50

肥料研究報告 Vol.13 （2020）3

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発
坂井田里子１，小塚健志 2，白井裕治１

キーワード

イオンクロマトグラフィー（IC 法），硫酸イオン，サプレッサー法
1. はじめに硫黄はシステインやメチオニンなど含硫アミノ酸に含まれタンパク質の必須成分であるほか，脂肪酸代謝に必
須な成分に含まれるなど，生物には必須元素であり，植物では硫酸イオンの形態で吸収される１）．火山国である
日本は，火山性土壌が多くを占めており硫黄分が豊富に含まれていること，水稲においては昔から硫酸アンモ
ニアなど硫酸塩を含む肥料が施肥されていたことから，硫黄欠乏しにくいと考えられ，むしろ硫化水素を原因としたいわゆる「秋落ち」が，問題視されていた．しかし，近年水稲では一発肥料の施肥による省力化や，施肥量低減を目的として，ペースト肥料が多く使われるようになった結果，硫酸塩を含む肥料の使用量が減少しており，その結果国内各地で水稲の硫黄欠乏の事例が報告されるようになった２,３）．一方で，火山性泥流地帯などでは依然として硫黄過剰による「秋落ち」が報告されており 4），硫黄の欠乏，過剰いずれの事例においても投入される肥料中の硫酸塩を評価することは重要である．
肥料中の硫酸塩の評価方法については，肥料等試験法において塩化バリウム法が掲載されている５）．しかし
重量法であり測定に時間がかかる上，操作に熟練を要する． これらをふまえ，無機陰イオン測定法として広く使われているイオンクロマトグラフィー（IC 法）を用いて硫酸塩を硫酸イオンとして測定する方法を検討し，測定法の単一試験室による妥当性確認を行ったので概要を報告する．
2． 材料及び方法
1) 試料の調製（1） 流通肥料等流通している肥料等について，普通肥料 29 種類 38 点，特殊肥料 6 種類 7 点，材料 4 種類 5 点，計 50 点を用いた．詳細を Table 1 に示した．液状肥料はそのまま分析用試料とし，液状肥料以外については汚泥発酵
肥料及び堆肥についてのみ 40 °C で 60～70 時間乾燥し，その後すべて目開き 500 μm のふるいを通過するまで粉砕したものを分析用試料とした．
（2） 調製肥料
添加回収試験用試料の原料配合割合及び成分設計を Table 2 に示した．これらの原料は JIS 規格に規定されている特級の試薬を使用し，目開き 500 μm のふるいを通過するまで粉砕したものを使用した．

1

独立行政法人農林水産消費安全技術センター肥飼料安全検査部

2

独立行政法人農林水産消費安全技術センター肥飼料安全検査部 （現）神戸センター

51

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発

Table 1 Commercial fertilizers and others
1) Ordinary fertilizer
Ammonium sulfate
Superphosphate
Mixed phosphate fertilizer
Potassium humate fertilizer
Crustacean meal
Soybean cake (meal)
Mixed fertilizer
Magnesium humate fertilizer
Raw sewage sludge fertilizer
Sulfur and sulfur compound

Annomium humate fertilizer
Triple superphosphate
Potassium sulfate
Fish meal
Flesh-bone meal
Nitrogenous guano
Liquid compound fertilizer
Manganese sulfate fertilizer
Industrial sewage sludge fertilizer
Designated mixed fertilizer

Guanyl urea sulfate
Phosphate fumate fertilizer
Potassium magnesium sulfate
Dried fish meal
Steamed Bone Meal
Complex fertilizer
Magnesium sulfate fertilizer
Boric acid fertilizer
Composted sludge fertilizer2) Special fertilizer
Bone black
ManureCalcium sulfate dehydrate

Bone ashes
Manure(fermented poultry waste)

Ashes of burned poultry waste
Guano3) Materials
Bentonite
Talc

Clay

ZeoliteTable 2 The preparation of analytical samples
Sample forrecovery test
1
2
3
4
5
6
a) Mass fraction

The mixing ratio of the materials (%)a)
Ammonium
Dihydrogenphosphate(NH4H2PO4)
22.5
36.2
18.1
46.6
1.8

