土壤中鉛測(cè)定前處理方法優(yōu)化

白小鳴　張慧　張大強(qiáng)

摘要[目的]優(yōu)化土壤中鉛測(cè)定前處理方法。[方法]采用微波消解-濕法相結(jié)合的方法對(duì)土壤樣品進(jìn)行消解處理，結(jié)合原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定土壤中鉛含量。通過(guò)對(duì)已知含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定及回收率、精密度等來(lái)確定土壤樣品前處理過(guò)程。[結(jié)果]樣品回收率為83.4%～98.8%，精密度為0.356%，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果經(jīng)t檢驗(yàn)，與國(guó)標(biāo)方法差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。[結(jié)論]該方法消解徹底、耗時(shí)短，測(cè)定結(jié)果能夠滿足試驗(yàn)要求，可用于測(cè)定土壤中的鉛含量。

關(guān)鍵詞土壤；鉛；前處理方法；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)X833文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2018）28-0176-02

Optimization of Pretreatment Methods for Determination of Lead in Soil

BAI Xiaoming，ZHANG Hui，ZHANG Daqiang et al（China Certification & Inspection Group Central Plains Agricultural Products & Food Testing（He Nan）Co.Ltd，Zhengzhou，Henan 450000）

Abstract[Objective] The research aimed to optimize the pretreatment method for lead determination in soil. [Method]The soil samples were digested by microwave digestionwet method.The lead content in soil was determined by atomic absorption spectrophotometer.The soil sample pretreatment process is determined by measuring the known content of the standard substance，recovery rate，precision，and the like.[Result]The sample recovery rate was 83.4%-98.8%，and the precision was 0.356%.The results of the standard samples were tested by t test，and there was no significant difference between the samples and the national standard method.[Conclusion]This method is complete and time-consuming，and the determination results can meet the test requirements and can be used to determine the lead content in soil.

Key wordsSoil；Lead；Pretreatment method；Optimize

鉛是一種重金屬元素，對(duì)人體危害主要表現(xiàn)在對(duì)多種組織、器官造成危害[1]，了解土壤中鉛的含量對(duì)于減少鉛污染、改善生活環(huán)境、提高人們的健康水平具有重要的意義[2]。目前，土壤中鉛含量測(cè)定采用的是GB/T 17141—1997，消解方法有鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸[3]、硝酸-氫氟酸-高氯酸分解法、王水-氫氟酸-高氯酸分解法、鹽酸-硝酸-高氯酸[4]等濕法消解和微波消解法[5]等。在實(shí)際操作中，濕法消解耗時(shí)長(zhǎng)、消耗試劑量大、溶樣不完全，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)果偏差等。

在科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，利用先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)土壤中鉛測(cè)定方法，提高土壤中鉛測(cè)定的精準(zhǔn)度、準(zhǔn)確性、有效性，對(duì)解決土壤污染問(wèn)題有很大幫助[6]。與傳統(tǒng)的濕法消解電熱板加熱相比，微波消解具有操作過(guò)程高效方便、無(wú)需重復(fù)加酸、消解徹底、分析結(jié)果精密度高、樣品污染少、試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的樣品處理方法[7]。對(duì)于微波消解方法，微波功率和時(shí)間選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致土樣消解不完全的情況出現(xiàn)。要獲得完全的消解必須對(duì)不同的樣品具體消解時(shí)間和功率進(jìn)行試驗(yàn)確定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[8]，筆者針對(duì)土壤樣品國(guó)標(biāo)中前處理及微波消解法的缺陷，對(duì)國(guó)標(biāo)方法加以改進(jìn)，采用微波消解-濕法消解相結(jié)合的方法進(jìn)行處理后測(cè)定土壤樣品。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)（AA-7000型，島津）；自動(dòng)進(jìn)樣器；鉛空心陰極燈；石墨管。

鹽酸（優(yōu)級(jí)純）、硝酸（優(yōu)級(jí)純）、氫氟酸（優(yōu)級(jí)純）、高氯酸（優(yōu)級(jí)純）、過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純）、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L，國(guó)家有色金屬及分析材料測(cè)試中心）、硝酸鈀溶液（10 g/L）；分析過(guò)程中全部用水均使用去離子水。

1.2儀器工作條件

1.2.1微波消解升溫程序。稱(chēng)取樣品0.2 g（精確至0.000 1 g）于微波消解罐中，加入5 mL硝酸、2 mL過(guò)氧化氫、1 mL氫氟酸，按照微波消解的操作步驟（表1）消解試樣。冷卻后取出，開(kāi)蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐放在趕酸裝置中，于100 ℃加熱30 min，用水定容至50 mL，混勻備用，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.2.2石墨爐原子吸收分光光度計(jì)工作參數(shù)。所用測(cè)定儀器型號(hào)為島津石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（AA-7000），光學(xué)參數(shù)為波長(zhǎng)283.3 nm，狹縫寬0.7 nm，燈電流10 mA；石墨爐升溫程序如表2所示。

