130

肥料研究報告 Vol. 2 （2009）12

汚泥肥料中のクロム試験法の妥当性確認－測定操作の評価－
榊原良成 1，井上智江 2

キーワード

クロム，汚泥肥料，原子吸光光度法

1. はじめに
平成 11 年７月の肥料取締法 １）の改正により，汚泥肥料等有害物質を含むおそれのある一部の肥料が特殊肥料から普通肥料へ移行し，公定規格 ２） において含有の許される有害成分の最大量を定め，品質保全の強化措置がとられることとなった．このことにより，肥料の品質を保全し，その公正な取引と安全な施用の確保を期すため，汚泥肥料中の重金属（カドミウム，鉛，ニッケル及びクロム）の検査はより重要な役割を担うようになった．
汚泥肥料中のカドミウム，鉛，ニッケル及びクロムの測定の迅速化のため，灰化した後王水で加熱する試料溶液の調製法（改良法）による重金属試験法について，公定法（肥料分析法 1992 年版）３，４）との比較試
験，繰返し性試験，定量下限の確認等の ISO/IEC 17025 ５）で要求されている試験室内の妥当性確認の試験を実施し，満足する結果が得られた ６） ．更に同基準の要求事項である試験所間の比較試験について，IUPAC の共同試験プロトコル ７） を参考に汚泥肥料中のカドミウム，鉛，ニッケル及びクロムの試験法の共同試験を実施して，室間再現精度の調査を行い，満足する成績であったことを報告 ８）し，平成 19 年度肥料等技術検討会において承認を得た．しかしながら，共同試験の結果，カドミウム，鉛及びニッケルについては室間再現精度（相対標準偏差）が 3.2～7.0 %，その評価に用いる HorRat 値は 0.25～0.70 であったのに対し，クロムについては室間再現精度（相対標準偏差）が 11.0～18.7 %，その評価に用いる HorRat 値は 1.20～1.92 であり，許容限界値の 2.0 は下回っていたが，他の元素と比較して高い値であった．
AOAC の公式メソッドによると，HorRat 値が 1.5 を超えた場合にはその原因を調査するように記載されている ９） ことから，クロムについて調査を行ったところ，HorRat 値が高くなった原因は，測定にある可能性が考えられた．このため，測定機種及び測定条件について追加検討を行ったので，その概要を報告する．
2. 材料及び方法
1) 試料の採取及び調製流通している汚泥肥料 2 点（汚泥発酵肥料 1 点，下水汚泥肥料 1 点）を試験品として収集し，冷蔵庫に保管した．試験品を 65 ℃で 24 時間乾燥し，目開き 0.5 mm のふるいを全通するように粉砕して分析用試料を調製し，試験に供した．

1（独）農林水産消費安全技術センター神戸センター （現）名古屋センター

2（独）農林水産消費安全技術センター神戸センター

汚泥肥料中のクロム試験法の妥当性確認 －測定操作の評価－

2)

131

装置及び器具(1) 原子吸光分析装置： 日立ハイテクノロジーズ製 Z-5010 及び Z-2310 形，日本ジャーレル・アッシュ株式会社製 SOLAAR M5 形，島津製作所製 AA-6400F 及び AA-6800F 形(2) 電気炉： ヤマト科学製 FO 610(3) 砂浴3) 試薬(1) クロム標準液： 和光純薬工業株式会社製クロム標準液（1 mg/mL，JCSS）をそれぞれの標準原液として用いた．標準原液を塩酸（１+23）で希釈して標準液（1～20 μg Cr/mL）を調製した．また，干渉抑制剤溶液を 1/10 容量加えられた標準液（1～20 μg Cr/mL）を調製した。
(2) 干渉抑制剤溶液： 二硫酸カリウム 100 g を水に溶かして 1,000 mL とした．
(3) 塩酸（含量 35 %）及び硝酸（含量 60 %）は精密分析用試薬を用いた．
(4) 水は JIS K 0557 に規定する A3 相当の水を用いた．
4) 試料溶液の調製
分析試料 5.00 g を 200 mL 容トールビーカーにとり，電気炉で緩やかに加熱して炭化させた後，約 450℃で強熱して灰化させた．放冷後，少量の水で残留物を潤し，硝酸約 10 mL 及び塩酸約 30 mL を加えて時計皿で覆い，砂浴上で加熱分解した．分解が終了したら，時計皿をずらし，酸をほとんど蒸発させた．放冷後，塩酸（1+5） 25 mL を残留物に加え，トールビーカーを時計皿で覆い，静かに加熱して溶かした．放冷後，水で全量フラスコ 100 mL に移し，標線まで水を加え，ろ紙 3 種でろ過した溶液を混合して試料溶液とした．
（図 1）5) クロムの測定
クロムの測定にあたっては，各原子吸光分析装置のデフォルトの条件（表 1）に従った．

