地表水中鎳的石墨爐－原子吸收分光光度法的研究

孫 倉，金福杰 (遼寧省環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)中心，遼寧沈陽110161)

鎳是銀白色金屬，具有磁性和良好的可塑性，能夠高度磨光和抗腐蝕，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于冶金、電鍍、電子、化學(xué)、蓄電池等行業(yè)。它是人體必需的微量元素，但體內(nèi)吸收過量可引起鎳中毒。鎳的常見測定方法有分光光度法、原子吸收光譜法、電化學(xué)分析法、流動注射法與相關(guān)分析技術(shù)的結(jié)合、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法/質(zhì)譜法等［1］。目前，由于石墨爐原子吸收法選擇性好、靈敏度高、檢出限低、操作簡便、成本相對較低等特點(diǎn)，在土壤、食品、生物、水質(zhì)等樣品中重金屬的檢測方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。蔡金敏等分別用石墨爐原子吸收法對全血和食品中的鎳進(jìn)行了測定［2－3］，劉星等分別對土壤中的鋁和化探樣品中的鎘進(jìn)行了分析［4－5］，蔣小鳳等分別對大氣降水、生活飲用水和大氣顆粒物中的鎳進(jìn)行了測定［6－8］。筆者對地表水中鎳的石墨爐－原子吸收分光光度法進(jìn)行了研究，并對相關(guān)試驗(yàn)條件進(jìn)行了探討和優(yōu)化，確定了相關(guān)條件和參數(shù)，建立了地表水中鎳的石墨爐－原子吸收分光光度法。

1 材料與方法

1.1 儀器 Zeenit700原子吸收分光光度計(jì);自動進(jìn)樣器;熱解涂層平臺石墨管;電熱板。

1.2 工作條件及儀器參數(shù) 波長232.0 nm，燈電流5.0 mA，光譜通帶0.2 nm，灰化溫度1 100℃保持5 s，原子化溫度2 300℃保持5 s，除殘溫度2 600℃。

1.3 試劑 1 000 mg/L鎳標(biāo)準(zhǔn)儲備液(國家鋼鐵材料測試中心);硝酸(優(yōu)級純，德國默克公司)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 將標(biāo)準(zhǔn)儲備液用0.2%硝酸逐級稀釋，配制成50.0 μg/L母液，由儀器自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 樣品測定 取50.0 ml適量水樣于100 ml三角瓶或聚四氟乙烯燒杯中，加入3 ml濃HNO3和3 ml H2O2，在可控溫電熱板上加熱消解，確保樣品不沸騰，蒸至1 ml左右。取下冷卻，加0.2%HNO3溶解殘?jiān)粲胁蝗艹恋響?yīng)通過定量濾紙過濾至50 ml容量瓶中，用0.2%HNO3定容至標(biāo)線，搖勻，待測。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸度的確定 考察了樣品不同酸度對吸光度的影響，配制了 0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、2.0% 硝酸的20.0 μg/L鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測定其吸光度。結(jié)果表明，未加酸樣品的吸光度明顯低于其他酸度樣品的吸光度，其他酸度樣品之間的吸光度差別不大，所以該試驗(yàn)選擇0.2%的硝酸濃度，結(jié)果見圖1。

2.2 光譜通帶對吸光度的影響 把20.0 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液分別在4 個光譜通帶(0.2、0.5、0.8、1.2 nm)下進(jìn)行測定。結(jié)果表明，在0.2 nm下測定的吸光度最大，靈敏度最高(圖2)。

2.3 基體改進(jìn)劑的確定 選擇4種基體改進(jìn)劑(硝酸鎂、硝酸鈀、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨)做比對試驗(yàn)。其濃度均為10 g/L，當(dāng)進(jìn)樣體積為20 μl時，加入體積為5 μl，經(jīng)比較，4 種基體改進(jìn)劑中，磷酸氫二銨的效果稍差，其他3種都可以將灰化溫度提升到1 300℃，但是背景相對變大，峰形也變差。由于不加基體改進(jìn)劑時的灰化溫度也能達(dá)到1 200℃，完全滿足試驗(yàn)所需要求，所以該試驗(yàn)選擇不加基體改進(jìn)劑。結(jié)果見圖3。

