ICP-OES法による液状肥料中の効果発現促進材の測定

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ICP 発光分光分析（ICP-OES）法による液状肥料中の1

効果発現促進材の測定
青山恵介 1キーワード

ICP-OES，液状肥料，効果発現促進材

1. はじめに植物の成長を促進させる効果がある材料として，効果発現促進材（Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo）を添加した肥料が流通しており，添加した場合はその使用量を保証票に記載する必要がある．効果発現促進材の分析方
法としては，Ca，Fe，Co，Cu 及び Zn については原子吸光分析装置，Mo については分光光度計を用いる方法
が肥料分析法１）及び肥料等試験法２）に収載されているが，ICP 発光分光分析装置（ICP-OES）を用いた方法についてはこれまで検討されていない．
平成 26 年度に液状肥料中の水溶性主成分（W-P2O，W-K2O，W-MgO，W-MnO 及び W-B2O3）について検討した結果３），ICP 発光分光分析法による一斉分析法が確立された．本検討では，水溶性主成分に続き，効果発現促進材について検討したので報告する．
2. 材料及び方法
1） 分析用試料
分析用試料として，いずれも流通している液状複合肥料（13 点），家庭園芸用複合肥料（液状肥料）（12 点）及び液体微量要素複合肥料（5 点）を用いた．
2） 試薬等の調製（1） カルシウム標準液（Ca 1 mg/mL）： カルシウム標準液（Ca：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（2） 鉄標準液（Fe 1 mg/mL）： 鉄標準液（Fe：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（3） コバルト標準液（Co 1 mg/mL）： コバルト標準液（Co：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（4） 銅標準液（Cu 1 mg/mL）： 銅標準液（Cu：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（5） 亜鉛標準液（Zn 1 mg/mL）： 亜鉛標準液（Zn：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（6) モリブデン標準液（Mo 1 mg/mL）： モリブデン標準液（Mo：1000 µg/mL）（和光純薬工業；JCSS）（7） 混合標準液： （1）～（6）の標準液を標準原液とし，各標準原液を混合・希釈して各元素濃度が 200µg/mL の混合標準を調製した．また，この混合標準液を希釈し，塩酸濃度が（1+23）となるように適宜塩酸（1+5）
を加えて検量線用混合標準液を調製した．
（8） 水： JIS K 0211 に規定する超純水（比抵抗値 18 MΩcm 以上）（9） 塩酸： 精密分析用
3） 装置及び器具
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独立行政法人農林水産消費安全技術センター神戸センター

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肥料研究報告 Vol. 9 （2016）（1） ICP 発光分光分析装置（ICP-OES）： 島津製作所 ICPS-8100（横方向観測方式，シーケンシャル形分光器）（2） 超純水製造装置： Millipore Elix UV5（3） マイクロピペット： Eppendorf（4） 全量フラスコ（5） 全量ピペット（6） ろ紙 3 種4） 分析方法
試料 1 g を 1 mg の桁まではかりとり，全量フラスコ 100 mL に入れ，水約 50 mL を加えて振り混ぜた後水で定容し，ろ紙 3 種でろ過した．ろ液の一定量を別の全量フラスコ 100 mL にとり，塩酸（1+5）25 mL を加えて水で定容した後，Table 1 の測定条件で ICP-OES を用いて定量した．分析フローシートは Scheme 1 のとおり．

1 g analytical sample

Weigh to the order of 1 mg to a 100-mL volumetric flask←About 50 mL water
Shaking to mix←Water ( up to the marked line )Filtration
Aliquot(predetermined volume)

Type 3 filter paper

100-mL volumetric flask←Add 25 mL of hydrochloric acid (1+5)←Water ( up to the marked line )ICP-OES

Scheme 1 Method flow sheet of Ca, Fe, Co, Cu, Zn and Mo in liquid fertilizer
Table 1 Analysis wavelength
Element

Wavelength (nm)Ca

393.366

Fe259.940

Co228.616

Cu

327.396Zn

213.856

Mo202.030

3. 結果及び考察
1） 分光干渉の確認
Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo について，それらの元素における分光干渉を確認した．また，肥料の主要成分