132

肥料研究報告 Vol. 2 （2009）

分析試料 5.00 g

トールビーカー 100 mL

灰化

穏やかに加熱
450 ℃で強熱

放冷

室温

炭化試料を潤す

少量の水で試料を潤す←塩酸 約 30 mL←硝酸 約 10 mL
加熱

時計皿で覆い、分解加熱

時計皿をずらし、酸の除去

放冷

室温←塩酸（1+5） 25 mL
加温

時計皿で覆い、溶解放冷室温移し込む

100 mLの全量フラスコへ移し込む←水（標線まで）
ろ過

ろ紙3種

測定
図1

汚泥肥料中のクロム試験操作手順

表1 原子吸光分析装置の分析条件
設定項目
装置1)
装置2)
装置3)
359.3
357.9
357.9
分析波長(nm)
1.3
0.5
0.5
スリット幅(nm)7.51010
ランプ電流(mA)330
フォトマル電流75%ウォームアップ
バックグラウンド補正方法
ゼーマン補正
D2補正
D2補正
原子化装置
フレーム
フレーム
フレーム
フレームの種類
エア－アセチレン エア－アセチレン エア－アセチレン
2.8
1.4
2.8
燃料ガス流量(L/min)
160
助燃ガス圧力(kPa)15.09助燃ガス流量(L/min)
7.5
8.0
バーナー高さ(mm)1)日立ハイテクノロジーズ製 偏光ゼーマン原子吸光分析装置 Z-5010 及び Z-2310
2)日本ジャーレルアッシュ製 原子吸光分析装置 SOLAAR M53)島津製作所製 原子吸光分析装置 AA-6400F 及び AA-6800F

133

汚泥肥料中のクロム試験法の妥当性確認 －測定操作の評価－

3. 結果及び考察
１） 共同試験結果の再解析
平成 19 年度に行った共同試験において，HorRat 値が高くなった原因を追究するため，共同試験の結果を測定機種ごとに解析し，表 2 に示した．原子吸光分析装置 AAS-1 及び AAS-2 での測定値に比べ，原子吸光分析装置 AAS-3 及び AAS-4 での測定値のほうが高い値となっており，機種間で差が見られた．このことから，汚泥肥料中のクロムの測定は測定機種，あるいは測定条件の影響を受ける可能性が考えられた．

表2 共同試験成績のクロムの機種別解析結果
メーカー名
試験室数1) 平均値2)（mg/kg）
AAS-1
731.6
AAS-2232.9
下水汚泥肥料aAAS-3241.3
AAS-4141.2
725.0
AAS-1223.8
AAS-2
下水汚泥肥料b233.4
AAS-3
132.6
AAS-4738.5
AAS-1241.7
AAS-2
汚泥発酵肥料a247.0
AAS-3
145.3
AAS-4728.8
AAS-1228.7
AAS-2
汚泥発酵肥料b235.7
AAS-3
136.8
AAS-4781.8
AAS-1
282.9
AAS-2
汚泥発酵肥料c295.9
AAS-3
198.5
AAS-41) 解析に用いた試験室数2) 総平均値（n =試験室数×繰り返し数（2））3) 室内繰返し精度（相対標準偏差）
4) 室間再現精度（相対標準偏差）
試料の種類