2.4 灰化溫度和灰化時間的確定 灰化的目的是蒸發(fā)去除共存的基體和局外組分，從而減輕基體干擾，降低背景吸收。在試驗(yàn)中保持原子化溫度2 300℃不變，改變灰化溫度和灰化時間，觀察吸光度的變化情況。結(jié)果表明，灰化溫度在1 100～1 200℃時吸光度最大且穩(wěn)定，到1 300℃時吸光度明顯下降，最后確定灰化溫度為1 100℃;其他條件固定，改變灰化時間，觀察吸光度的變化，當(dāng)保持時間為5 s時，吸光度最大，于是確定灰化時間為5 s(圖4)。

2.5 原子化溫度和原子化時間的確定 固定灰化溫度和灰化時間，改變原子化溫度(溫度范圍1 900～2 500℃)和原子化時間，觀察吸光度的變化情況。結(jié)果表明，隨著原子化溫度的升高，吸光度不斷升高，當(dāng)溫度升到2 300℃時，吸光度達(dá)到最大，即確定原子化溫度為2 300℃;其他條件固定，改變原子化時間，觀察吸光度的變化，當(dāng)保持時間為5 s時，吸光度最大，確定原子化時間為5 s(圖5)。

2.6 工作曲線線性范圍 試驗(yàn)對工作曲線的線性范圍進(jìn)行了測定，結(jié)果表明工作曲線在0～50 μg/L之間線性良好，相關(guān)系數(shù) r=0.999 8，回歸方程 y=0.003 9x+0.000 4(圖6)。

2.7 方法檢出限、精密度 重復(fù)7次空白試驗(yàn)，根據(jù)方法檢出限計(jì)算公式［9］:MDL=t(n－1，0.99)× S，其中，t(n－1，0.99)為自由度為n－1，置信度為99%時的t值，為3.143;S為7次重復(fù)測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，計(jì)算得出檢出限為0.95 μg/L;對兩份實(shí)際樣品分別進(jìn)行7次平行測定，RSD為2.05% ～2.57%(表1)。

表1 精密度的測定結(jié)果

2.8 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定 分別測定3種不同濃度的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，測定結(jié)果準(zhǔn)確，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果

2.9 加標(biāo)回收率的測定 對兩份試際樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，加標(biāo)量分別為10.0和20.0 μg/L。結(jié)果表明，回收率介于88.5% ～103.0%(表3)。

表3 加標(biāo)回收率的測定結(jié)果

3 結(jié)論

該研究建立了地表水中鎳的石墨爐－原子吸收分光光度法，探討和優(yōu)化了相關(guān)的試驗(yàn)條件及主要升溫程序。結(jié)果表明，在以0.2%硝酸為定容介質(zhì)、儀器狹縫寬度為0.2 nm、灰化溫度1 100℃保持5 s、原子化溫度2 300℃保持5 s的條件下進(jìn)行測定，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍為0～50 μg/L;方法檢出限為 0.95 μg/L;精密度為 2.05% ～2.57%;樣品加標(biāo)回收率為88.5% ～103.0%。該方法檢出限低、精密度與準(zhǔn)確度良好，適于清潔地表水中鎳的測定，值得推廣應(yīng)用。

［1］李茹，喬壯明，王平，等.痕量鎳分析的研究進(jìn)展［J］.冶金分析，2010，30(6):27 －36.

［2］蔡金敏，何俊濤，贠建培，等.石墨爐原子吸收分光光度法直接測定全血中鎳［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2010，20(5):1005－1006.

［3］樊津江.石墨爐原子吸收法快速測定食品中鋁和鎳［J］.河南科學(xué)，2008，26(1):35 －38.

［4］劉星，尤江峰，謝忠雷，等.石墨爐原子吸收光譜法測定土壤鋁的條件優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(2):404 －408.

［5］唐毅，徐玉蓉，歐陽義華，等.石墨爐原子吸收光譜法測化探樣品痕量鎘的改進(jìn)［J］.云南地質(zhì)，2009，28(3):322 －327.

［6］蔣曉鳳，趙一先.石墨爐原子吸收光譜法測定大氣降水中鎘鎳鉛［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2008，20(6):47－48.

［7］何健飛，雷霖，明劍輝.石墨爐原子吸收光譜法直接測定生活飲用水中鎳［J］.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2013，40(2):326 －327.

［8］劉仙娜，冷家峰，鄧保軍.石墨爐原子吸收分光光度法測定大氣顆粒物中的鎳［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2002，11(4):28 －29.

［9］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.HJ 168－2010，環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.