肥料中重金属元素含量测定方法的分析

汪任山 莫新谱 罗丽娜 王伟 徐斌

【摘要】土壤不仅对农作物的生长起到重要作用，同时还能净化空气、减缓气候变化和维护生态系统平衡。然而，随着我国工业化、城市化和农业现代化的快速发展，耕地土壤中的重金属含量逐年上升。肥料等农业投入品的过量使用是导致土壤重金属污染的主要原因之一。本文通过分析国家标准和行业标准中肥料重金属含量的限量及检测方法，预测未来肥料重金属含量检测方法的发展趋势。随着肥料行业的高质量发展和标准化提升计划的推进，新型肥料将逐步实现产业化，肥料标准的要求将更加合理、规范。

【关键词】肥料；重金属；高质量发展

【DOI编码】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

土壤是農业种植中必不可少的基本要素，它在养分转化、生物支撑等方面发挥着关键作用[1]。土壤不仅对农作物的生长具有重要影响，还能净化空气、减缓气候变化、维持生态系统平衡等。近年来，随着我国工业化、城市化以及农业现代化的迅猛发展，农产品生产过程中的污染问题不断加剧，耕地土壤中重金属含量也在逐年增加。其中，土壤重金属污染的主要来源包括污水灌溉、固体废弃物[2-3]、肥料和农药等农业投入品的过量使用。目前我国大部分化肥消费仍以传统化肥产品为主，如尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等[4]。然而，这些传统化肥产品在氮、磷养分利用率方面较低，并且制造原料中含有重金属成分，容易流失到大气和水体中，导致环境污染。因此，相关部门有必要加强对肥料品质的管控，制定相应的标准来限制和检测重金属含量。同时，通过科技创新，大力开发养分效率高、环境友好型的肥料，以推动肥料行业高质量发展[5]。

我国当前对肥料重金属（铅、砷、汞、镉、铬）的限量及检测标准主要包括：GB 38400—2019《肥料中有毒有害物质的限量要求》、GB/T 23349—2020《肥料中砷、镉、铬、铅、汞含量的测定》、GB/T 39229—2020《肥料和土壤调理剂砷、镉、铬、铅、汞含量的测定》、NY 1110—2010《水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的限量要求》、NY/T 1978—2022《肥料汞、砷、镉、铅、铬、镍含量的测定》、NY/T 3424—2019《水溶肥料无机砷和有机砷含量的测定》、NY/T 3425—2019《水溶肥料总铬、三价铬和六价铬含量的测定》、NY/T 3161—2017《有机肥料中砷、镉、铬、铅、汞、铜、锰、镍、锌、锶、钴的测定微波消解-电感耦合等离子体质谱法》[6-14]。表1列出了标准对重金属（铅、砷、汞、镉、铬）的限量及检测方法。

国家强制标准GB 38400—2019规定了肥料中有害物质的限量要求、试验方法及检验规则，对重金属的限量要求控制在“mg/kg”级别，重金属含量测定要参照国家推荐标准GB/T 23349（仲裁法）和国际标准ISO 17318。GB/T 23349—2020为当前新版标准。标准规定样品采用湿法消解处理；铅、镉、铬含量的测定，采用原子吸收分光光度法，同时根据试样中铅、镉、铬含量又分为空气-乙炔火焰氧化法和石墨炉法；砷含量的测定，采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法、原子荧光光谱法、砷斑法；汞含量的测定，采用氢化物发生-原子吸收分光光度法和原子荧光光谱法。国际标准ISO 17318：2015规定，试样通过加酸微波消解，然后通过电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）进行测定，而国家标准GB/T 39229—2020等同采用国际标准ISO 17318：2015。

农业行业标准NY 1110—2010规定了水溶肥料铅、砷、汞、镉、铬限量要求、试验方法及检验规则，对重金属的限量也要求控制在“mg/kg”级别，测定方法参照NY/T 1978标准。NY/T 1978—2022规定，样品通过湿法消解后，采用原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定铅、镉、铬含量。汞含量测定采用原子荧光光谱法和砷汞同时测定的原子荧光光谱法；砷含量测定采用原子荧光光谱法、二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法、砷汞同时测定原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。NY/T 3424—2019规定了水溶肥料中有机和无机砷含量的测定方法。无机砷含量通过液相色谱-原子荧光光谱法测定，样品先经王水萃取，再经液相色谱分离，最后通过原子荧光光谱仪测定得到无机砷含量；有机砷含量测定先通过原子荧光光谱法测得总砷含量，再通过差减法扣除无机砷含量便可得到有机砷含量。NY/T 3425—2019规定了水溶肥料中水溶态总铬、三价铬和六价铬含量的测定。水溶肥料溶解（固体）过滤后，通过原子吸收光谱法测得总铬含量，试样滤液通过阴离子交换树脂，再通过原子吸收光谱法测得三价铬含量，六价铬含量通过差减法得到。行业标准NY/T 3161—2017规定了有机肥料中砷、铅、铬等金属含量的测定。试样加入硝酸、双氧水、氢氟酸和金溶液微波消解之后，通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测得相应含量。

