屬含量也在逐年增加。其中，土壤重金屬污染的主要來源包括污水灌溉、固體廢棄物[2-3]、肥料和農藥等農業投入品的過量使用。目前我國大部分化肥消費仍以傳統化肥產品為主，如尿素、磷銨、氯化鉀和復合肥等[4]。然而，這些傳統化肥產品在氮、磷養分利用率方面較低，并且制造原料中含有重金屬成分，容易流失到大氣和水體中，導致環境污染。因此，相關部門有必要加強對肥料品質的管控，制定相應的標準來限制和檢測重金屬含量。同時，通過科技創新，大力開發養分效率高、環境友好型的肥料，以推動肥料行業高質量發展[5]。

我國當前對肥料重金屬（鉛、砷、汞、鎘、鉻）的限量及檢測標準主要包括：GB 38400—2019《肥料中有毒有害物質的限量要求》、GB/T 23349—2020《肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞含量的測定》、GB/T 39229—2020《肥料和土壤調理劑砷、鎘、鉻、鉛、汞含量的測定》、NY 1110—2010《水溶肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻的限量要求》、NY/T 1978—2022《肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻、鎳含量的測定》、NY/T 3424—2019《水溶肥料無機砷和有機砷含量的測定》、NY/T 3425—2019《水溶肥料總鉻、三價鉻和六價鉻含量的測定》、NY/T 3161—2017《有機肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞、銅、錳、鎳、鋅、鍶、鈷的測定微波消解-電感耦合等離子體質譜法》[6-14]。表1列出了標準對重金屬（鉛、砷、汞、鎘、鉻）的限量及檢測方法。

國家強制標準GB 38400—2019規定了肥料中有害物質的限量要求、試驗方法及檢驗規則，對重金屬的限量要求控制在“mg/kg”級別，重金屬含量測定要參照國家推薦標準GB/T 23349（仲裁法）和國際標準ISO 17318。GB/T 23349—2020為當前新版標準。標準規定樣品采用濕法消解處理；鉛、鎘、鉻含量的測定，采用原子吸收分光光度法，同時根據試樣中鉛、鎘、鉻含量又分為空氣-乙炔火焰氧化法和石墨爐法；砷含量的測定，采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法、原子熒光光譜法、砷斑法；汞含量的測定，采用氫化物發生-原子吸收分光光度法和原子熒光光譜法。國際標準ISO 17318：2015規定，試樣通過加酸微波消解，然后通過電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）進行測定，而國家標準GB/T 39229—2020等同采用國際標準ISO 17318：2015。

農業行業標準NY 1110—2010規定了水溶肥料鉛、砷、汞、鎘、鉻限量要求、試驗方法及檢驗規則，對重金屬的限量也要求控制在“mg/kg”級別，測定方法參照NY/T 1978標準。NY/T 1978—2022規定，樣品通過濕法消解后，采用原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定鉛、鎘、鉻含量。汞含量測定采用原子熒光光譜法和砷汞同時測定的原子熒光光譜法；砷含量測定采用原子熒光光譜法、二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法、砷汞同時測定原子熒光光譜法和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）。NY/T 3424—2019規定了水溶肥料中有機和無機砷含量的測定方法。無機砷含量通過液相色譜-原子熒光光譜法測定，樣品先經王水萃取，再經液相色譜分離，最后通過原子熒光光譜儀測定得到無機砷含量；有機砷含量測定先通過原子熒光光譜法測得總砷含量，再通過差減法扣除無機砷含量便可得到有機砷含量。NY/T 3425—2019規定了水溶肥料中水溶態總鉻、三價鉻和六價鉻含量的測定。水溶肥料溶解（固體）過濾后，通過原子吸收光譜法測得總鉻含量，試樣濾液通過陰離子交換樹脂，再通過原子吸收光譜法測得三價鉻含量，六價鉻含量通過差減法得到。行業標準NY/T 3161—2017規定了有機肥料中砷、鉛、鉻等金屬含量的測定。試樣加入硝酸、雙氧水、氫氟酸和金溶液微波消解之后，通過電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）測得相應含量。

上述標準涵蓋了我國絕大部分種類肥料中重金屬含量的限量及檢測方法。標準的制定有助于監管部門對肥料市場的質量管控，能進一步規范企業安全高效生產，有助于產業的高質量發展，同時能降低肥料對生態環境的危害，從而保障消費者健康，進一步維護消費者權益。

從國內標準中可以看出，目前肥料中重金屬含量的測定主要為原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法和原子熒光光譜法。對于樣品的處理，目前主要通過濕法消解和微波消解處理，處理方法較為煩瑣，且酸用量較大，處理周期長。隨著微波消解技術的發展，超級微波消解法也將被廣泛用于樣品的前期處理。該處理方法樣品用量少，酸用量也極大減少，一次性處理樣本量大幅增加，處理周期縮短。同時，針對檢測儀器功能的不足，相應的技術也能得到突破。例如，在使用原子吸收光譜儀時，測定相應元素需要單獨配置相應元素的陰極燈，從而使得檢測成本費用增加，檢測時間加長，而采用連續發射光源原子吸收分光光度儀新技術，通過設定相應特征波長，便能一次性測得多種元素含量，從而大大節省測定時間和樣品消耗量。電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），具有檢測精密度高、干擾因素少、分析速度快等優點[15]。當樣品成分較為復雜時，檢測離子信號峰易受影響，通過串聯質譜儀（MS/MS）技術，即使樣品成分較為復雜，電感耦合等離子體串聯質譜儀（ICP-MS/MS）也能獲得較為準確、可靠的結果。

隨著我國科技領域技術的突破、行業對標準化重視程度的提高及標準質量的提升，國家及行業標準對肥料中重金屬的檢測從傳統方法（分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法）逐步擴展到電感耦合等離子體質譜法、電感耦合等離子體發射光譜法。新的檢測方法也在逐漸應用與普及。同時，隨著肥料行業的高速發展，一些新型肥料也逐漸產業化，新的標準也應運而生。國家對肥料中有害物質的限量及檢測要求將進一步趨向于合理化、規范化。

【參考文獻】

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[7]水溶肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻的限量要求：NY 1110—2010[S].

[8]肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞含量的測定：GB/T 23349—2020[S].

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[11]肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻、鎳含量的測定：NY/T 1978—2022[S].

[12]水溶肥料無機砷和有機砷含量的測定：NY/T 3424—2019[S].

[13]水溶肥料總鉻、三價鉻和六價鉻含量的測定：NY/T 3425—2019[S].

[14]有機肥料中砷、鎘、鉻、鉛、汞、銅、錳、鎳、鋅、鍶、鈷的測定微波消解-電感耦合等離子體質譜法：NY/T 3161—2017[S].

[15]趙蘭濤.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）聯用技術的應用[J].化學工程與裝備，2022（6）：226-227.

【作者簡介】

汪任山，男，1993年出生，質量工程師，碩士，研究方向為工業產品的檢測及方法研究。

（編輯：李鈺雙）