3

ICP-OES法による液状肥料中の効果発現促進材の測定として含まれる P，K，Mg，Mn 及び B による分光干渉についても確認した３）．
元素濃度が 100 µg/mL の各々の標準液を Table 1 に示した波長を用いて ICP-OES で分析した結果，分光干渉は定量限界（ブランク溶液（n = 10）の 10σ）未満であり，効果発現促進材の定量に影響しないことがわかった．
したがって，各元素の ICP-OES における分析波長は Table 1 のとおりとした．
2） 検量線の直線性2.2）に従って調製した Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の混合標準液を ICP-OES で測定し，絶対検量線法により検量線を作成したところ，0.1 µg/mL～20 µg/mL の範囲で直線性（r2 = 0.999 以上）を示した．
3） 添加回収試験による真度の評価
液状肥料に質量分率 0.01 %及び 0.1 %相当量の Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo 標準液を添加した試料を用いて，本法にしたがって 3 点併行で添加回収試験を行った．結果は Table 2 のとおり，Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及びMo の回収率は 106 %，94 %～96 %，95 %～98 %，93 %～95 %，92 %～96 %及び 95 %～98 %であった．いずれも肥料等試験法１）に示されている添加濃度における真度（回収率）の目標以内であり，満足な結果が得られた．
Table 2 Spiking and recovery tests
Element

SampleSpike levela)

(%)
0.1
0.01
0.1
0.01
0.1
0.01
0.1
0.01
0.1
0.01
0.1
0.01

Recovery(%)
106106949698
9595
93969298
95b)

3)

RSD
(%)
1.9
4.4
1.0
2.0
2.0
1.3
0.2
1.7
3.0
1.0
1.1
0.4

Fertilizer-1
Fertilizer-2
Fertilizer-1
Fe
Fertilizer-2Fertilizer-1
CoFertilizer-2
Fertilizer-1
CuFertilizer-2
Fertilizer-1
Zn
Fertilizer-2
Fertilizer-1
MoFertilizer-2a) Mass fractionb) Mean Value (n =3)c) Relative standard deviationd) Criteria of trueness (recovery) show in Testing methods of Fertilizers
CaCriteria of the trueness(%)
94～10692～10894～10692～10894～10692～10894～10692～10894～10692～10894～10692～108d)4） 方法間比較による真度の評価
試料 12 点（液状複合肥料，家庭園芸用複合肥料及び液体微量要素複合肥料）を用いて，肥料等試験法と本法の分析値を比較した．肥料等試験法は，Ca，Fe，Co，Cu 及び Zn については原子吸光法，Mo はチオシアン酸ナトリウム吸光光度法により分析した．
Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の肥料等試験法及び本法の分析値における回帰直線及び 95 %予測区間を Fig1 に示した．また，95 %信頼区間の傾き（b），切片（a）及び回帰直線の相関係数（r）を Table 3 に示した．肥料等

4

肥料研究報告 Vol. 9 （2016）

試験法では，傾き（b）の 95 %信頼区間に 1 が含まれ，切片（a）の 95 %信頼区間に原点（0）が含まれ，相関係数（r）が 0.99 以上を推奨している．Table 3 に示した結果において，Fe，Co 及び Cu の傾き（b）の 95 %信頼区間が1 を含んでいないが，それ以外については推奨の範囲内であり，Fig 1 の肥料等試験法と本法の分析値とを評価しても同等であった．

Fig 1

Comparison between ICP-OES and Testing Methods for Fertilizers (TMF)
mass fraction (%)

Table 3 The 95 % confidence interval and correlation coefficient of the regression line
in between ICP-OES and TMF
Element

95 % confidence interval

correlation

inclination (b )intercept (a )coefficient (r )Ca

0.943 ～ 1.013-0.192 ～ 0.204

0.999

Fe

0.943 ～ 0.993-0.004 ～ 0.006

0.999

Co

0.888 ～ 0.966

0.000 ～ 0.001

0.998

Cu

0.946 ～ 0.986-0.002 ～ 0.000

0.999

Zn

0.944 ～ 1.025-0.003 ～ 0.002

0.998

Mo

0.946 ～ 1.020-0.003 ～ 0.004

0.9995） 中間精度及び併行精度の評価
併行精度及び中間精度を確認するため，液状複合肥料及び家庭園芸用複合肥料について，Ca，Fe，Co，5

ICP-OES法による液状肥料中の効果発現促進材の測定

Cu，Zn 及び Mo を 2 点併行で日を変えて 7 回試験を実施して得られた結果を Table 4 に示した．また，この結果から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 5 に示した．液状複合肥料の Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の平均値は質量分率 2.14 %，0.145 %，0.0554 %，0.0643 %，0.0677 %及び 0.124 %，併行相対標準偏差は 0.7 %，0.6 %，1.7 %，0.9 %，0.6 %及び 0.5 %，中間相対標準偏差は 2.1 %，1.1 %，4.4 %，1.7 %，0.7 %及び 1.2 %であった．また，家庭園芸用複合肥料の Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の平均値
は質量分率 0.103 %，0.0485 %，0.0105 %，0.00976 %，0.0107 %及び 0.00359 %，併行相対標準偏差は 0.9 %，0.5 %，3.3 %，0.6 %，2.3 %及び 0.3 %，中間相対標準偏差は 1.0 %，0.9 %，4.8 %，3.4 %，4.2 %及び 4.0 %であった．
この濃度におけるいずれの相対標準偏差も肥料等試験法２）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）の目安以内であった．
Table 4 Repeatability test results on different days (mass fraction (%))
SampleElement