Potassium
Chloride
(KCl)
22.5
36.2
68.1
46.6
96.8

AmmoniumSulfate((NH4)2SO4)
100
55.0
27.5
13.8
6.9
1.4

Design component (%)a)
N

P 2O5

K 2O

SO42-

21.2
14.4
10.2
5.1
7.1
0.5

13.9
22.4
11.2
28.7
1.1

14.2
22.9
43.0
29.4
61.2

72.7
40.0
20.0
10.0
5.0
1.0

2) 試薬等の調製（1） 硫酸イオン標準液（SO42- 1 mg/mL）： JCSS 硫酸イオン標準液（SO42- 1000 mg/L）（関東化学）（2） 検量線用硫酸イオン標準液（0.2 mg/L ～ 5 mg/L）： 硫酸イオン標準液の一定量を水で希釈して調製した．
（3） 炭酸緩衝溶液 pH=10 （溶離液）： JIS K 8625 に規定する特級の炭酸ナトリウム（関東化学）0.191 g 及び JIS K 8622 に規定する特級の炭酸水素ナトリウム（富士フイルム和光純薬）0.143 g を水に溶かして 1000 mLとした．
（4） 塩酸： 富士フイルム和光純薬；有害金属測定用（5） 塩酸（1+35）： 塩酸の体積 1 と水の体積 35 とを混合したもの．
（6） 硫酸： 富士フイルム和光純薬；有害金属測定用

52

肥料研究報告 Vol.13 （2020）（7） 硫酸アンモニウム： JIS K 8960 に規定する試薬（関東化学；特級）（8） りん酸二水素アンモニウム： JIS K 9006 に規定する試薬（関東化学；特級）（9） 塩化カリウム： JIS K 8121 に規定する試薬（富士フイルム和光純薬；特級）（10） 硫酸カルシウム二水和物： 富士フイルム和光純薬；和光一級（純度 98 %以上）
（11） 水： 超純水製造装置（MILLIPORE Direct-Q 5 UV）で精製した JIS K 0557 に規定する A4 の水を用いた．
3) 器具及び装置（1） 振とう機： TAITEC SR-2DW（2） 遠心分離機： KUBOTA テーブルトップ遠心機 4000
（3） イオンクロマトグラフ（IC）： メトローム 850 Professional IC ケミカルサプレッサー方式（4） カラム： Shodex IC SI-90 4E（内径 4.0 mm，長さ 250 mm，粒径 9 μm，充填剤 ポリビニルアルコール基材に第 4 級アンモニウム基を化学結合した陰イオン交換体）（5） メンブレンフィルター： ADVANTEC 製 DISMIC-13HP（孔径 0.45 µm）（6） ポリプロピレン製ねじ口容器： ジーエルサイエンス DigiTUBEs 50 mL（7） pH メーター： HORIBA pH メーター F-54
4) 試験操作（1） 試料溶液の調製
分析試料 1.00 g を共栓三角フラスコ 200 mL にはかりとり，塩酸（1+35）100 mL を加え，振とう機を用いて約300 往復／分（振幅 40 mm）で 10 分間振とう後，ポリプロピレン製ねじ口容器 50 mL に内容量を移し，1700×g
で 10 分間遠心し，上澄み液を抽出液とした．ポリプロピレン製ねじ口容器 50 mL を用い，抽出液を溶離液で100 倍以上に希釈し，メンブレンフィルター（孔径 0.45 µm）でろ過し，試料溶液とした（Scheme 1）．なお，抽出液の塩酸（1+35）の検討については後述する．
Analytical sample 1.00 g

200-mL ground-in stopper Erlenmeyer flask← HCl (1+35) 100 mL
Shaking to mix

10 minutes

Centrifegation

50 mL P.P. Volumetric flask
1700 ×g 10 min

Supernartant
Dilution(100 times more)
Filtration

50 mL P.P. Volumetric flask
EluentHydrophilic PTFE membrane filter (0.45 μm)

Measurement

Ion Chromatograph

Scheme 1

Flow sheet for sulfate ion

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発

53（2） 試料溶液の測定
各検量線用標準液 20 μL を IC に注入し，得られたピーク面積またはピーク高さから検量線を作成した．試料
溶液 20 μL を IC に注入し，ピーク面積またはピーク高さから検量線により試料溶液中の硫酸イオン濃度を求め，分析試料中の濃度を算出した．
なお，IC の測定条件を Table 3 に示した．

Table 3 Analytical condition
Detection
Suppressor
ColumnEluentFlow rate
Injection volume
Column temp.