上述标准涵盖了我国绝大部分种类肥料中重金属含量的限量及检测方法。标准的制定有助于监管部门对肥料市场的质量管控，能进一步规范企业安全高效生产，有助于产业的高质量发展，同时能降低肥料对生态环境的危害，从而保障消费者健康，进一步维护消费者权益。

从国内标准中可以看出，目前肥料中重金属含量的测定主要为原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法。对于样品的处理，目前主要通过湿法消解和微波消解处理，处理方法较为烦琐，且酸用量较大，处理周期长。随着微波消解技术的发展，超级微波消解法也将被广泛用于样品的前期处理。该处理方法样品用量少，酸用量也极大减少，一次性处理样本量大幅增加，处理周期缩短。同时，针对检测仪器功能的不足，相应的技术也能得到突破。例如，在使用原子吸收光谱仪时，测定相应元素需要单独配置相应元素的阴极灯，从而使得检测成本费用增加，检测时间加长，而采用连续发射光源原子吸收分光光度仪新技术，通过设定相应特征波长，便能一次性测得多种元素含量，从而大大节省测定时间和样品消耗量。电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），具有检测精密度高、干扰因素少、分析速度快等优点[15]。当样品成分较为复杂时，检测离子信号峰易受影响，通过串联质谱仪（MS/MS）技术，即使样品成分较为复杂，电感耦合等离子体串联质谱仪（ICP-MS/MS）也能获得较为准确、可靠的结果。

随着我国科技领域技术的突破、行业对标准化重视程度的提高及标准质量的提升，国家及行业标准对肥料中重金属的检测从传统方法（分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法）逐步扩展到电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体发射光谱法。新的检测方法也在逐渐应用与普及。同时，随着肥料行业的高速发展，一些新型肥料也逐渐产业化，新的标准也应运而生。国家对肥料中有害物质的限量及检测要求将进一步趋向于合理化、规范化。

【参考文献】

[1]徐建玲.土壤、肥料在农业持续发展中的作用探析[J].农业开发与装备，2021（3）：96-97.

[2]韩晋仙，马建华，魏林衡.污灌对潮土重金属含量及分布的影响：以开封市化肥河污灌区为例[J].土壤，2006，38（3）：292-297.

[3]刘荣乐，李书田，王秀斌，等.我国商品有机肥料和有机废弃中重金属的含量状况及分析[J].农业环境科学学报，2005，24（2）：392-397.

[4]赵秉强，袁亮.化肥产品创新驱动产业转型升级[J].植物营养与肥料学报，2022，28（4）：726-731.

[5]丁文成，何萍，周卫.我国新型肥料产业发展战略研究[J].植物营养与肥料学报，2023，29（2）：201-219.

[6]肥料中有毒有害物质的限量要求：GB 38400—2019[S].

[7]水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的限量要求：NY 1110—2010[S].

[8]肥料中砷、镉、铬、铅、汞含量的测定：GB/T 23349—2020[S].

[9] Fertilizers and soil conditioners：Determination of arsenic， cadmium， chromium， lead and mercury contents：ISO 17318：2015[S].

[10]肥料和土壤調理剂砷、镉、铬、铅、汞含量的测定：GB/T 39229—2020[S].

[11]肥料汞、砷、镉、铅、铬、镍含量的测定：NY/T 1978—2022[S].

[12]水溶肥料无机砷和有机砷含量的测定：NY/T 3424—2019[S].

[13]水溶肥料总铬、三价铬和六价铬含量的测定：NY/T 3425—2019[S].

[14]有机肥料中砷、镉、铬、铅、汞、铜、锰、镍、锌、锶、钴的测定微波消解-电感耦合等离子体质谱法：NY/T 3161—2017[S].

[15]赵兰涛.电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）联用技术的应用[J].化学工程与装备，2022（6）：226-227.

【作者简介】

汪任山，男，1993年出生，质量工程师，硕士，研究方向为工业产品的检测及方法研究。

（编辑：李钰双）