石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定土壤中鉛和鎘

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014）

鉛和鎘屬于有毒重金屬范疇，其可以通過(guò)不同的渠道傳入人的體內(nèi)，當(dāng)在人體內(nèi)達(dá)到一定含量后，其就會(huì)對(duì)人的身體健康造成危害。而如果其沁入到土壤中，將會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都無(wú)法得到有效消除，延長(zhǎng)了其擴(kuò)散時(shí)間，成為傳播的主要源頭之一。

因此，使用通過(guò)對(duì)土壤中鉛和鎘的測(cè)定，能夠?qū)ΡＷo(hù)自然環(huán)境和居民身體健康發(fā)揮重要的作用。

現(xiàn)階段，測(cè)定土壤中鉛和隔的方法主要有三種，第一種是石墨爐原子吸收光譜法、第二種是等離子發(fā)射光譜法、第三種是示波極譜法，因此，為了提高石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定土壤中鉛和鎘的準(zhǔn)確性和靈敏性，文章結(jié)合實(shí)際工作情況與實(shí)驗(yàn)，對(duì)其方法進(jìn)行了具體的分析[1]。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）儀器選擇和試劑調(diào)制。通常情況下，使用石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行土壤中鉛和鎘測(cè)定要運(yùn)用到吸收分光光度計(jì)、熱解涂層石墨管、鉛和鎘空心陰極燈、氯化肥、鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液、微博消解儀、硝酸和鹽酸，其中吸收分光光度計(jì)使用的是TAS—990型號(hào)、微波消解儀使用的是MARS 5型號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)溶液的規(guī)格為每升500毫克。另外，還需要使用到含有鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品：其規(guī)格條件為ESS—1，鉛的標(biāo)準(zhǔn)含量值為每克23.6±1.2微克、鎘的標(biāo)準(zhǔn)含量值為每克0.083±0.011微克；并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的所有水都為超純水。

試劑調(diào)制主要針對(duì)基體改進(jìn)劑，其配制內(nèi)容為將每升含量為5克的氯化肥溶液與濃度為5%的硝酸溶液通過(guò)低溫加熱的方式，溶解成氯化肥。

（2）儀器使用環(huán)境和條件調(diào)整。鉛波長(zhǎng)要控制在283.3納米，陰極燈的電流要控制在5.0mA；鎘波長(zhǎng)控制在228.8納米，陰極燈的電流控制在5.0mA；其中應(yīng)用到的石墨管材質(zhì)要為熱解涂層管；載氣要為高純度的氬氣；樣品進(jìn)樣量與基體改進(jìn)劑的比例為4:1,測(cè)量方式為峰面積。

石墨爐在升溫過(guò)程中應(yīng)按照以下程序進(jìn)行：首先在干燥情況下，溫度要控制在120℃，保持時(shí)間為30s；接下來(lái)在灰化情況下，溫度控制在750℃，保持時(shí)間為20s；進(jìn)入到原子化情況下，溫度應(yīng)控制在1700℃，保持時(shí)間為5s；在消除情況下，溫度應(yīng)控制在2300℃，保持時(shí)間為3s；在整個(gè)過(guò)程中如果氬氣的流量達(dá)到了每分鐘300mL，那么原子化情況下則會(huì)出現(xiàn)停氣情況。

（3）測(cè)定器前樣品處理。按照我國(guó)出臺(tái)的測(cè)定規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行采集、保存，并做好處理以備實(shí)驗(yàn)使用。將0.3g的標(biāo)準(zhǔn)樣品土壤放入到消解罐中，加入微量的潤(rùn)濕，再加入鹽酸3毫升、硝酸5毫升，加入完畢后立即擰緊消解罐。然后將其放入微波消解儀中，前25min內(nèi)，溫度要逐漸晉升到180℃，并在此溫度保持5min后消解完畢；然后將消解罐放入室溫條件下進(jìn)行冷卻，并進(jìn)行瓶體容量調(diào)整，將其換入到50ml的溶解罐中，再用超純進(jìn)行定容，定容后搖晃均勻等待測(cè)定。其中在樣品測(cè)定過(guò)程中要進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)所用土壤替換成試劑水進(jìn)行。

