微波消解－石墨爐原子吸收法測(cè)定土壤中鈷

刁小冬

(泰興市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇泰興225400)

作為機(jī)體的必需微量元素，鈷具有重要的生理作用。它是維生素B12的組成成分，是某些酶的組分或催化活性的輔助因素，具有刺激造血的作用，并對(duì)某些微量元素的代謝有一定影響。但長(zhǎng)期暴露于過(guò)量的鈷環(huán)境中，可引起鈷中毒。因此，對(duì)環(huán)境中特別是農(nóng)作物土壤中鈷的監(jiān)測(cè)是有必要的［1］。目前，常用的土壤試樣消解方法主要是硝酸－高氯酸－氫氟酸消解體系濕法前處理樣品，該方法電熱板敞開(kāi)式加熱，消解時(shí)間長(zhǎng)、消耗酸量大，在消解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量酸霧，給分析人員身體健康帶來(lái)極大的危害［2］。本文以硝酸鈀作為基體改進(jìn)劑，使用熱涂層石墨管，采用微波消解石墨爐原子吸收法測(cè)定土壤中鉆，較好地消除了基體干擾，方法靈敏、準(zhǔn)確，用酸量少。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

PinAAcle－900Z石墨爐原子吸收光譜儀 (帶自動(dòng)進(jìn)樣器)、熱解涂層石墨管;鈷空心陰極燈;Mars6型微波消解儀;電子控溫電加熱器。

鈷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 (1000mg/L，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心)，使用時(shí)用1%硝酸溶液稀釋至所需要濃度;硝酸、氫氟酸、鹽酸、高氯酸:均為優(yōu)級(jí)純;硝酸鈀，分析純;ESS－1環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):(14.8±0.7)μg/g，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站。試驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 儀器工作條件

選用鈷燈，塞曼效應(yīng)扣除背景，波長(zhǎng)240.7nm，燈電流4.0mA，光譜通帶寬度0.4nm。以氬氣為載氣，載氣流量300ml/min，原子化溫度為2000℃，保留時(shí)間4s，基體改進(jìn)劑加入體積5μl，進(jìn)樣量 10μl。

1.3 土壤前處理

準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.4000g置于微波消解罐中，用少量水潤(rùn)濕后，加入4ml硝酸、3ml氫氟酸、2ml鹽酸，按表1中微波消解程序消解。消解結(jié)束待消解液冷卻后再加入高氯酸1ml置于電子控溫電加熱器上趕酸，溫度控制140℃，蒸發(fā)至白煙冒盡，內(nèi)容物呈白色或淡黃色黏稠狀時(shí)，冷卻，加入1%硝酸溫?zé)崛芙饪扇苄詺堅(jiān)?，全量轉(zhuǎn)移至50ml比色管中，用1%硝酸溶液定容，放置澄清待測(cè)。

表1 微波消解程序

2 結(jié)果與討論

2.1 消解體系的選擇

經(jīng)試驗(yàn)，微波消解采用硝酸－氫氟酸－鹽酸體系，樣品的消解效果較好。取土壤樣品約0.4g，加入硝酸4ml、氫氟酸3ml、鹽酸2ml，消解耗時(shí)大約25min左右，冷卻、趕酸約需3h。而采用電熱板消解，共需加入硝酸20ml、氫氟酸5ml、高氯酸3ml，消解耗時(shí)超過(guò)10h。由此可見(jiàn)，采用微波法消解樣品，比傳統(tǒng)的電熱板法節(jié)約了試劑和時(shí)間。

在土壤測(cè)定過(guò)程中，酸對(duì)金屬和原子吸收光譜儀均有影響，必須在消解后，將剩余的酸趕走，大量的酸存在會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響試驗(yàn)效果，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.2 基體改進(jìn)劑的確定

加入基體改進(jìn)劑，可以消除測(cè)定干擾，提高灰化溫度和分析靈敏度。用于石墨爐原子吸收法測(cè)定的基體改進(jìn)劑有硝酸鈀、硝酸鎂、抗壞血酸、磷酸二氫銨等。采用上述基體改進(jìn)劑，對(duì)不同基體的土壤中鈷的測(cè)定，效果不夠理想。試驗(yàn)中，采用5g/L硝酸鈀溶液作為基體改進(jìn)劑，可有效地消除基體干擾，測(cè)定效果較佳。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

用1%硝酸配制成鈷濃度為10.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，再由儀器自動(dòng)稀釋配制成0.00、1.00、3.00、5.00、8.00、10.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列，按儀器條件測(cè)定吸光度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。全程序空白，標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品溶液注入石墨管，儀器采用硝酸鈀溶液作為基體改進(jìn)劑，實(shí)驗(yàn)測(cè)得鈷回歸方程Y=0.0584X+0.006，相關(guān)系數(shù)r=0.9993。

按照樣品分析的全部步驟，連續(xù)分析7個(gè)低濃度樣品，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.026μg/L。檢出限 MDL=S·t(n－1，0.99)，式中 t(n－1，0.99)為置信度99%、自由度為 n－1時(shí)的 t值 (t(6，0.99)=3.143)，S表示n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差［3］。計(jì)算得出鈷檢出限為0.082μg/L。當(dāng)稱取0.40g土壤樣品時(shí)，方法檢出限為0.01μg/g。

2.4 精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取ESS－1土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣0.40g于消解罐中，按1.3步驟消解樣品，在上述儀器分析條件下進(jìn)行樣品分析，重復(fù)進(jìn)樣6次，測(cè)得的土壤鈷濃度為14.7μg/g，在定值范圍內(nèi)，鈷的 RSD為8.94%，見(jiàn)表2。試驗(yàn)表明，該方法測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性比較好，符合精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)要求。

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取實(shí)際土壤樣品3份 (均為0.40g)，在上述條件下做加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 精密度試驗(yàn) (μg/g)

表3 加標(biāo)回收試驗(yàn)

3 結(jié)論

本方法采用微波消解土壤樣品，硝酸鈀作為基體改進(jìn)劑，石墨爐原子吸收法測(cè)定土壤中的鈷。與常規(guī)樣品電熱板消解土壤樣品方法相比，微波消解具有用酸量少、消解時(shí)間短、樣品污染小等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明本方法操作簡(jiǎn)便快捷，方法的精密度與準(zhǔn)確度較好，用酸量少，減輕了分析人員的工作強(qiáng)度，適合于土壤中痕量鈷的測(cè)定。

［1］本書編委會(huì)．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 (第4版)［M］北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002:341－344．

［2］劉玉蘭，李珊．環(huán)境土壤中痕量鈷測(cè)定方法的研究 ［J］．化工勞動(dòng)保護(hù):工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病分冊(cè)，1998，19(5):205－206．

［3］HJ168－2010，環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則 ［S］．