Conductivity detecter
Chemical suppressor (Column type), CO2 suppressor
Shodex IC SI-90 4E (4.0 mm i.d.,250 mm L,9 μm particle size)
1.8 mmol/L Sodium carbonate + 1.7 mmol/L Sodium bicarbonate
1.0 mL/min
20 μL
25 ℃

3． 結果及び考察
1) 機器測定条件の検討
リン酸水素二アンモニウム及び硫酸アンモニウムを用いて水溶性りん酸 30.6 %，硫酸イオン 31.3 %に調製した試料を水で抽出及び希釈して試料溶液を作成し，Shodex のカラムのテクニカルレポート６）を参考に測定条件を設定し測定したクロマトグラムを Figure 1 に示した．当該カラムでは硫酸イオンのピークの前にリン酸イオンのピークが生じるが，両ピークの分離度は 2.842 となり，硫酸イオンピーク形状も良好で，1 試料につき 20 分程度で測定できた．

Figure 1 Chromatogram(Arrow: sulfate ion peak)
また，0.05 mg/L～10 mg/L 相当量の検量線用標準液を調製し，2．4）(2)の条件で測定して得られた面積を用いて検量線を作成したところ，濃度が高くなるに従い応答値の上昇が大きくなる検量線となった（Figure 2）．サプ
レッサー法で炭酸系溶離液を使用した場合，今回のように直線性が得られない場合があることが知られている７）．

54

肥料研究報告 Vol.13 （2020）

そのため，本法の検量線は二次式を用いることとした．
標準液の範囲によっては高濃度の影響を受け，低濃度では実際の濃度と検量線で算出した濃度に乖離する場合があったので，検量線の濃度範囲について検討した．標準液の濃度範囲を変えて検量線を作成し，再度低濃度の標準液を測定し，調製濃度と測定値を比較した（Table 4）．その結果，0.2 mg/L～5 mg/L で検量線を作成した場合，標準液濃度に対する測定値の割合が最も 100 %に近かったことから，検量線作成の標準液濃度を 0.2 mg/L～5 mg/L とした．
0.2 mg/L～5 mg/L の範囲で作成した検量線の決定係数（r2）はピーク面積及びピーク高さいずれの検量線においても 0.999 以上を示した（Figure 3）．

Figure 2 Calibration curve(concentration range 0.05 mg/L～10 mg/L)

Table 4 Relationship between the calibration curve concentration range and the measured value
Measuring standard solution (mg/L)
0.05
Calibration curve
Measuredb)concentration rangea) Ratiovalue(mg/L)(mg/L)(%)
0.05 ～ 10
0.077
(153)
0.1 ～ 100.2 ～ 100.5 ～ 100.1 ～ 50.2 ～ 5a) n =4b) Ratio of measured standard solution

0.1
Measuredvalue a)(mg/L)
0.119
0.129
0.106
-

Ratio b)
(%)
(119)
(129)

(106)

0.2
Measuredvalue a)(mg/L)
0.212
0.221
0.232
0.204
0.206

Ratio b)0.5
Measured

(%)
(106)
(111)
(116)

value a)(mg/L)
0.494
0.502
0.511

(102)
(103)

0.532
0.502
0.503

Ratio b)1
Measured

(%)
(99)
(100)
(102)

value a)(mg/L)
0.96
0.96
0.97

(106)
(100)
(101)

0.99
0.99
0.99

Ratio b)
(%)
(96)
(96)
(97)
(99)
(99)
(99)

55

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発

y = 0.00364 x2 + 0.08154 x + 0.00002

y = 0.01155 x2 + 0.18064 x + 0.00001

r² = 0.99998

r² = 0.99999

(B)