（4）標(biāo)準(zhǔn)使用溶液配制和樣品中重金屬測(cè)定。將含量為5%的硝酸加入到鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，通過(guò)反應(yīng)將鉛和鎘溶液分別稀釋成濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再將5微升和10微升的基體改進(jìn)劑與標(biāo)準(zhǔn)溶液在儀器條件下進(jìn)行具體的分析，吸光值調(diào)制在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)下的濃度繪制曲線上。通過(guò)觀察和分析發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系較好，能夠通過(guò)回歸方程計(jì)算出鉛和鎘的系數(shù)，其中鉛的系數(shù)為0.9993、鎘的系數(shù)為0.9995。根據(jù)具體的分析條件進(jìn)行儀器參數(shù)調(diào)整，然后依次進(jìn)行樣品測(cè)定和空白樣品測(cè)定，將兩次測(cè)定的結(jié)果與吸光度值進(jìn)行協(xié)調(diào)，減掉其中空白吸光度值，再與校準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)應(yīng)，計(jì)算鉛和鎘的濃度，這樣既可以測(cè)試出在標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中鉛和鎘的濃度和含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)討論

首先，需要利用微博消解儀進(jìn)行測(cè)定土壤樣品消解，強(qiáng)化測(cè)定過(guò)程中酸的氧化功能，避免在測(cè)定過(guò)程中進(jìn)入雜質(zhì)。

而且通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以分析出，及時(shí)在消解體系中使用硝酸和鹽酸也必須要做好測(cè)定前處理，這樣才能獲得好的消解效果，否則樣品中會(huì)有殘?jiān)媪?。所以，使用微波消解法能夠降低酸的使用量，消解時(shí)間較短，避免了復(fù)雜的操作過(guò)程，提高了測(cè)定的效率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，消解過(guò)程溫度在180℃以上，樣品可以完全消解，而且測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性較好。

其次，由于土壤中含有礦物質(zhì)元素，所以在進(jìn)行測(cè)定過(guò)程中要排除基體干擾，這就需要選擇合適的基體改進(jìn)劑進(jìn)行排除，所以，在多年工作經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，本次實(shí)驗(yàn)主要使用了五種原料作為的基體改進(jìn)劑，分別為：磷酸二氫銨、硝酸鑭、硝酸鎂、氯化肥、硝酸鋁溶液，測(cè)定結(jié)果顯示，這五種原料在增敏效果上存在差異，但使用氯化肥時(shí)能夠使測(cè)定的準(zhǔn)確性和靈敏度達(dá)到最佳，所以本次實(shí)驗(yàn)的基體改進(jìn)劑為濃度在每升5克的氯化肥溶液。

再次，根據(jù)分析樣品的步驟，需要對(duì)調(diào)制出的所有系列的鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液進(jìn)行分析，并計(jì)算出其在結(jié)果上存在的偏差，再根據(jù)公式計(jì)算出鉛和鎘的檢出限，最后能夠確定其中鉛和鎘的最低檢出濃度。本次計(jì)算過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)溶液的偏差為每升0.025微克和0.291微克，根據(jù)MDL=S×t（n-1,0.99）公式，計(jì)算其中t的值，由于本次實(shí)驗(yàn)共有7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以n為7，t=3.143，計(jì)算出的鉛和鎘的檢出限分別為每升0.9微克與0.08微克。在樣品質(zhì)量為0.3克、定容標(biāo)準(zhǔn)為50毫升時(shí)，鉛的最低檢出濃度為每克0.15微克、鎘的最低檢出濃度為每克0.013微克。

最后，要對(duì)詞中方法的準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收率進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)此種方法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其中配置的7中標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)構(gòu)均在標(biāo)準(zhǔn)的定值范圍內(nèi)，而且偏差也控制在了2%的范圍內(nèi)，表明此次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率較高，精準(zhǔn)度也較好。

加標(biāo)回收率檢測(cè)過(guò)程中要選擇8種不同地點(diǎn)的土壤作為樣品，選定后兩進(jìn)行分組，分組后按照上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行消解，消解過(guò)后回收到實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定加標(biāo)回收率的范圍，本次實(shí)現(xiàn)加標(biāo)回收率在93%至104%范圍內(nèi)，具體的結(jié)果如表1和表2所示。

表1 鉛加標(biāo)后的回收結(jié)果

表2 鎘加標(biāo)后的回收結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)石墨爐原子吸收光譜法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了分析，從中探討了方法的最佳使用條件以及實(shí)驗(yàn)的最佳設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)其具有靈敏度高、準(zhǔn)確率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)；并且對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論，以便這種方法能在日后得到廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮更大的價(jià)值和作用。

[1]韋必帽，黃堅(jiān)鋒.兩種基體改進(jìn)劑在石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定土壤重金屬鎘中的研究[J].綠色科技,2017,23(2):50-51,56.