用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法
2023-10-23 14:12:02
專利名稱：用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法
技術領域：
本發明屬於一種檢測方法(涉及一種應用高效液相色譜法檢測雙氰胺含量的方法)，特別是涉及一種用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法(高效液相色譜檢測法)。
背景技術：
雙氰胺(DCD)，也稱為二氰二胺，為白色結晶粉末，因具有抑制土壤硝化細菌活性， 延緩土壤中銨態氮向硝態氮轉化的硝化抑制特性，常被用作化肥硝化抑制劑用於生產長效新型肥料、穩定性肥料、肥料增效劑等產品。也可與多種氮肥一起施用，包括尿素、銨鹽、 氮肥水溶液、動物廄肥等。國內外有關研究報導表明，尿素和硝酸銨分別配施雙氰胺，能顯著降低土壤硝態氮含量，並顯著提高土壤銨態氮含量，可分別使空心菜菜體硝酸鹽降低 63. 6 %和2. 0 %，硝化細菌數量分別減少31 %和25 %。秋天將雙氰胺加入牛糞肥中，可抑制肥料的硝化反應，減少冬天硝態氮的淋失。雙氰胺和氮肥配施於柑橘果園，經過三次灌溉以後，配施雙氰胺的土壤僅有20%的氮肥被淋溶。雙氰胺和尿素一起施用於大麥地，21天後 N2O的釋放量降低了 71% 82%。氫醌和雙氰胺組合處理可減少稻田CH4排放總量的1/2。 雙氰胺在施肥條件下3年CO2釋放平均減少了 %。因此，雙氰胺在農業上的應用，可減緩氮素轉化，提高作物氮素利用率；可降低土壤硝態氮淋失，減少農田面源汙染；可減少蔬菜硝酸鹽吸收，提高蔬菜食用安全性；可減少農田N20、CH4、(X)2排放，符合低碳農業發展需求。 在農業生產上，雙氰胺常被用作氮肥伴侶施用於農田，在肥料生產上，雙氰胺是當前和今後新型肥料開發不可缺少的一種肥料添加劑。應用雙氰胺開發的系列產品已受到世界各國的關注，尤其是在中國、美國和歐洲的市場上。雖然目前國內外將雙氰胺作為硝化抑制劑應用於農業生產上已相當廣泛，是一種已被公認價廉質優的硝化抑制劑，大多的研究結果也都支持適量的雙氰胺對環境和作物無毒害作用的結論，但也有研究表明，雙氰胺易隨水淋失，施用不當或過量時，容易對作物造成毒害甚至在農產品中殘留，而對長期施用雙氰胺對農田環境安全的影響目前尚不清楚。 過量雙氰胺導致的農殘為人體食用，以及雙氰胺淋失進入水體為人體吸入是否會影響人類健康目前尚無確切報導。雙氰胺微毒或基本無毒，急性毒性很小。在藥品生產上，雙氰胺作為藥物加工中間體，是國內外藥物成品中必要的檢測項。雙氰胺作為單氰胺的二聚體，其對小鼠毒害症狀與單氰胺三聚體三聚氰胺類似，13000mg/kg劑量的雙氰胺和三聚氰胺給藥後的小鼠出現一致毒害症狀，均出現不安，跳躍，呼吸急促，隨後在幾十分鐘內便死亡。農田雙氰胺長期或過量施用，使得雙氰胺是否會像三聚氰胺成為一種潛在的危險試劑目前不得而知。因此，雖然目前尚未發現農業生產上出現的高量雙氰胺引起的淋失和農殘，以及長期施用雙氰胺或含雙氰胺的肥料受到雙氰胺的汙染現象。儘管如此，鑑於雙氰胺具有與三聚氰胺相似的小鼠毒害症狀，作為藥物的必要檢測項，以及當前雙氰胺在農業上的應用情況及未來發展趨勢看，科研人員和生產應用者很有必要對廣泛應用於農業生產中的雙氰胺進行監測，以了解實際用量，防患於未然。當前，國內外對土壤和水體中雙氰胺的環境影響評價報導較少，國內應用高效液相色譜法對雙氰胺的測定，都集中在對藥物如鹽酸二甲雙胍片、鹽酸苯乙雙胍等中雜質雙氰胺的檢測，其中雙氰胺主要是作為藥物加工中間體使用。這些方法的不足之處在於，色譜柱價格較高、壽命短，色譜分離時雙氰胺峰值保留時間較短，難於與溶劑峰基線分離，專屬性不夠強，色譜條件重現性欠佳等等。此外，更為關鍵的是應用其中某些方法的色譜條件來檢測土壤中的雙氰胺含量，未能很好的將雙氰胺色譜峰與其它雜峰分開。總之，我國目前針對長期施用雙氰胺後在農田和水體中降解的監測尚缺乏，因此，很有必要結合我國的實際情況，探索一種適合於土壤和水體中雙氰胺的檢測方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，使得成為一種檢測限低、檢測靈敏度高、回收率高和快速的高效液相色譜檢測法。本發明的創新思路是採用高效液相色譜法對土壤和水體中雙氰胺含量進行檢測時，都需要摸索和尋找合適的色譜條件，包括色譜柱、流動相、流速、進樣體積、柱溫、柱壓、 檢測波長等。此外，還需要確定一套與提取方法相匹配的檢測方法，這些都直接關係到提取和檢測方法的回收率、準確性和靈敏度。所以，為了實現上述目的，本發明需要探索建立一種適用於土壤和水體中雙氰胺的提取條件和新的色譜條件。鑑於以上創新思路，本發明所提供的一種用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法， 其特徵在於該測定方法包括如下步驟①.備好雙氰胺標準溶液，及樣品前處理其中樣品前處理是指稱取定量的土壤樣品和/或水體樣品，對於定量的土壤樣品是加入2倍體積的超純水，超聲提取離心後，上清液經過濾器過濾後得到樣品濾液，加水定容，對於定量的水體樣品則是直接過濾加水定容；②.樣品測定將樣品濾液和備好的雙氰胺標準溶液分別注入高效液相色譜中，按照色譜條件測定標準溶液和樣品中雙氰胺吸收峰面積；③.結果計算通過雙氰胺標準溶液的濃度與對應吸收峰面積的線性關係曲線，查得樣品濾液中雙