(A)
Figure 3

Calibration curve (concentration range 0.2 mg/L～5 mg/L)(A): Calculated from peak area(B): Calculated from peak height2) 抽出方法の検討
硫酸イオンは多くの金属元素と安定な塩をつくる．大部分は水溶性だが，アルカリ土類金属塩，鉛塩，銀塩などは難溶であることが知られている８)．肥料中に含まれる硫酸塩のうち，硫酸アンモニアや硫酸苦土肥料などに含まれる硫酸塩は水溶性であるが，過りん酸石灰，重過りん酸石灰や石こう等に含まれる硫酸カルシウムは水に難溶で酸に溶解する．そこで，硫酸カルシウム二水和物を用い，抽出方法の検討を行った．抽出液として，土壌中の可給態硫黄を測定する方法を参考に 9，10) 0.01 mol/L リン酸二水素カルシウム，肥料等試験法の可溶性成分抽出に用いられている塩酸（1+23）及び水を用いて予備検討を行った．硫酸カルシウム二水和物 1 g に各
液 100 mL 加え，10 分間スターラーで抽出したところ，水及び 0.01 mol/L リン酸二水素カルシウムを用いた場合には溶け残りが認められたが，塩酸（1+23）を用いたところすべて溶解した．今回使用したカラムでは硫酸イオンのピークの直前にりん酸イオンのピークがあり，リン酸二水素カルシウムの濃度を高めるとピークが重なる恐れがあったことから，希塩酸で抽出を検討することとした．
硫酸カルシウム二水和物並びに流通肥料の過りん酸石灰，重過りん酸石灰及び石こう各 1 g に塩酸濃度を段階的に変えた抽出液を各 100 mL 加え 10 分間振とうし，水で適宜希釈したものをイオンクロマトグラフィーで測定した．Table 5 に示すとおり，塩酸（1+35）まではほぼ同じ定量値を示したが，より薄い濃度では定量値の低下が認められたことから，塩酸（1+35）で抽出を行うこととした．なお，塩酸（1+35）は約 0.3 mol/L に相当する．

56

肥料研究報告 Vol.13 （2020）

Table 5 Relationship between hydrochloric acid concentration and measured value
Calcium sulfate
Extraction
solution

dihydrate
Analytical
value
(%)b)

a)

Ratio
(%)

c)

Superphosphate

Triple superphosphate

Analyticalvalue

Analytical
value

(%)b)

Ratio
(%)

c)

(%)b)

Ratio
(%)

c)

HCl(1+11)
HCl(1+23)
HCl(1+35)
HCl(1+47)
HCl(1+71)
HCl(1+95)

55.4
(100)
41.1
(100)
4.7
(100)
55.6
(100)
41.3
(101)
4.6
(98)
54.7
(99)
41.3
(101)
4.7
(99)
50.7
(92)
40.4
(98)
4.7
(99)
39.8
(72)
－
－
33.5
(60)
－
－
Water
12.4
(22)
－
－
a) Theoretical concentration of sulfate ions in calcium sulfate dihydrate:55.8 %b) Mass fractionc) Ratio of analytical value extracted with HCl(1+11)

Calcium sulfate
dehydrate
Analytical
value
(%)b)
49.7
49.5
48.7
47.3

Ratio
(%)c)
(100)
(99)
(98)
(95)

－
－
－

3) 希釈方法の検討
抽出に使用する塩酸（1+35）の pH は約 0.5 である一方，今回使用しているカラムの適用 pH は 3～12 である
ことから，測定液を適切な pH に調製する必要がある．水を使用して希釈した場合，pH を 3 以上に調整するには理論的には 300 倍程度希釈する必要がある．希釈倍率が高くなると定量下限が高くなるため，希釈倍率をより低く検討する必要がある．カートリッジカラムを使用する方法もあるが，コストや手間がかかる．そこで，機器測定の溶離液が pH 10 の緩衝溶液であることに着目し，溶離液を用いて希釈し測定することを検討した．
硫酸カルシウム二水和物を使用し，水または溶離液を用いて希釈した場合の pH を Table 6 に示した．
その結果，水で希釈した場合，250 倍希釈では pH が 3 未満となるが，溶離液では 100 倍希釈でも pH は 3 以上であった．そこで，水で 625 倍に希釈した試料溶液と溶離液で 100 倍に希釈した試料溶液の濃度が同程度になるように硫酸カルシウム二水和物を添加し，調製した試料溶液を測定した（Figure 4）．その結果，保持時間
及びピーク形状に大きな差はなく，測定値にも差は認められなかった．重過りん酸石灰，化成肥料，硫酸苦土
肥料，指定配合肥料及び石こうを分析したところ，溶離液で希釈しても沈殿物は認められず，Table 7 に示したとおり定量値に差が認められなかったことから，本法では溶離液を用いて 100 倍以上で希釈することとした．