Fertilizer-3CaFeCoCuZnMo

Fertilizer-4CaFeCoCuZnMoTest day
12

34

5

6

7

2.18

2.14

2.16

2.11

2.12

2.19

2.07

2.19

2.14

2.15

2.11

2.10

2.23

2.11

0.146

0.143

0.143

0.143

0.143

0.145

0.148

0.147

0.143

0.145

0.144

0.143

0.146

0.145

0.05730.05480.0546

0.0596

0.05270.05470.05830.05620.05490.05430.0571

0.05100.05330.05740.06370.06420.06420.06490.06350.06670.06430.0636

0.06450.06470.06350.06250.06580.06340.06730.0676

0.06820.06800.06790.0681

0.0681

0.0666

0.06700.06800.06740.0681

0.06720.0677

0.121

0.125

0.125

0.124

0.123

0.126

0.125

0.123

0.125

0.126

0.123

0.123

0.125

0.125

0.104

0.0988

0.105

0.104

0.104

0.103

0.103

0.104

0.0978

0.103

0.104

0.1041

0.102

0.102

0.04830.0481

0.04830.04840.04820.04910.04950.04870.04800.04870.04880.04860.04910.04900.01080.01060.01090.01080.01000.01010.01060.01090.01000.01090.01120.01020.009820.009620.01010.009820.009140.01000.009530.01010.009750.01000.00973

0.009140.00987

0.009620.01010.00972

0.01120.01070.01030.01030.01040.01160.01060.01140.01070.01040.01030.01030.01070.01070.00386

0.003700.003640.003450.003540.00346

0.00352

0.00384

0.00371

0.00360

0.00346

0.00355

0.003450.003536

肥料研究報告 Vol. 9 （2016）

Table 5 Repeatability and intermediate precision
TotalSample
Fertilizer-3

Fertilizer-4

Repeatabilitya)

srb)

c)

ElementmeanCa(%)
2.14(%)
0.02

Fe0.145Cob)

RSD r(%)d)

Intermediate precision
CRSD r(%)e)

s I(T)

f)

b)

0.7

2(%)
0.05

0.001

0.6

3

0.05540.00101.7

Cu

0.06430.0006

Zn0.0677Mo

RSD I(T)(%)g)

CRSD I(T)
(%)

2.1

3.5

0.002

1.1

4.5

40.0024

4.4

6.5

0.9

40.00111.7

6.5

0.00040.6

40.0005

0.7

6.5

0.124

0.001

0.5

30.001

1.2

4.5

Ca

0.103

0.001

0.9

30.001

1.0

4.5

Fe

0.04850.00030.5

40.0005

0.9

6.5

Co

0.01050.00033.3

40.0005

4.8

6.5

Cu

0.009760.00006

0.6

40.00033

3.4

6.5

Zn

0.01070.00032.3

40.0004

4.2

6.5

Mo

0.003590.00001

0.3

60.00014

4.09h)a) n =14（2 repetition×7 days）b) Mass fractionc) Repeatability standard deviationd) Repeatability relative standard deviatione) Criteria of repeatability relative standard deviationf) Intermediate standard deviationg) Intermediate relative standard deviationh) Criteria of intermediate relative standard deviation6） 定量下限等の確認
ブランク試料を ICP-OES で 10 回分析し，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ところ２），液状肥料中の Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo で質量分率 0.0005 %及び 0.0002 %と推定された．
更に，推定された定量下限付近の濃度における回収率を確認するため，液状肥料に Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo として濃度が質量分率 0.0005 %相当量の各元素標準液を添加した試料を用いて，本法に従って 3 点併行で添加回収試験を行った．なお，試料採取量は 10 g，ろ液の分取量は 50 mL とした．結果は Table 6 のとおり，
Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の回収率は 102 %，88 %，95 %，86 %，89 %及び 95 %であり，いずれの成分も肥料等試験法に示されている目安以内であり満足な結果が得られた．

