微波消解原子分光光度法測定土壤中鋅含量消解液的篩選

耿昭克

(青海省水文水資源勘測局，青海西寧 810000)

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微波消解原子分光光度法測定土壤中鋅含量消解液的篩選

耿昭克

(青海省水文水資源勘測局，青海西寧 810000)

[目的]篩選微波消解原子分光光度法測定土壤中鋅含量的最優(yōu)消解液。[方法]采用微波消解原子分光光度法測定土壤中鋅含量，分別用鹽酸+硝酸+氫氟酸、鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液，對土壤樣品進行微波消解，通過對比分析試驗，優(yōu)化合適的消解液。[結(jié)果]微波消解原子分光光度法測定土壤鋅含量過程中，采用鹽酸+硝酸+氫氟酸消解液，消解較為完全，但是吸光度異常、無規(guī)律偏高，導致試驗失敗；鹽酸+硝酸+雙氧水消解液，能溶解土壤中大部分鋅元素，滿足分析要求。[結(jié)論]采用鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液測定土壤鋅含量滿足分析精度要求。

微波消解；原子分光光度法；土壤；鋅；消解液

農(nóng)田土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要載體，也是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。鋅是農(nóng)作物生長所必需的微量元素，對植物的生長和光合作用有重要作用。然而，鋅作為一種重金屬，其含量的高低，不但會影響植物生長和光合作用，還與食品質(zhì)量與安全密切相關(guān)。因此，監(jiān)測土壤中鋅含量對食品安全、土壤生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義?；鹧嬖游辗止夤舛确z測重金屬具有操作簡便、反應靈敏、結(jié)果準確、降低操作人員勞動強度等優(yōu)點,目前廣泛應用于冶金、地質(zhì)、采礦、石油、輕工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品及環(huán)境監(jiān)測等方面的常量及微痕量元素分析中。近年來，微波消解法以加熱快、消解能力強、消耗溶劑少、消解時間短等優(yōu)點，在土壤成分分析、植物營養(yǎng)檢測、食品分析及科研教學等領(lǐng)域應用廣泛。目前常用的消解方法有濕法、干灰化法和微波消解3種。GB/T 17138—1997[1]使用的方法是濕法消解，主要用于測定土壤中Cu、Zn等重金屬元素含量。濕式消解法采用硝酸+氫氟酸+高氯酸的溶劑組合對土壤樣品進行消解，存在酸消耗量大、消解時間長、試樣容易污染、消解程度不易掌握等缺點，且由于高氯酸與有機物接觸易發(fā)生爆炸，在微波消解法中禁止使用高氯酸，一般推薦采用氫氟酸或雙氧水代替。潘本鋒等[2]研究表明，鋅含量檢測過程中，采用氫氟酸作為消解液，會對空白和樣品的測定結(jié)果產(chǎn)生正干擾，導致檢測失敗。筆者采用微波消解原子分光光度法檢測土壤中的鋅含量，分別用鹽酸+硝酸+氫氟酸、鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液對土壤樣品進行微波消解，優(yōu)化選擇消解液，旨在為提高土壤中鋅含量檢測的成功率和精確度提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑儀器：原子吸收分光光度計(A3 AFG-12型，北京普析通用儀器有限責任公司)、微波消解儀(MARS5，CEM公司)、分析天平、鋅空心陰極燈、空氣壓縮機。試劑：鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫氟酸(均為優(yōu)級純)；GSS-13土壤標準物質(zhì)、鋅標準溶液(500 μg/mL)、超純水、氬氣、乙炔(純度≥99.99%)。玻璃器皿：移液管、燒杯、容量瓶等實驗室常規(guī)玻璃儀器洗凈備用。0.2%硝酸：取2 mL硝酸至1 000 mL容量瓶，用超純水定容后轉(zhuǎn)移至細口瓶保存?zhèn)溆谩?0 μg/mL鋅標準溶液：取10 mL鋅標準溶液(500 μg/mL)至500 mL容量瓶，用0.2%硝酸定容。

1.2儀器工作條件根據(jù)儀器使用經(jīng)驗，優(yōu)化原子吸收分光光度計火焰測量條件：波長213.8 nm,燈電流1.3 mA,狹縫0.7 nm,負高壓230.5 V,空氣流量17.0 L/min,乙炔流量2.0 L/min。

1.3土壤樣品用分析天平稱取A、B 2組各4份GSS-13土壤標準物，每份試樣為0.10～0.15 g，分別標記為A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4，放入50 mL消解罐(PFA材質(zhì))中。A、B 2組試樣質(zhì)量：A1、A2、A3、A4的質(zhì)量分別為0.121 1、0.134 8、0.115 7、0.126 6 g,B1、B2、B3、B4的質(zhì)量分別為0.123 1、0.115 3、0.136 5、0.128 8 g。

1.4試驗方法

1.4.1測定方法。土壤中鋅含量采用GB/T17138—1997方法檢測，土樣消解方法：稱取0．10～0.15 g土壤樣品，采用微波消解法對土壤試樣進行消解，分別以鹽酸+硝酸+氫氟酸、鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液，消解后定容于50 mL容量瓶中，以火焰原子吸收光譜法測定土壤樣品消解液中的鋅含量。

土壤中鋅含量的計算公式：w=(c0×v)/m

(1)