RSDr3)
（%）
3.1
7.2
0.6
0.1
5.0
4.4
5.3
0.03
4.4
3.60.90.02
5.4
3.7
5.40.076.71.68.20.04RSDR4)
（%）
11.7
9.3
1.4－
16.1
6.84.5－8.4
6.87.9－10.7
3.87.1－
12.6
5.46.9－2） マトリクス干渉の調査
汚泥肥料におけるマトリクス干渉について調査を行うため，汚泥肥料を王水分解した試料溶液を，5/4，2及び 10 倍に希釈し，それぞれの濃度に干渉抑制剤溶液を添加した溶液，2 mg/kg の標準液を添加した溶液，干渉抑制剤溶液と 2 mg/kg の標準液を添加した溶液，何も添加しない溶液の 4 種類の溶液を作成し，原子吸光分析装置で測定を行った．2 mg/kg の標準液を添加した溶液の測定値から，何も添加していない溶液の測定値を，干渉抑制剤溶液と 2 mg/kg の標準液を添加した溶液の測定値から，干渉抑制剤溶液を添加した溶液の測定値を引き，回収率を求めることでマトリクス干渉の度合いを調査した．
その結果は表 3 に示したとおりであり，干渉抑制剤溶液を添加しない場合は，希釈倍率が高いほど回収率が良好であった．また，干渉抑制剤溶液を添加した場合は，希釈倍率が異なる場合でも回収率の差がなかった．

134

肥料研究報告 Vol. 2 （2009）

表3 3種類の希釈倍率における干渉抑制剤溶液の有無によるクロムの回収率（％）
汚泥発酵肥料
下水汚泥肥料1)
干渉抑制剤
干渉抑制剤
試料溶液の希釈濃度
無添加
添加
無添加添加
93.1
102.9
85.5
105.7
5/4倍希釈
94.6
103.9
88.2
105.7
2倍希釈
98.4
106.3
96.0
107.4
10倍希釈
1)共同試験での下水汚泥肥料 b と同じサンプル
測定には原子吸光分析装置 AAS-1(01) を使用した

3） 簡易共同試験
3.2）マトリクス干渉の調査で使用した汚泥肥料を再度王水分解し，4 及び 10 倍希釈した試料溶液及び標準液を，独立行政法人農林水産消費安全技術センターの各試験室(札幌センター，仙台センター，本部，名古屋センター，福岡センター，神戸センター)に送付し，3.2）と同一の方法で測定を行い，測定試料中のマトリクスの影響と，原子吸光分析装置の機種間の違いについて試験室間で調査し表 4-1～4-3 に示した．
干渉抑制剤溶液を添加しないで測定した場合において，原子吸光分析装置 AAS-1 及び AAS-2 では良好な回収率が得られた．原子吸光分析装置 AAS-3 では回収率が明らかに 127~150 %と高い値を示し，試験室間の変動も大きかった．干渉抑制剤溶液を添加して測定した場合は，いずれの機種についても良好な回収率が得られた．
なお，参考のため，各試験室で簡易共同試験に使用した原子吸光分析装置のメーカーと型式を表 5 に示した．

表4-1 原子吸光分析装置 AAS-1 でのクロムの回収率（%）
干渉抑制剤あり
干渉抑制剤なし
共同試験結果
4倍希釈
10倍希釈
4倍希釈
10倍希釈
108111102101
試験室A115117106105
試験室C9999100
99
下水汚泥肥料1) 試験室D
99102
107
109
試験室E
100
99100
101
試験室F
111
113
102105
試験室A
115
118
109
109
試験室C
汚泥発酵肥料 試験室D
99101
107
107
97102
113
110
試験室E
102
103
100
102
試験室F
1)共同試験での下水汚泥肥料 b と同じサンプル
表4-2 原子吸光分析装置 AAS-2 でのクロムの回収率（%）
干渉抑制剤なし
干渉抑制剤あり共同試験結果4倍希釈10倍希釈4倍希釈10倍希釈
109
115
103
101
試験室B
下水汚泥肥料1)
98
107
100
105
試験室C
113
112
98
101
試験室B
汚泥発酵肥料試験室C
98
105
104105
脚注1)は表3-1を参照

