大揭秘!原来腐植酸含量高与检测方法有关?

文摘   2024-10-06 16:54   新疆  

腐植酸在市面上被越来越多的用户认可,各种产品层出不穷。腐植酸行业发展一定伴随着标准化,各类腐植酸的国家标准与行业标准便应运而生。腐植酸类型繁多,对应不同的检测方法,同一个样品,在不同的检测标准下,可能会得出差异较大的结果。这些方法有什么区别,它们各自有什么特点?绿微生物用一篇文章为您讲清楚。

一、腐植酸含量

腐植酸含量是衡量腐植酸产品以及生产原料质量最重要的指标,关于腐植酸含量的检测标准,主要围绕可溶性腐植酸(成品)和游离腐植酸(原料)展开。

1、可溶性腐植酸的检测

可溶性腐植酸是指矿物源的腐植酸肥料和腐植酸盐在水溶液中呈离子态的腐植酸。本指标是衡量腐植酸肥料产品主要质量指标。其检测方法主要分为容量法与重量法。

容量法原理:用水将腐植酸溶解后,在硫酸溶液中,使用重铬酸钾溶液将腐植酸和其他有机物中的碳氧化成二氧化碳,经滴定测定重铬酸钾的消耗量,根据重铬酸钾的消耗量和腐植酸的碳系数来计算腐植酸的含量。(碳元素是腐植酸中含有的主要元素之一)

容量法的特点:容量法是一种成熟的腐植酸检测方法,其可靠性高,易于复现,结果较为稳定。是实验室和生产中最常用的检测方法,市面上大部分第三方检测实验室都采用容量法作为默认检测标准。

容量法的缺点:其未分离黄腐酸,在氧化时,黄腐酸和其他一些有机物也会被氧化。在原料煤里含有较高黄腐酸时,容量法标定的结果实质上是:腐植酸(黑、棕腐酸)+黄腐酸+其他有机物残余,会比实际腐植酸的含量偏高。不同产地的煤碳系数不同,采用容量法标准统一的系数,也会造成结果的离差。

采用容量法的标准:

HG/T 3278-2011《农业用腐植酸钠》

GB 11957-2001 《煤中腐植酸的测定》

重量法原理:

用水溶解提取样品中可溶的腐植酸盐,然后用一定量的酸将抽提液pH值调至1,用恒重后的中速滤纸过滤,再用盐酸溶液反复洗涤沉淀至无色,最后减去灰化后的灰分,计算出可溶腐植酸的含量。

重量法的优点:

相比于容量法,重量法预先用酸提取了样品中的黄腐酸和其他溶于酸的有机物成分,避免了黄腐酸等物质对于结果的干扰,准确标定腐植酸(黑、棕腐酸)。

重量法的缺点:

相比容量法,重量法虽然相对准确标定了腐植酸含量,但是其在实际操作中步骤繁琐,测定时间过于漫长(反复的恒重需要两天甚至以上),且其复现性较差,同一样品容易出现较大的结果离差。甚至于部分重量法标准中(如NY 1106-2010NY/T 1971-2010),在酸化沉淀离心后,不使用酸液对沉淀进行再次洗涤,这种操作会使得一些黄腐酸残留在样品中,造成较大的误差。

采用重量法的标准:

GB/T 33804-2017 《农业用腐植酸钾》

HG/T 3278-2018 《腐植酸钠》

NY 1106-2010 《含腐植酸水溶肥料》

NY/T 1971-2010 《水溶肥料 腐植酸含量的测定》

2、游离腐植酸和总腐植酸测定(原料)

总腐植酸是指被焦磷酸钠抽提出的腐植酸。其本质是煤中所有腐植酸,煤中腐植酸分为能游离腐植酸和结合态腐植酸,游离腐植酸可以使用NaOH溶液轻松提取,而结合态腐植酸是与金属离子结合后生成的难以被NaOH直接提取的腐植酸(如腐植酸钙,腐植酸镁,腐植酸铁)。这种结合态的腐植酸需要用到焦磷酸钠溶液进行提取。

风化煤主要采用的检测指标是游离腐植酸,因为游离腐植酸才是碱可提取的腐植酸成分,决定了腐植酸钾/钠产品中的可溶性腐植酸含量。

总腐植酸=游离腐植酸+结合态腐植酸

即使是游离态的腐植酸,也需要经过提取后变成可溶于水的腐植酸盐之后才能被有效利用。市场上的“腐植酸原粉”,本质上是风化煤粉末,其中所含的游离腐植酸未经提取活化,很难被利用。

总腐植酸和游离腐植酸的检测方法:

GB 11975-2001 《煤中腐植酸产率的测定》

二、黄腐酸的检测方法

黄腐酸的主流检测方法主要有三项:

GB/T 34765-2017 《矿物源黄腐酸含量的测定》

HG/T 5334-2018 《黄腐酸钾》

NY/T 3162-2017  《肥料中黄腐酸的测定 容量滴定法》

其中最常用的是HG/T 5334-2018GB/T 34765-2018两项。NY/T 3162-2017 中,使用0.2 mol/L的硫酸溶液提取黄腐酸,后期使用重铬酸钾与硫酸溶液进行氧化,计算结果时黄腐酸碳系数也和经常使用的黄腐酸碳系数有所不同,测定的黄腐酸含量一般略低,笔者猜测或许是其中成分氧化不充分。所以在市面上,客户一般要求使用前两项作为检测标准。

HG/T 5334-2018GB/T 34765-2017各自的特点

HG/T 5334-2018》黄腐酸钾:其适用性最为广泛,该标准制定时将生化源黄腐酸钾纳入了测定,其对于生化黄腐酸钾有专门的区分测量标准。对于用户而言,生化源黄腐酸钾也是重要的腐植酸产品,在市场上占据了越来越多的份额。

其对于矿源黄腐酸的测定中,前期使用4 mol/L的硫酸溶液将黄腐酸与其他不溶于酸的腐植酸分离,但是后期用水清洗沉淀,使得其他不溶于酸而溶于水的棕黑腐植酸又在清洗中溶解,从而导致黄腐酸的含量增大,产生误差。以笔者在实际检测工作中的经验而言,使用稀硫酸溶液进行沉淀洗涤替代清水洗涤,能减少测定误差。

GB/T 34765-2017 《矿物源黄腐酸含量的测定》:相较而言,5334是应用最广泛的检测标准,但就矿源黄腐酸的测定而言,GB/T 34765-2017无疑是更准确的方法。5334标准仅考虑到使用磷酸三钠去除阳离子影响,GB/T 34765-2017还额外引入了氯离子的去除。但其检测方法中没有区分矿源与生化黄腐酸的指标,所以笔者的建议是用户在送样黄腐酸检测时,根据本身产品性质决定检测标准。

三、国际标准

腐植酸检测标准在各国有各自的检测方法,其各不相同。在此列举一些学术界较为认可,影响深远的标准供读者参考。

1、CDFA法(加利福利亚法)

该标准由美国加利福尼亚州农业部开发。它分离了腐植酸和黄腐酸后,去除黄腐酸,仅测量剩余的液体,还包括了有机灰分含量,因为没有排除灰分的影响,导致很多灰分多的产品最终腐植酸含量很高,同时由于加利福尼亚州不承认黄腐酸,导致含有黄腐酸的样品在测试中往往呈现较低的含量

2、ISO 19822-2018

2014Richard T. Lamar发表了一种新的关于腐植酸的检测方法,随着国际腐植酸产品贸易协会的推动,此方法为CDFA接受,并成为ISO的标准检测方法。此方法目前为国际主流检测方法。

此方法通过严格步骤将腐植酸沉淀分离称取重量,同时创造性的利用了DAX-8树脂对疏水性黄腐酸吸取的特性,准确的测量了疏水性黄腐酸的含量。

不过传统定义中多糖,氨基糖,氨基酸类作为亲水性的黄腐酸测量不出来。同时,由于木质素磺酸产品会破坏DAX-8树脂,因此在检测之前先要通过傅里叶变换红外光谱法区分木质素和黄腐酸。此方法无法检测生化源黄腐酸产品。

关于ISO标准检测方法,中国腐植酸协会专门做过解读。详见腐植酸期刊2021年第1期《国际标准ISO 19822 -2018肥料和土壤调节剂 腐植酸和疏水性黄腐酸含量的测定》,在此不再赘述。

四、标准差异

市面上标准繁多,检测手段也有许多差异。选择不同的检测标准,同一个样品也会测量出不同的指标。

可溶性腐植酸检测:(含量)

容量法(HG/T 3278-2011)>重量法(NY/T 1106-2010 )>重量法(HG/T 3278-2018

黄腐酸检测(含量)

HG/T 5334GB/T 34765-2017ISO 19822-2018

有机质检测

NY/T 525-2012NY/T 525-2021

市场上常有腐植酸产品标注很高的含量,其原因就在于采用了一些能使指标“偏高”的检测标准。比如某些腐植酸产品标注自己能达到65%甚至70%的腐植酸,其很可能是采用了HG/T 3278-2011这种容量法来进行测定。

市场上的腐植酸产品繁多,检测标准五花八门。同一个样品在不同标准下检测结果可能存在较大的差异。甚至有些不良商家未经检测,随意标注明显高于市售产品的含量。建议读者们在遇到高含量腐植酸产品时,格外注意其标注的检测标准,也可询问厂商其生产的产品所执行的标准。高质量的腐植酸产品,一定是经过了严格的检验才能出厂。切勿被某些“高含量”的劣质产品欺骗。

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