連續(xù)光源原子吸收光譜法測定土壤中的有效硫含量

連續(xù)光源原子吸收光譜法測定土壤中的有效硫含量

李優(yōu)琴1，2，呂 康1，2，陳小龍1，2

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品質(zhì)量安全與檢測研究所，江蘇南京 210014；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210014)

摘要[目的] 為了建立連續(xù)光源原子吸收光譜法測定土壤中有效硫的方法。[方法] 采用連續(xù)光源原子吸收光譜法，在富燃乙炔-空氣火焰條件下，通過測定CS雙原子分子吸收，確定土壤提取液中有效硫的含量,研究優(yōu)化試驗(yàn)條件。[結(jié)果] 在CS 258.056 nm時(shí)測定硫元素的檢出限為3.97 mg/L，定量限為14.8 mg/L，CS分子吸收具有較寬的線性范圍，方法在試驗(yàn)濃度范圍(0～500 mg/L)內(nèi)獲得良好的線性。對土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中有效硫元素含量的測定結(jié)果均在其不確定度范圍內(nèi)。[結(jié)論] 連續(xù)光源原子吸收光譜法是一種測定土壤中有效硫元素含量的簡便、快速、準(zhǔn)確的方法。

關(guān)鍵詞連續(xù)光源；有效硫；土壤

中圖分類號S153.6

基金項(xiàng)目江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目[CX(14)2096]。

作者簡介李優(yōu)琴(1963- )，女，浙江黃巖人，副研究員，從事農(nóng)產(chǎn)品及產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量安全檢測與控制技術(shù)研究。

收稿日期2015-06-05

DeterminationofAvailableSulfurinSoilbyContinuum-sourceAtomicAbsorptionSpectrometry

LIYou-qin1,2,LVKang1,2,CHENXiao-long1,2(1.InstituteofFoodSafetyResearchandInspection，JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing，Jiangsu210014; 2.KeyLaboratoryofControlTechnologyandStandardforAgro-productSafetyandQuality,MinistryofAgriculture,P.R.China,Nanjing,Jiangsu210014)

Abstract[Objective] The research aimed to establish a method for the determination of available sulfur in soil. [Method] The concentration of available sulfur in soil was determined by continuum-source atomic absorption spectrometry based on the absorption of CS diatomic molecule formed in fuel-rich air and ethyne flame. The instrumental conditions were optimized. [Result] The detection limit of sulfur was 3.97 mg/L, and the limit of quantification was 14.8 mg/L in CS 258.056 nm. CS molecular absorption has a wide linear range. This method had good linearity within the tested concentration scope (0-500 mg/L).The concentration of available sulfur in certified soil reference material was determined, and the results met the required accuracy and precision. [Conclusion] Continuum-source atomic absorption spectrometry was proved to be an easy, rapid and accurate method for available sulfur determination in soil.

KeywordsContinum-source；Availablesulfur；Soil

連續(xù)光源原子吸收光譜法是一種新技術(shù)。它不僅使用原子吸收技術(shù)，而且利用某些雙原子分子如PO、CS和InCl吸收技術(shù)[7-9]。連續(xù)光源原子吸收光譜儀采用高強(qiáng)度短弧氙燈、中階梯光柵和棱鏡組成的雙單色器分光系統(tǒng)以及線陣CCD檢測器，高壓短弧氙燈能量高，其輻射波長范圍為189～900nm，不僅覆蓋元素周期表中可用原子吸收測定元素的譜線，而且可以選擇波長范圍內(nèi)的任意波長，雙單色器分光系統(tǒng)能對譜線進(jìn)行有效分離達(dá)到較高的光譜分辨率，因此使儀器測定一些分子吸收(Cl、P、S等)成為可能。筆者采用乙炔空氣火焰連續(xù)光源原子吸收光譜儀研究了土壤中有效硫的測定方法。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1主要儀器。contrAA300連續(xù)光源原子吸收光譜儀(德國耶拿分析儀器股份公司)；ZWY-240恒溫振蕩器(上海智城分析儀器制造有限公司)。

1.1.2 主要試劑。2.04gCa(H2PO4)2·H2O溶于1 L 2.00 mol/L乙酸溶液中，得到磷酸二氫鈣-乙酸浸提液。1.50 g CaCl2溶于水，稀釋至1 L，得到氯化鈣浸提液。稱取0.412 2 g硫酸銨(G.R.)溶于水，定容至100 ml，得到硫標(biāo)準(zhǔn)儲備液(1 000 mg/L)。土壤有效態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW07416a；GBW07417a(地球物理地球化學(xué)勘查研究所)。試驗(yàn)用水均為二級水。

1.2方法

1.2.1樣品前處理。對于土壤有效態(tài)硫提取，酸性土壤用磷酸二氫鈣浸提液浸提，中性和石灰性土壤用氯化鈣浸提液。土壤風(fēng)干后研磨，過2mm孔徑篩，水土比采用5∶1，置塑料瓶或離心管中，在20～25 ℃下振蕩提取1h，過濾或離心，濾液或上清液待測。