汚泥肥料中のクロム試験法の妥当性確認 －測定操作の評価－

135

表4-3 原子吸光分析装置 AAS-3 でのクロムの回収率（%）
干渉抑制剤なし
干渉抑制剤あり共同試験結果4倍希釈10倍希釈
4倍希釈
10倍希釈試験室A
132134104106140145104105下水汚泥肥料1) 試験室E
131127106106試験室F
117127103
105
試験室A
汚泥発酵肥料 試験室E
13314399104150141105105
試験室F
脚注1)は表4-1を参照

表5 共同測定試験に使用した原子吸光分析装置
試験室1)
メーカー名（型式）メーカー名（型式）メーカー名（型式）A
AAS-1(02)AAS-3（01）B
AAS-2（01）C
AAS-1(02)AAS-2（02）D
AAS-1(01)E
AAS-1(01)AAS-3（01）F
AAS-1(02)AAS-3（01）1） 共同測定試験に参加した試験室の記号(順不同)

4. まとめ平成 19 年度に実施した共同試験の測定値を，測定に使用した機種別に解析したところ，原子吸光分析装置 AAS-3 及び AAS-4 による測定値は，原子吸光分析装置 AAS-1 及び AAS-2 による測定値より，値が高くなる傾向があった．
汚泥肥料を王水分解した試料溶液を，5/4，2 及び 10 倍希釈し，それぞれの濃度において干渉抑制剤溶液の添加の有無によるクロム標準液の添加回収率を求めた結果，干渉抑制剤溶液を添加しない場合は，10倍希釈した溶液で良好な回収率を得た．また，干渉抑制剤溶液を添加した場合は，希釈倍率による回収率の差は見られなかった．
汚泥肥料を王水分解した試料溶液を 4 及び 10 倍希釈し，同一の標準溶液と試料液を用いて共同試験を行い，添加した標準液の回収率を求めたところ，干渉抑制剤溶液を添加して測定した場合は，いずれの機種についても良好な回収率が得られた．しかしながら，干渉抑制剤溶液の添加を行わずに測定した場合は，原子吸光分析装置 AAS-3 において回収率が明らかに高い値となり，値もばらついていた．
以上の結果から，平成 19 年度に実施した共同試験において，クロムの HorRat 値が他の元素と比較して高い値となった原因は，干渉抑制剤溶液の添加をしなかったために一部の機種で測定における干渉があったと考えられた．
干渉抑制剤溶液を添加することにより AAS-1，AAS-2 及び AAS-3 のいずれの機種においても，希釈倍率を気にすることなく正確に測定できたことから，汚泥肥料を王水分解した試料溶液を原子吸光分析装置で測定する場合には，干渉抑制剤溶液を添加することが望ましいと考えられた．

136

肥料研究報告 Vol. 2 （2009）

文献1） 肥料取締法：改正平成 11 年 7 月 28 日，法律第 111 号
2） 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件：改正平成 12 年 8 月 31 日，
農林水産省告示第 1161 号
3 ） 農 林 水 産 省 農 業 環 境 技 術 研 究 所 ： 肥 料 分 析 法 （ 1992 年 版 ） ， p.81~85 ， p.88~93 ， p.119~120 ，p.123~126，日本肥糧検定協会，東京 (1992)
4） 越野正義：第二改訂詳解肥料分析法，p.202~207，p.213~216，p.256~258，p.265~266，養賢堂，東京（2005）
5） ISO/IEC 17025: General requirements for the competence of testing and calibration laboratories. (1999)
6） 榊原良成，松﨑学，天野忠雄：汚泥肥料中の重金属測定 －分解方法の改良－，肥料研究報告，1，41~49 (2008)
7） Horwitz, W.: Protocol for the Design, Conduct and Interpretation of Method-Performance Studies, Pure& Appl. Chem., 67 (2), 331~343 (1995)
8） 榊原良成，松﨑学：汚泥肥料中の重金属測定 －共同試験成績－，肥料研究報告，1，50~59 (2008)
9 ） AOAC OFFICIAL METHODS OF ANALYSIS Appendix D: Guideline for Collaborative Study
Procedures To Validate Characteristics of a Method of Analysis, AOAC INTERNATIONAL, Gaithersburg(2000)