Diluent

Table 6 Relationship between diluent and pH
Dilution ratio

Water

50
-

100
2.448

250
2.860

625
3.288

Eluent

2.805

6.875

9.438

10.018(pH)
Eluent10.176

57

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発

Measured value

Measured value

1.992 mg/L

1.999 mg/L

Figure 4-1 Chromatogram

Figure 4-2 Chromatogram(Diluent: water, Dilution ratio:625)(Diluent: eluent, Dilution ratio:100)

Peak top number：retention time

Peak top number：retention time

Table 7 Analytical value for each diluent
SampleTriple superphosphate
Complex fertilizer
Magnesium sulfate fertilizer
Designated mixed fertilizer
Calcium sulfate dehydratea) Mass fraction

Analytical value (%)a)
Water
3.45
9.11
56.6
27.7
48.7

Eluent
3.63
9.13
57.8
27.1
47.4

4) マトリックスイオンによる影響の確認
IC を用いてマトリックスイオンが多量に含まれる試料を測定する場合，測定に影響をおよぼす場合がある．そこで本法における影響の有無を確認した．
（1）保持時間に対する影響
マトリックスイオンが一定以上存在すると，カラム内で炭酸イオンの代わりにマトリックスイオンが対象イオンを溶出させるため，保持時間が通常よりも長くなる場合がある 11）．この影響を確認するために，硫酸アンモニウム
及びリン酸二水素アンモニウムを使用し，硫酸イオン直前のピークであるリン酸濃度を変え，硫酸イオンの保持時間を確認した（Table 8）．その結果，リン酸二水素アンモニウムを分析試料量である 1 g 相当量供試した場合のリン酸イオン濃度においても，保持時間は大きく影響されなかった．

58

肥料研究報告 Vol.13 （2020）

Table 8 Effect of phosphate ions on the retention time of sulfate ionsConcentration ofAmount of ammonium
Retention time Analytical value
sulfate ion
dihydrogen phosphate
(min)
(%)a)
a)
(g)
(%)
0
5.0
14.16
4.81
0.3
5.0
14.20
4.76
0.5
5.0
14.19
4.78
0.8
5.0
14.21
4.74
1
5.0
14.23
4.75
a) Mass fraction（2）ミクログラジエント溶出作用
マトリックスイオンが一定以上存在すると，測定対象イオンのピークの収束性が低下しピークの幅が広がる「ミクログラジエント溶出作用」という特殊な分離条件をカラム内で作り出すことが知られている 11）．そのため，（1）で測定したリン酸二水素アンモニウムの添加量が異なるクロマトグラムを比較した（Figure 5）．その結果，いずれのリン酸イオン濃度においても硫酸イオンのピーク形状に差は認められなかった．

Amount ofammonium
dihydrogen
phosphate

0g
0.3 g
0.5 g
0.8 g
1.0 g

Figure 5 Effect of phosphate ions on peak shape of sulfate ions
(Arrow: sulfate ions)（3）サプレッサー誤差
サプレッサーによりマトリックス中の陽イオンは水素イオンに置き換わるため，水素イオン濃度が極めて高い環
境下で陰イオンが検出される．この時硫酸イオンのように水素イオンと結合する性質を持つイオン種の場合，硫酸イオンの電気伝導度が著しく低下する場合があることが知られている 11）．この場合，同じ抽出液であっても希釈倍率が低い試料溶液は希釈倍率が高い試料溶液に比べ低く定量される．そのため，本法における影響の有
無について確認した．
Table 8 においてりん酸二水素アンモニウムを 1 g 供試した試料について，抽出後 100 倍及び 500 倍に希釈

59

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発
してそれぞれ測定した（Table 9）．その結果，定量値に大きな差は認められなかった．

Table 9 Effect of dilution ratio on analytical values
Amount of ammonium
Analytical values
Dilution
dihydrogen phosphate
ratio
(%)a)
(g)
1
100
4.75
1
500
4.70
a) Mass fraction5)

