自動(dòng)消解+石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛元素

段鋼

摘要：石墨爐原子吸收法是測量元素含量的一種常見方法，操作環(huán)節(jié)簡單，并且測定精確、分析速度快、節(jié)省人力，因此得到了廣泛的應(yīng)用。本文對土壤樣品檢測，建立了自動(dòng)消解-石墨爐原子消解體系的消解效果，最終選擇王水+氫氟酸體系對土壤樣品進(jìn)行消解。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)消解；石墨爐原子吸收法；土壤；鉛

前言

近年來，電子行業(yè)快速發(fā)展引起的鉛排放給周邊空氣和土壤環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，土壤中的鉛直接進(jìn)入人體的消化系統(tǒng)并可被人體胃腸道溶解出的部分稱為其生物可給性，現(xiàn)時(shí)有多種檢測技術(shù)，但是人們?nèi)栽诶^續(xù)尋找更快捷、更精確、更廉價(jià)而且能夠進(jìn)行連續(xù)檢，目前檢測土壤中鉛含量的國家標(biāo)準(zhǔn)方法是石墨爐原子吸收分光光度法，需要通過優(yōu)化試驗(yàn)條件，建立了自動(dòng)消解+石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛的方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

AA280Z原子吸收分光光度計(jì)（Varian，美國）；鉛空心陰極燈（Agilent，美國）；ML-203電子天平（Mettler Toledo，瑞士）；Milli-Q純水器（Millipore，法國）；ST60全自動(dòng)消解儀（北京普立泰科儀器有限公司，中國）。土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07405、GBW 07406、GBW 07407、GBW 07408；地球物理地球化學(xué)勘查研究所，中國），1000mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 04-1742—2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，中國）；優(yōu)級純硝酸（Sigma-Aldrich，美國）；優(yōu)級純氫氟酸（南京化學(xué)試劑有限公司，中國）；色譜純磷酸氫二銨（CNW，德國）；色譜純磷酸二氫銨（CNW，德國）；10 g/L硝酸鈀（Merck，德國）；98% 硫酸鈀（Sigma-Aldrich，美國）；分析純抗壞血酸（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，中國）；分析過程中用水均為去離子超純水，電導(dǎo)率為18.2MΩ·cm以上。？

1.2 樣品處理

準(zhǔn)確稱取經(jīng)風(fēng)干、研磨并過100目篩的土壤樣品0.200g，置于聚四氟乙烯消解管，將消解管置入全自動(dòng)消解儀中。消解程序設(shè)置為：加濃鹽酸 6.0mL→加濃硝酸2.0mL→振蕩3min→加熱至130°C→加熱130°C，60 min→加氫氟酸4.0mL→振蕩3min→加熱130°C，100min→加熱至160°C→加熱160°C，趕酸至剩余體積約1.0mL→冷卻→去離子水定容至 50.0mL，待測。試劑空白與樣品用同樣方法消解。？

1.3 方法優(yōu)化

采用王水（鹽酸和硝酸體積比為3∶1）、王水+氫氟酸、混酸（硝酸+ 鹽酸+氫氟酸+高氯酸）等三種消解體系對土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07405）進(jìn)行消解，比較 消解結(jié)果。分別采用磷酸二氫銨（20g/L）、磷酸氫二銨（20g/L）、硫酸鈀（500mg/L）+ 抗壞血酸（1000mg/L）、硝酸鈀（500mg/L）+ 抗壞血酸（1000mg/L）等不同基體改進(jìn)劑對4份土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鉛含量進(jìn)行測定，比較測定結(jié)果，確定最佳的基體改進(jìn)劑。并比較不同灰化溫度、積分規(guī)則下鉛含量的測定結(jié)果。

1.4 儀器工作條件

儀器測定參數(shù)：波長為283.3nm；狹縫為0.5nm；燈電流為5mA；測量模式為峰高積分；采用塞曼（Zeeman）扣背景技術(shù)；樣品體積為10μL；基體改進(jìn)劑體積為3μL。石墨爐升溫程序見表1。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

將鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用體積分?jǐn)?shù)為1%硝酸溶液逐級稀釋到50.0 μg/L，以1%硝酸溶液作為稀釋劑和空白，加入基體改進(jìn)劑磷酸二氫銨（20 g/L），利用儀器的自動(dòng)配制功能，配成質(zhì)量濃度（以下簡稱濃度）為5.0、10.0、20.0、30.0、50.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列。在設(shè)定的儀器工作條件下，樣品體積10.0μL，基體改進(jìn)劑3.0μL，注入石墨管中，用峰高法測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值，采用線性最小二乘法擬合，儀器分析軟件以濃度對吸光度自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果

2.1 方法優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 消解體系

實(shí)驗(yàn)表明，王水體系消解不完全，有明顯殘?jiān)恋?，回收率低；混酸體系需要重復(fù)消解過程，操作繁瑣，重現(xiàn)性較差；王水+氫氟酸體系消解效果最佳，消解液基本澄清，無需重復(fù)消解，樣品消解耗時(shí)短，測定結(jié)果穩(wěn)定，回收率好。因此，本試驗(yàn)選擇王水+氫氟酸體系對土壤樣品進(jìn)行消解。見表2。

2.1.2 基體改進(jìn)劑

與其他3種基體改進(jìn)劑相比，磷酸二氫銨（20g/L）的峰形良好，測定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，可作為最佳基體改進(jìn)劑。

2.1.3 灰化溫度

灰化溫度在700～900°C時(shí)，吸光值差別不大；低于700°C時(shí)，背景吸收峰較強(qiáng)，干擾嚴(yán)重；800°C時(shí)，背景干擾明顯下降，吸收增強(qiáng)；高于 900°C時(shí)，背景吸收峰減小，吸收也相應(yīng) 降低。因此，本試驗(yàn)將灰化溫度設(shè)定為800°C。

2.1.4 積分規(guī)則

在其他條件相同的情況下，峰高積分所得的鉛含量比峰面積積分要高，更接近標(biāo)準(zhǔn)值，且峰高積分的數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，重現(xiàn)性更好。因此，本試驗(yàn)以峰高積分計(jì)算土壤中的鉛含量為最佳積分規(guī)則。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

在優(yōu)化的儀器工作條件下，按試驗(yàn)方法分別測定鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。結(jié)果表明，鉛濃度在5.0～50.0μg/L范圍內(nèi)，該方法線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r=0.9994，回歸方程為A=0.00326×C+0.00357；同時(shí)，測定試樣空白11次，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，得鉛的最低檢出量為0.32μg/L，按取樣量0.2g，消解定容至50.0mL計(jì)，得方法檢出限為0.080mg/kg。

2.3 精密度與準(zhǔn)確度

在選定條件下，對同一份土壤樣品進(jìn)行高、中、低3個(gè)濃度的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)濃度水平各進(jìn)行 6 次重復(fù)測定，計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率，結(jié)果見表 3。結(jié)果表明 ：該方法的回收率為 92.4%～106.2%，精密度為2.46%～4.66%，精密度與準(zhǔn)確度均較為理想。

2.4 方法的應(yīng)用

在選定條件下，對4份土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測定，各樣品平行測定6次，計(jì)算均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。由表4可知，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度高，標(biāo)準(zhǔn)偏差小（精密度為1.41%～3.68%），平均測定值全部在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。4 份土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別為湖南黃土壤、廣東黃色紅壤、廣東磚紅壤和山西黃土壤，說明此方法適用于測定不同類型的土壤，具有較好的普適性。

表4 優(yōu)化方法測定不同土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的鉛含量（n=6）

3 討論

總而言之，世界各國土壤均出現(xiàn)不同程度的重金屬污染問題， 土壤中的鉛超標(biāo)不僅影響植物體的正常生長，而且通過食物鏈危害人類健康。使用石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛含量，處理操作簡單、快速、實(shí)用，充分發(fā)揮鉛的生物可給性研究方法的潛力，能更好地為控制土壤污染、保護(hù)人類的健康，推進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王長芹，張凱，鄧藝，杜卓群.微波消解-原子吸收光譜法測定土壤中的鉛和鎘[J].濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào).2015（02）

[2]曹芳紅，陳曉霞，丁錦春.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鉛和鎘[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2012，29（8）：498-500.endprint