1.2.2測定。在儀器條件優(yōu)化調(diào)整后，在乙炔流量為120L/h、燃燒頭高度為8mm、燃燒頭角度為0、CS吸收譜線波長為258.056nm的條件下依次測定空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品溶液中硫含量。

2結(jié)果與分析

2.1測試吸收譜線的選擇連續(xù)光源原子吸收光譜法的基本原理和銳線光源原子吸收光譜法的測定一樣，都是基于基態(tài)被分析原子對初級輻射的吸收，吸光度信號的測定等同于被分析樣品中各自元素濃度的測定。原子吸收譜線是輪廓窄的線狀譜線；分子吸收譜線一般呈帶狀，不適合用原子吸收光譜測定，但有些元素的分子吸收譜線如在CS分子吸收譜線中，部分吸收譜線輪廓很窄，與原子吸收譜線輪廓相似，可以用其進(jìn)行硫含量的測定。

在富燃的乙炔-空氣火焰中S可形成CS雙原子分子，在258nm左右產(chǎn)生CS分子吸收譜帶，在CS分子280nm左右的連續(xù)譜帶中存在一些半峰寬較窄的譜線。選擇CS吸收譜線中有代表性的譜線257.593、257.959、258.056nm進(jìn)行試驗(yàn)，最終選擇連續(xù)光源原子吸收光譜儀測硫的最適宜CS吸收譜線為258.056nm。在高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜儀中，使用低噪聲、紫外靈敏的半導(dǎo)體檢測器(CCD線陣檢測器)。它不僅能檢測分析譜線的強(qiáng)度，而且能檢測臨近的譜線，這樣在分析譜線周圍至多1nm的光譜區(qū)域內(nèi)可同時(shí)檢測且達(dá)到高分辨率。在CS吸收譜線周邊有釫W258.049nm和銪Eu258.062nm譜線，在不產(chǎn)生干擾的情況下，盡可能選擇大的像素以提高靈敏度。試驗(yàn)最終選擇7像數(shù)。

2.2儀器條件的優(yōu)化

2.2.1火焰條件。乙炔-空氣比例是產(chǎn)生CS光譜的關(guān)鍵條件。CS的分子吸收僅產(chǎn)生于富燃的乙炔-空氣火焰中，固定燃燒頭高度7mm，調(diào)節(jié)乙炔流量90、100、110、115、120L/h，測試標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，獲得最適乙炔∶空氣比例為120∶470。

2.2.2燃燒頭高度。在優(yōu)化了的富燃火焰中，調(diào)節(jié)燃燒頭的高度，分別為6、7、8、9、10mm，測試標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。在燃燒頭高度為8mm時(shí)，吸光度最高。試驗(yàn)最終選擇乙炔流量120L/h，燃燒頭高度8mm，CS吸收譜線波長258.056nm。

2.3線性范圍和檢出限配制S標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，濃度分別為0、10、20、50、80、100、150、200、500mg/L，獲得較好的線性，表明CS分子吸收具有較寬的線性范圍，回歸方程為y=-0.000 218+0.000 047 3x(r=0.999 7)。用空白進(jìn)行11次重復(fù)測定，獲得S元素的檢出限為3.97mg/L，定量限為14.8mg/L。

2.4準(zhǔn)確度和精密度 采用試驗(yàn)方法測定土壤有效態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07416a；GBW07417a中有效硫含量。由表1可知，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值均在定值范圍內(nèi)，多次測定的RSD均小于1.5%，測試穩(wěn)定性好。

表1　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有效硫含量測定結(jié)果

3結(jié)論

在土壤中的有效硫經(jīng)提取劑提取后，利用連續(xù)光源原子吸收光譜儀在富燃乙炔/空氣火焰中形成的CS雙原子分子的某些吸收譜線，測定硫的含量，獲得一種相對簡單、方便的土壤有效硫含量測定方法。

參考文獻(xiàn)

[1]SCHUGE．SulfurnutritionalstatusofEuropeancropsandconsequencesforagrie[J]．SulfurinAgrie，1991，15：7-12.

[2]曹志洪.中國農(nóng)業(yè)與環(huán)境中的硫[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[3]田有國，辛景樹，任意，等.中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．土壤檢測 第14部分：土壤有效硫的測定：NY/T1121.4-2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

[4]張萬儒，楊光瀅，屠星南，等.中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：森林土壤有效硫的測定：LY/T1265-1999[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

[5]曲明華，朱磊，倪張林.比濁法測定土壤中的有效硫[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2011，28(4)：1845-1848.

[6]倪張林，湯富彬，屈明華，等.火焰原子吸收光譜法間接測定土壤中有效硫[J].土壤通報(bào)，2012，43(5)：1136-1138.

[7]WELZB，BECHER-ROSSH，F(xiàn)LOREKS，etal.High-resolutioncontinuumsourceAAS[M].Weinheim：Wiley-VCH，2005.

[8]汪雨，李家熙.高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜法測定植物中的硫[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009，29(5)：1418-1421.

[9]汪雨，任敏，陳舜綜.高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜法測定煤中硫[J].冶金分析，2011，31(8)：12-16.