選択性及び頑健性

流通肥料等 50 点について 2．4）の条件で測定し，ピークの形状及び妨害ピークの有無を確認した．代表的なクロマトグラムを Figure 6-1～6-6 に示す．種類により硫酸イオンのピークの前後に他成分のピークが認められたが，49 点について妨害ピークは認められなかった．ただし，腐植酸加里肥料を測定したクロマトグラムにFigure 6-2 及び Figure 6-3 のような硫酸イオンのピーク形状があったので，ピーク高さで定量する必要が認められた．

Figure 6-1 Chromatogram

Figure 6-2 Chromatogram

Figure 6-3 Chromatogram(Sample:ammonium sulfate )(Sample:potassium humate(magnify)(Arrow:sulfate ion)

fertilizer )(Sample:potassium humate(Arrow:sulfate ion)

fertilizer )(Arrow:sulfate ion)

60

肥料研究報告 Vol.13 （2020）

Figure 6-4 Chromatogram

Figure 6-5 Chromatogram

Figure 6-6 Chromatogram(Sample: nitrogenous guano)(Sample: complex fertilizer)(Sample: Calcium sulfate(Arrow:sulfate ion)

(Arrow:sulfate ion)

dehydrate)(Arrow:sulfate ion)6) 真度の評価
真度を評価するため，Table 2 の添加回収試験用試料 1～6 を用いて，3 点併行で添加回収試験を実施した（Table 10）．その結果，いずれも肥料等試験法に示されている真度回収率の目標範囲以内であったことから，十分な真度を有していることが確認された．

Table 10 Result of recovery test
Sample forrecovery test

Spiked level Meanb)
(%)a)
(%)a)

1
2
3
4
5
6
a) Mass fraction

72.7
40.0
20.0
10.0
5.00
1.00

Recoveryrate(%)

RSD rc)
(%)

98.7
98.2
97.5
100.5
94.9
103.5

0.4
0.4
1.7
2.0
1.5
2.1

71.8
39.3
19.5
10.1
4.74
1.04

Criteria of thetruenessd)
(%)
90
90
90
90
85
85

～
～
～
～
～
～

108
108
108
108
110
110

b) Mean value（n =3)c) Repeatability relative standard deviationd) Criteria of the truness shown in Testing Method of Fertilizers

7)

併行精度及び中間精度の評価

本法の併行精度及び中間精度を確認するため，重過りん酸石灰，化成肥料，硫酸苦土肥料，指定配合肥料
及び石こうを用い，それぞれ 2 点併行で日を変えて 5 回分析を行った．測定結果を Table 11 に示した．その結果を基に，一元配置分散分析を行って得られた併行精度及び中間精度を Table 12 に示した．いずれの相対標
準偏差も肥料等試験法に示されている併行精度（併行相対標準偏差）及び中間精度（中間相対標準偏差）の

61

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発
許容範囲内であったことから，本法は十分な精度を有していることが確認された．

Table 11 Individual result of repetition test of changing the date for the precision confirmation (%)
Test day1
2
3
4
5

Triplesuperphosphate
3.63
3.62
3.73
3.54
3.59

Complexfertilizer

3.66
3.63
3.73
3.50
3.62

9.13
9.13
9.23
8.98
9.00

9.06
9.10
9.27
9.03
8.99

Designatedmixed fertilizer

Calcium sulfate
dehydrate

Magnesium
sulfate fertilizer

27.1
26.7
27.9
27.5
27.0

47.4
46.2
47.3
46.8
48.6

57.8
56.3
57.4
56.5
56.6

27.0
27.0
28.0
27.7
27.5

47.0
47.0
46.6
47.0
48.6

57.3
56.3
57.3
57.4
55.5

Table 12 Statistical analysis result of repeatability test
Repeatability precision
SampleIntermediate precision

Mean

a)

s rc)

RSD rd) CRSD re)s I(T)f)

(%)b)

(%)b)

(%)

(%)

(%)

b)

(%)

(%)

Triplesuperphosphate

3.62

0.02

0.5

4.0

0.08

2.1

6.5

Complexfertilizer

9.09

0.03

0.3

4.0

0.10

1.2

6.5

Designatedmixed fertilizer

27.3

0.2

0.8

4.0

0.5

1.7

6.5

Calcium sulfate
dehydrate

47.2

0.4

0.8

4.0

0.8

1.8

6.5

Magnesium
sulfate fertilizer

56.8

0.5

0.8

4.0

0.7

1.3

6.5

RSD I(T)g)