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氰胺的濃度，按照# = ~JLJ~ (為固體樣品時)或W =—-"一 (為液體樣品時)公式計
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算樣品中雙氰胺的含量。式中W-試樣中雙氰胺的質量分數，mg/kg(固體樣品)，mg/L (液體樣品)；C-由標準曲線上查出的樣液中雙氰胺的濃度，ug/mL ；V, V1-樣液最終定容體積，mL ；ts_分取倍數；m-試樣質量(土壤為烘乾土樣質量，所含水體不計質量)，g ；V2-試樣體積，mL。上述土壤樣品處理為準確稱取10. 000-20. OOOg的土壤樣品，加入40mL的超純水， 超聲提取30min，提取液4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL。上述水體樣品處理為準確吸取20—40mL的水體樣品，在4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL。上述雙氰胺標準溶液製備為準確稱取0. OOlg雙氰胺分析純試劑，用超純水定容至100ml，得Cfe= 100ug/mL，置於4°C冰箱中保存。上述使用儀器為Waters Alliance沈95 二極體陣列檢測器，色譜條件為色譜柱採用Waters XTerra RP-18 (4. 6mmX 150mm, 5um)；流動相A為乙腈，流動相B為四丁基硫酸氫銨((C4H9)4NHSO4)和磷酸二氫鈉(NaH2PO4)混合液，動流相A與流動相B的體積比(流動相A 流動相B)為5 95，流速為0. 7000mL/min,進樣體積為IOuL ；柱溫為30°C，柱壓為 14Mpa,紫外檢測波長為220nm。上述高效液相色譜法在2. 60-3. 30min有一專一的色譜峰，該峰與標準溶液中的色譜峰一致，為雙氰胺的特徵吸收峰。由於目前國內應用高效液相色譜法測定雙氰胺主要是針對藥品中雜質雙氰胺的測定，若應用已有技術的樣品製備、色譜條件及檢測波長來測定土壤和水體中雙氰胺含量， 其它物質可能與雙氰胺色譜峰有重疊，不能準確檢測雙氰胺含量。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明適用於土壤和水體中雙氰胺含量的測定，且不受其它雜峰的幹擾，該方法快速(方法簡單、易行)、靈敏度高(檢測的精度高)、檢測限低、回收率高。使用本發明的高效液相色譜法測定土壤和水體中雙氰胺含量，提取過濾後的固體樣品檢測限為0. lmg/kg，液體樣品檢出限為0. Oaiig/L，回收率為 93. 13% 99. 42%。
四
圖1為雙氰胺標準品色譜圖；圖2為施用配方肥的土壤樣品色譜圖；圖3為配方肥配施雙氰胺的土壤樣品色譜圖；圖4為含雙氰胺的水體樣品色譜圖。
具體實施例方式利用高效液相色譜法對土壤和水體中雙氰胺的含量進行檢測1、儀器設備Waters Alliance洸95高效液相色譜儀，配有Waters四96 二極體陣列檢測器。2、選用試劑乙腈(色譜純)；四丁基硫酸氫銨Qmmol/L)準確稱取0. 679g四丁基硫酸氫銨分析純試劑，用超純水定容至1000ml ；磷酸二氫鈉05mmol/L)準確稱取3. OOOg磷酸二氫鈉分析純試劑，用超純水定容至 1000ml ；雙氰胺標準液準確稱取0. OOlg雙氰胺分析純試劑，用超純水定容至100ml，得C 標=100ug/mL，置於4°C冰箱保存。3、操作步驟①.樣品處理準確稱取10. 000-20. OOOg的土壤樣品，加入一定量的超純水，超聲提取30min，提取液4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL，供高效液相色譜測定。水體樣品直接吸取20-40mL，在4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL。②.樣品測定將雙氰胺標準溶液，樣品濾液注入高效液相色譜中，按照色譜條件測定標準溶液和樣品中雙氰胺吸收峰面積。色譜條件為色譜柱採用Waters XTerra RP-18 (4. 6mmX 150mm, 5um)；流動相A為乙腈，流動相B為四丁基硫酸氫銨((C4H9) 4NHS04) 和磷酸二氫鈉(NaH2PO4)混合液，動流相A與流動相B的體積比(流動相A 流動相B)為 5 95，流速為0. 7000mL/min,進樣體積為IOuL ；柱溫為30°C，柱壓為14Mpa，紫外檢測波長為 220nm。③.標準曲線繪製用流動相將雙氰胺標準儲備液逐級稀釋得到濃度為1、10、25、 50、75、100ug/mL的標準工業液，濃度由低到高進樣檢測，以峰面積-濃度作圖，得到標準曲線回歸方程。雙氰胺濃度在1 lOOug/mL範圍內，濃度與其對應的峰面積值呈良好線性關係， 相關係數為0. 999。所得線性方程為:y = 134445x-102557(x為濃度，ug/mL ；y為峰面積，