式中,w為土壤樣品中鋅含量，μg/g；c0為樣品消解溶液中鋅含量，μg/mL；v為樣品消解溶液定容后的體積，mL；m為土壤樣品質(zhì)量，g。

1.4.2微波消解。將稱取的土樣分別用3 mL水潤濕后，2組分別加空白樣A0和B0做全程序空白試驗，A組加入3.0 mL HCl+6.0 mL HNO3+3.0 mL HF，B組加入3.0 mL HCl+6.0 mL HNO3+3.0 mL H2O2，加蓋，在微波消解儀上進行如下消解程序：1 200 W 4 min到100 ℃，保持5 min；1 200 W 4 min到160 ℃，保持5 min；1 200 W 4 min到210 ℃，保持15 min。

消解程序完畢，待消解室冷卻，取出消解罐可見，A組土壤樣品消解溶液無固體殘渣，呈黃色透明，消解較完全。B組土壤樣品消解溶液有少量顆粒狀晶體殘渣，呈土黃色微濁，消解不完全。

1.4.3趕酸。將消解溶液轉(zhuǎn)移至50 mL燒杯中用蒸餾水洗滌消解罐2～3遍倒入燒杯，將燒杯置于電熱板上進行趕酸，至試液為1～2 mL，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，加超純水定容至標線，靜置20～30 min后測定吸光度。

1.5校準曲線的繪制分別轉(zhuǎn)移0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL鋅標準溶液(10 μg/mL)到100 mL容量瓶，用0.2%硝酸定容，靜置5～10 min后測定吸光度。測定標準液濃度系列吸光度見表1。

表1　校準曲線繪制條件

用標準系列濃度和吸光度繪制標準曲線如下：

y=0.585 3x+0.014 5

(2)

式中，x為樣品吸光度；y為試液濃度，μg/mL。相關(guān)系數(shù)(R2)為0.998 3，斜率為0.585 3，截距為0.014 5(圖1)。

圖1　校準曲線Fig. 1　Calibration curve

2　結(jié)果與分析

對2組樣品試液進行檢測，將吸光度度帶入(2)式計算鋅濃度，將試液鋅濃度帶入(1)式計算土壤試樣鋅含量。測定結(jié)果表明，樣品試液A0為0.781，4個土壤試液的吸光度為0.815～1.416，樣品吸光度不平行；樣品試液空白和土壤試液吸光度均超出測定標準曲線的上限，無法計算鋅含量，試驗失敗。

由表2可知，A0為0.009，4個土壤試液的吸光度較平行，為0.099～0.120,均在標準曲線范圍內(nèi)；計算得到鋅含量為62.5～67.8 μg/g，均在土壤試樣鋅標準值[(65±3)μg/g]范圍內(nèi)，滿足標準物質(zhì)的檢測精度要求。

表2　B組鋅含量測定結(jié)果

由此可見：①采用鹽酸+硝酸+氫氟酸作為消解液，消解土壤較為完全，但是檢測所得吸光度異常，無規(guī)律偏高，導致試驗失敗，這可能由于試驗過程中氫氟酸會腐蝕溶解接觸到的玻璃器皿(一般儀器玻璃中ZnO 含量達1.7%[3])對試驗產(chǎn)生正干擾所致。②采用鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液，土壤消解有微量結(jié)晶殘渣，但是鋅含量均在土樣標準值范圍之內(nèi)，說明采用鹽酸+硝酸+雙氧水作為消解液，能溶解土壤中的大部分鋅元素，滿足分析精度要求。

3　結(jié)論

經(jīng)試驗對比分析，采用微波消解火焰原子分光光度法檢測土壤中鋅時，采用鹽酸+硝酸+氫氟酸作為消解液，氫氟酸會對試驗產(chǎn)生正干擾，導致試驗失?。徊捎名}酸+硝酸+雙氧水作為消解液，能得到較為準確的鋅含量，可以有效提高檢測效率。

[1] 中國環(huán)境監(jiān)測總站.土壤質(zhì)量銅、鋅的測定 火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17138—1997[S].北京：中國環(huán)境監(jiān)測總站，1998.

[2] 潘本鋒，董建國，趙軍，等.原子吸收法測定土壤中鋅在樣品消解階段使用氫氟酸的注意事項[J].大眾科技,2007(7):94-95.

[3] 劉珍．化驗員讀本：上冊[M].4版．北京：化學工業(yè)出版社 ，2004：1-2.

Selection of Digestion Solution for Determining Zn in Soil by Microwave Digestion-FAAS

GENG Zhao-ke

(Qinghai Province Hydrology and Water Resources Survey Burean, Xining, Qinghai 810000)

[Objective] To select the optimal digestion solution for determining Zn in soil by microwave digestion - FAAS. [Methods] microwave digestion - FAAS was applied. Hydrochloric acid + nitric acid + hydrofluoric acid and hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution were taken as digestion solution separately. And comparative analysis experiment was carried. [Results] In the process of determining Zn in soil by microwave digestion - FAAS, the digestion was complete when using hydrochloric acid + nitric acid + hydrofluoric acid as digestion solution, but the absorbance was abnormal and irregularity was high, leading to failure of the experiment; hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution as the digestion solution could dissolve most Zn element in soil and satisfy the analysis requirement. [Conclusion] Taking hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution as the digestion solution meets requirement of analysis precision in determining the soil Zn content.

Microwave digestion, FAAS, Soil, Zn, Digestion solution

耿昭克(1982- ),男，云南昭通人，工程師，從事水環(huán)境檢測與評價、水文水資源管理研究。

2016-05-23

S 158.4

A

0517-6611(2016)19-156-02