CRSD I(T)h)a) Total average(test-days(5)×parallel analysis(2))b) Mass fractionc) Repeatability standard deviationd) Repeatability relative standard deviatione) Criteria of Repeatability precision(Repeatability relative standard deviation)f) Intermediate standerd deviationg) Intermediate relative standerd deviationh) Criteria of Intermediate precision(Intermediate relative standerd deviation)8) 定量下限等の推定
定量下限及び検出下限の推定を行うために，塩化カリウムに硫酸イオン 0.2 %相当となるように塩酸（1+35）で溶解させた硫酸アンモニウム溶液を添加し，本法に従って 7 点併行試験を実施した．0.2 %は，最も低希釈倍率である 100 倍で希釈し試料溶液を作成した場合，最も低濃度の検量線用標準液である 0.2 mg/L 相当になる濃度である．得られた分析値の標準偏差を 10 倍して定量下限を推定し，また，標準偏差を 2×t（n-1，0.05）倍として検出下限を推定した結果を Table 13 に示した．その結果，定量下限は 0.07 %，検出下限は 0.02 %であった．
しかし，0.07 %の試料を 100 倍希釈した試料溶液は 0.07 mg/L 相当にあたり，検量線範囲を外れ十分な真度を

62

肥料研究報告 Vol.13 （2020）得られない．そのため，添加回収試験を実施して確認したところ，回収率は 97.4 %であり，肥料等試験法に示されている真度評価の目標を満たしていた．これらより，定量下限は 0.2 %とした．また，検出下限は 0.02 %と推定された．

Table 13 Calculated LOQ and LOD values
Estimated LOQ and LOD values
SampleKCl +(NH4)2SO4

Meana)
(%)d)

0.195

Standard
deviation
(%)d)
0.007

LOQ b)

LOD c)

(%)d)

(%)d)

0.07

0.02

Recovery test
Relative Criteria of
Spikedthe
Recovery standard
level
deviation truenesse)
rate
(%)d)
(%)
(%)
(%)
0.2

97.4

2.7

85 ～ 110a) Mean value (n =7)b) Standard deviation×10c) Standard deviation×2×t (n -1, 0.05)d) Mass fractione) Criteria of the truness shown in Testing Method of Fertilizers

4． まとめイオンクロマトグラフィー（IC 法）による硫酸イオンの試験法について単一試験室による妥当性確認を実施したところ，次の結果を得た．
（1） カラムメーカーのテクニカルレポートを参考に測定条件を設定したところ，約 20 分程度で測定が可能であった．検量線を検討したところ，0.2 mg/L～5 mg/L の範囲で作成することとし，検量線は二次式で算出することとした．この濃度範囲でピーク面積，ピーク高さともに決定係数（r2）は 0.999 以上を示した．
（2） 抽出方法を検討した結果，塩酸（1+35）で抽出することとし，抽出後溶離液を用いて 100 倍以上で希釈することとした．
（3） マトリックスイオンによる影響を確認したところ，本法では影響は認められなかった．
（4） 流通肥料等 50 点を測定したところ，49 点については定量を妨害する夾雑ピークは認められなかったが，腐植酸加里肥料はピーク形状が他と異なったため，ピーク高さで定量する必要性が認められた．
（5） 真度評価のため添加回収試験用試料 6 点を用いて 3 点併行分析を行った結果，平均添加回収率は94.9 %～103.5 %であり，肥料等試験法に示されている真度の目標を満たしていた．
（6） 肥料 5 種類を用いて，併行精度及び中間精度の確認を行った結果，併行相対標準偏差は 0.3 %～0.8 %，中間相対標準偏差は 1.2 %～2.1 %であり，肥料等試験法に示されている精度の許容範囲を満たしていた．
（7） 定量下限等の確認を行った結果，本法における定量下限は 0.2 %とし，検出下限は 0.02 %程度と推定された．
以上のことから，本法は肥料中の硫酸イオンを測定するために，十分な性能を有していることが確認された．