UV * S)4、結果計算
權利要求
1.一種用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於該測定方法包括如下步驟①.備好雙氰胺標準溶液，及樣品前處理其中樣品前處理是指稱取定量的土壤樣品和/或水體樣品，對於定量的土壤樣品是加入2倍體積的超純水，超聲提取離心後，上清液經過濾器過濾後得到樣品濾液，加水定容，對於定量的水體樣品則是直接過濾加水定容；②.樣品測定將樣品濾液和備好的雙氰胺標準溶液分別注入高效液相色譜中，按照色譜條件測定標準溶液和樣品中雙氰胺吸收峰面積；③.結果計算通過雙氰胺標準溶液的濃度與對應吸收峰面積的線性關係曲線，查得樣品濾液中雙氰胺的濃度，按照W = C(為固體樣品時)或W=『(為液體樣品時)公式計算樣品中雙氰胺的含量； 式中W-試樣中雙氰胺的質量分數，mg/kg(固體樣品)，mg/L (液體樣品)； C-由標準曲線上查出的樣液中雙氰胺的濃度，ug/mL ； V, V1-樣液最終定容體積，mL ； ts-分取倍數；m-試樣質量(土壤為烘乾土樣質量，所含水體不計質量)，g ； V2-試樣體積，mL。
2.根據權利要求1所述的用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於所述土壤樣品處理為準確稱取10. 000-20. OOOg的土壤樣品，加入40mL的超純水，超聲提取30min， 提取液4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL。
3.根據權利要求1所述的用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於所述水體樣品處理為準確吸取20-40mL的水體樣品，在4000r/min離心lOmin，上清液用0. 45um的針頭式過濾器過濾，過濾後定容至50mL。
4.根據權利要求1所述的用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於所述雙氰胺標準溶液製備為準確稱取0. OOlg雙氰胺分析純試劑，用超純水定容至100ml，得Cfe = 100ug/mL,於4°C冰箱中保存。
5.根據權利要求1所述的用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於上述使用儀器為Waters Alliance沈95 二極體陣列檢測器，色譜條件為色譜柱採用 Waters XTerra RP-18 (4. 6mmX 150mm, 5um)；流動相A為乙腈，流動相B為四丁基硫酸氫銨 ((C4H9)4NHSO4)和磷酸二氫鈉(NaH2PO4)混合液，動流相A與流動相B的體積比(流動相A 流動相B)為5 95，流速為0. 7000mL/min，進樣體積為IOuL ；柱溫為30°C，柱壓為14Mpa， 紫外檢測波長為220nm。
6.根據權利要求1所述的用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於所述高效液相色譜法在2. 60-3. 30min有一專一的色譜峰，該峰與標準溶液中的色譜峰一致，為雙氰胺的特徵吸收峰。
全文摘要
一種用於土壤和水體中雙氰胺的測定方法，其特徵在於該測定方法包括如下步驟備好雙氰胺標準溶液，及樣品前處理其中樣品前處理是指稱取定量的土壤樣品和/或水體樣品，對於定量的土壤樣品是加入2倍體積的超純水，超聲提取離心後，上清液經過濾器過濾後得到樣品濾液，加水定容，對於定量的水體樣品則是直接過濾加水定容；樣品測定將樣品濾液和備好的雙氰胺標準溶液分別注入高效液相色譜中，按照色譜條件測定標準溶液和樣品中雙氰胺吸收峰面積；結果計算通過雙氰胺標準溶液的濃度與對應吸收峰面積的線性關係曲線，查得樣品濾液中雙氰胺的濃度，按照(為固體樣品時)或(為液體樣品時)公式計算樣品中雙氰胺的含量。本發明的優點是方法先進快速、易行；檢測限低(固體樣品檢測限為0.1mg/kg，液體樣品檢出限為0.02mg/L)；回收率高(93.13％～99.42％)。
文檔編號G01N30/02GK102323347SQ201110220090
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者倪沁顏, 廖要要, 張潘丹, 張青, 江枝和, 王煌平, 程廣強, 羅濤, 翁伯琦 申請人:福建省農業科學院土壤肥料研究所