沉積物中銅和鉛的微波消解法研究

王永生,李冀剛

(1.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 ,山東青島 266003;2.汕尾海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 ,廣東汕尾 516002)

1 前言

銅、鉛等重金屬元素是沉積物中主要的無機(jī)污染物質(zhì),隨著工業(yè)的發(fā)展,大量未加處理的含有重金屬的廢水、廢渣和廢氣排入環(huán)境,使土壤遭受不同程度的污染,如超量存在,不僅嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng),而且通過食物鏈危害人及動(dòng)物的健康甚至生命。鑒于沉積物重金屬污染的累積性、不可逆轉(zhuǎn)性和隱蔽性,環(huán)境監(jiān)測(cè)中重金屬含量測(cè)定是重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本文采用當(dāng)前先進(jìn)溶樣技術(shù)即微波消解進(jìn)行樣品前處理,原子吸收光譜法測(cè)定沉積物中銅、鉛。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑及儀器

2.1.1 主要試劑 (優(yōu)級(jí)純)

硝酸、鹽酸、氫氟酸和過氧化氫;銅、鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液 1 000 mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;沉積物標(biāo)樣GBW07334南海海洋沉積物;實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

2.1.2 主要儀器

WX-4000型微波消解系統(tǒng)。TAS-986型原子吸收分光光度計(jì)。

2.1.3 儀器條件

儀器條件詳見表1、表2。

表1 微波消解儀消解條件

表2 原子吸收分光光度計(jì)火焰工作條件

2.1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液配制

將銅、鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液用 (1+99)硝酸逐級(jí)稀釋成 10.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液,使用移液管分別配制成 0～2.0 mg/L的銅、鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 微波消解樣品的制備

GBW07334南海海洋沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)放于烘箱內(nèi) 105℃烘干 4 h,取 0.5 g(精確至 0.000 1 g)于聚四氟乙烯的消解罐中,加入 5 mL消解試劑硝酸 ∶氫氟酸 =5∶1,混勻,置于微波爐的旋轉(zhuǎn)托盤上。設(shè)定消解功率及時(shí)間 (消解條件見表1)。消解完成后,冷卻至室溫,轉(zhuǎn)移到 30 mL聚四氟乙烯燒杯中,加入 1 mL高氯酸,電熱板上趕酸,待樣品成焦鹽狀固體時(shí),取下冷卻,轉(zhuǎn)移至 10 mL比色管定容,靜置 12 h,待溶液澄清后,取上清液用原子吸收法測(cè)定。

2.2.2 樣品的測(cè)定

銅、鉛的測(cè)定采用火焰原子吸收光譜法:分別將銅、鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液噴入空氣——乙炔火焰,測(cè)其吸光值并求得吸光值與濃度關(guān)系的線性回歸方程。同樣,測(cè)樣溶液、試劑空白吸光值,代入回歸方程中求得試樣溶液中銅、鉛的含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 消解試劑的影響

沉積物樣品中難溶物和硅酸鹽較多,選取合適的消解劑極為重要。本實(shí)驗(yàn)選擇了 5種消解劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),即 ①硝酸 /氫氟酸 (5/1);②鹽酸 /硝酸 (2/1);③鹽酸 /硝酸 (2/1)+2 mL過氧化氫;④鹽酸 /硝酸 (1/3);⑤鹽酸 /硝酸 (1/3)+2 mL過氧化氫。不同的消解劑在相同的體積 (5 mL)及消解時(shí)間 (13 min)下,對(duì)土壤樣品中 Cu和 Pb的回收率見圖1。

圖1 消解試劑對(duì) Pb和 Cd回收率的影響

消解劑①中,硝酸 ∶氫氟酸 =5∶1消解所得結(jié)果如表3所示。

表3 微波消解法測(cè)定結(jié)果 mg/kg

3.2 精密度實(shí)驗(yàn)和加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

使用硝酸 ∶氫氟酸 =5∶1分別對(duì)沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行 8次平行測(cè)定,結(jié)果見表4,該方法精密度良好。在樣品中加人一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用本法進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算其回收率。

表4 精密度和回收率測(cè)試結(jié)果 mg/kg

以上數(shù)據(jù)證明,以硝酸 ∶氫氟酸 =5∶1為消解劑,使用微波消解儀消解沉積物樣品,所得結(jié)果更快,更準(zhǔn)確。