イオンクロマトグラフィーによる硫酸イオンの測定法の開発
文

63

献

1） 山崎 耕宇，杉山 達夫，高橋 英一，茅野 充男，但野 利秋，麻生 昇平：植物栄養・肥料学，p.83~84，
株式会社朝倉書店，東京（2002）2） 辻 藤吾：ペースト肥料による水稲の初期生育抑制障害と障害に対する資材の施用効果，日本土壌肥料
学雑誌，71（4），454-463（2000)
3） 中川進平，田村美樹，伊藤千春，渡辺恭平，伊藤正志：水稲の硫黄欠乏に対する石膏施用の効果，日本
土壌肥料学会 2019 年静岡大会講演要旨集（2019）< https://www.jstage.jst.go.jp/article/dohikouen/65/0/65_109_3/_article/-char/ja/>
4） 水野直治，丸岡孔一，後藤英次，稲津脩：十勝岳火山泥流（1926）による酸性硫酸塩土壌の問題と対策，
農業及び園芸，91（3）,325-336（2016）5） 独立行政法人農林水産消費安全技術センター（FAMIC）：肥料等試験法（2019）< http://www.famic.go.jp/ffis/fert/obj/shikenho_2019.pdf>
6） Shodex：テクニカルレポート 陰イオン（19）（SI-90 4E）< http://www.shodex.com/ja/dc/07/05/01.html>7） 田中一彦：役にたつイオンクロマト分析，p.92~93，株式会社みみずく舎，東京（2009）8） 理化学辞典 第 5 版，p.170，岩波書店，東京（2004）9） 波多野隆介：イオンクロマトグラフ分析法の理論と実際（2）－土壌・植物への応用例－，日本土壌肥料学
雑誌，57（5），518-520 （1986）
10） 菅野均志，葉上恒寿，清水健太郎，牧野知之：定点調査試料からみた水田土壌の可給態硫黄の変化－
岩手県と広島県における測定事例－，日本土壌肥料学会 2019 年静岡大会講演要旨集（2019）< https://www.jstage.jst.go.jp/article/dohikouen/65/0/65_82_1/_article/-char/ja>
11） 古月文志：イオンクロマトグラフィー－マトリックスイオンによる妨害とその対策－，ぶんせき，No.3，p.153～
155 （2004）
12） 農林水産省告示：肥料取締法に基づき普通肥料の公定規格を定める等の件，昭和 61 年 2 月 22 日，農林水産省告示第 284 号，最終改正令和 2 年 5 月 11 日，農林水産省告示第 939 号（2020）

64

肥料研究報告 Vol.13 （2020）

Determination of Sulfate ion by Ion Chromatography
SAKAIDA Satoko 1, KOZUKA Kenji 2 and SHIRAI Yuji 1
1

Food and Agricultural Materials Inspection Center (FAMIC), Fertilizer and Feed Inspection Department

2

FAMIC, Fertilizer and Feed Inspection Department (Now) Kobe Regional Center
We examined the measurement method of sulfate ion in fertilizer by ion chromatography. After setting themeasurement conditions, it was possible to measure in about 20 minutes. As a result of examining the calibration
curve, the calibration curve was calculated by the quadratic equation in the range of 0.2 mg/L to 5 mg/L. The
coefficient of determination (r2) was 0.999 or higher in this concentration range. We decided to extract withhydrochloric acid (1+35) and dilute more than 100 times with eluent after extraction. As a result of confirming theinfluence of matrix ions, the influence was not detected in this method. As a result of measuring 50 points such as
distribution fertilizers, 49 samples did not show interference peak, but the peak shape of the potassium humate
fertilizer was different from the other. Therefore, we thought that there was a necessity to quantify at the peakheight. As the estimation method of trueness, for 6 test samples of different concentration, conducted respective
repeatability tests using 3 analytical samples and evaluate by obtaining the recovery using the mean of the observed
values. As a result, the mean recoveries ranged from 94.9 % - 103.5 %,they were within the criteria of trueness of
the Testing Methods for Fertilizers. Intermediate precision and repeatability were estimated by duplicate test per 5
tests on different days using two analytical samples of different concentration. As a result, Repeatability relative
standard deviations were 0.3 % - 0.8 %, intermediate relative standard deviations were 1.2 % - 2.1 %.They were
within the criteria of repeatability and intermediate precision of the Testing Methods for Fertilizers. The limit ofquantitative value (LOQ) was 0.2 % (mass fraction). Those results indicated that the developed method was valid
for the determination of sulfate ion in fertilizer.
Key words ion chromatography (IC method), sulfate ion, suppressor method（Research Report of Fertilizer, 13, 50-64, 2020）