7

ICP-OES法による液状肥料中の効果発現促進材の測定

Table 6

Spiking and recovery test （minimum limit of quantification）
Spike level Recoveryb)
a)
(%)
(%)

RSD
(%)

c)

Criteria of the trueness(%)

Element

SampleCa

Fertilizer-50.0005

10211.885～115

Fe

Fertilizer-50.0005

884.385～115

Co

Fertilizer-50.0005

951.685～115

Cu

Fertilizer-50.0005

860.485～115

Zn

Fertilizer-50.0005

893.085～115MoFertilizer-50.0005

950.685～115d)a) Mass fractionb) Mean Value (n =3)c) Relative standard deviationd) Criteria of trueness (recovery) show in Testing method of Fertilizers

4. まとめICP-OES による液状肥料中の効果発現促進材の分析法を検討したところ，次の結果を得た．
1） ICP-OES の分光干渉は効果発現促進材の定量に影響しないことがわかった．
2） Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の混合標準液を ICP-OES で分析し，絶対検量線法により検量線を作成したところ，0.1 µg～20 µg/mL の範囲で直線性（r2＝0.999 以上）を示した．
3） 2 種類の肥料を用いて添加回収試験を実施したところ，Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の回収率は 106 %，94 %～96 %，95 %～98 %，93 %～95 %，92 %～96 %及び 95 %～98 %であった．いずれも肥料等試験法に示されている添加濃度における真度（回収率）の目標以内であった．
4） 試料 12 点について，肥料等試験法及び本法により分析を行ったところ，本法と肥料等試験法の分析値は同等であった．
5） 本法の併行精度及び中間精度を確認したところ，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）の目安以内であった．
6） 本法における効果発現促進材の定量下限は質量分率 0.0005 %と推定された．質量分率 0.0005 %相当量を添加した試料を用いて添加回収試験を行ったところ，Ca，Fe，Co，Cu，Zn 及び Mo の回収率は 102 %，88 %，95 %，86 %，89 %及び 95 %であり，いずれも肥料等試験法に示されている添加濃度における真度（回収率）の目標以内であった．
以上，ICP-OES による液状肥料中の効果発現促進材の分析法が確立できた．質量分率が 0.0005 %の低含有量の試料についても定量が可能であった．
文献

1) 農林水産省農業環境技術研究所：肥料分析法（1992 年版），日本肥糧検定協会，東京 (1992)
2） 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（2015）<http://www.famic.go.jp/ffis/fert/obj/shikenho_2015.pdf>

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肥料研究報告 Vol. 9 （2016）3） 青山恵介：ICP 発光分光分析（ICP-OES）法による液状肥料中の水溶性主成分の測定，肥料研究報告，8，
1-9 (2015)

ICP-OES法による液状肥料中の効果発現促進材の測定

9Simultaneous Determination Method for Effect-Development Promoting Agent (Ca, Fe,Co, Cu, Zn and Mo) in Liquid Compound Fertilizer using Inductively Coupled
Plasma-Optical Emission Spectrometer (ICP-OES)
Keisuke AOYAMA1
Food and Agricultural Materials inspection Center, Kobe Regional Center
An ICP-OES method for simultaneous determination of effect-development promoting agents (Ca, Fe, Co, Cu,Zn and Mo) in liquid compound fertilizer was developed and validated as a single-laboratory validation. Samples
were extracted by shaking and diluted with water. After filtration, sample solution was added hydrochloric acid,and analyzed by ICP-OES. As a result of 3 replicate analysis of 2 fertilizer samples spiked with Ca, Fe, Co, Cu,Zn and Mo at 0.01 % (mass fraction)~0.1 % each, the mean recoveries were 106 %, 94 %~96 %, 95 %~98 %,93 %~95 %, 92 %~96 % and 95 %~98 %, respectively. Repeatability standard deviation of Ca, Fe, Co, Cu, Zn andMo were 0.7 %~0.9 %, 0.5 %~0.6 %, 1.7 %~3.3 %, 0.6 %~0.9 %, 0.6 %~2.3 % and 0.3 %~0.5 % respectively.
Intermediate relatives standard deviation of there were 1.0 %~2.1 %, 0.9 %~1.1 %, 4.4 %~4.8 %, 1.7 %~3.4 %,0.7 %~4.2 % and 1.2 %~4.0 %, respectively. The limits of quantification of there were estimated 0.0005 %, each.
Those results indicated that the developed method was valid for the determination of these effect-development
promoting agents in a liquid compound fertilizer.
Key words

ICP-OES, liquid compound fertilizer, effect-development promoting agent, single-laboratory
validation(Research Report of Fertilizer, 9, 1-9, 2016)