1.3方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。

將鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為10 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)使用液，準(zhǔn)確移取鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 mL于50 mL容量瓶中，用0.2%硝酸稀釋定容。該標(biāo)準(zhǔn)溶液中含鉛0、10、20、50、100、150、200 μg/L。

1.3.2工作曲線的繪制。

按“1.2.2”儀器工作條件和“1.3.1”試驗(yàn)方法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)得的峰高對(duì)其質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸，得線性回歸方程y=0.001 680 7x+0.004 788 7，相關(guān)系數(shù)r=0.999 7。

1.3.3公式計(jì)算。土壤樣品中鉛含量的計(jì)算公式如下：

X=（c1-c0）×V×1 000m×1 000×1 000（1）

式中，X為樣品中鉛含量（mg/kg）；c1為測(cè)定樣液中鉛含量（ng/mL）；c0為空白樣液中鉛含量（ng/mL）；V為定容體積（mL）；m為稱(chēng)樣質(zhì)量（g）；1 000為換算系數(shù)。

1.4樣品預(yù)處理

1.4.1濕法消解。

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1～0.3 g（精確至0.000 1 g）土壤于聚四氟乙烯坩堝中，加少量水濕潤(rùn)后，加5 mL鹽酸，低溫預(yù)消解，當(dāng)蒸發(fā)至約3 mL時(shí)，取下稍冷，加入5 mL硝酸、4 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，加蓋后于電爐上中溫加熱3 h，然后開(kāi)蓋，繼續(xù)加熱除硅。當(dāng)加熱至冒濃厚白煙時(shí)，加蓋，使黑色有機(jī)碳化物分解，待坩堝上的黑色有機(jī)物消失后，開(kāi)蓋驅(qū)趕白煙并蒸發(fā)至內(nèi)容物呈黏稠狀時(shí)，取下稍冷，用水沖洗坩堝改內(nèi)壁，并加入1 mL硝酸溶解殘?jiān)?。然后將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中，用純水定容，搖勻備用。

在消解時(shí)，應(yīng)注意觀察，若消解不完全，可酌情加酸繼續(xù)消解，直到樣品消解完全。

1.4.2微波消解-濕法。

稱(chēng)取試樣0.1～0.3 g（精確到0.000 1 g），放入消解罐中，加入6 mL硝酸，在趕酸裝置中100 ℃進(jìn)行預(yù)消解30 min，取下稍冷，加入2 mL過(guò)氧化氫、2 mL 氫氟酸，用微波消解儀進(jìn)行微波消解，微波消解升溫程度參考表1。冷卻后打開(kāi)消解罐，置于趕酸裝置中，加入1 mL 鹽酸、1 mL 高氯酸，130 ℃加熱消解30 min后，趕酸，待冒白煙并蒸發(fā)至內(nèi)容物豆粒大小時(shí)，取下稍冷，用水沖洗消解管內(nèi)壁，并定容至50 mL，用純水定容，搖勻備用。

2結(jié)果與分析

2.12種消解方法結(jié)果的比較

2種方法消解出的樣品溶解，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，按公式（1）計(jì)算，結(jié)果如表3所示。兩組測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)t檢驗(yàn)，結(jié)果t=0.853，P>0.05，說(shuō)明2種方法間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

在消解過(guò)程中，濕法消解過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，且在消解過(guò)程中要反復(fù)加酸，才能樣品完全消解。而微波消解-濕法結(jié)合的方法，耗時(shí)較短，消解過(guò)程中不同反復(fù)加酸，樣品可完全消解。

2.2微波-濕法精密度試驗(yàn)

取已知鉛含量的土壤樣品分別進(jìn)行連續(xù)10次重復(fù)測(cè)定，計(jì)算結(jié)果的精密度。結(jié)果表明，該方法精密度RSD為0.356%，結(jié)果良好，符合分析要求。

2.3微波-濕法回收率試驗(yàn)

稱(chēng)取18組平行樣品，取9組樣品分別加入0.075、0.075、0.075、0.100、0.100、0.100、0.150、0.150、0.150 mL 10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)鉛工作液，按微波消解-濕法結(jié)合的前處理過(guò)程消解樣品，分別加入定容50 mL，按照公式（1）計(jì)算結(jié)果，計(jì)算每組樣品回收率，結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明，該方法樣品測(cè)定回收率為83.4%～98.8%，符合要求。

3結(jié)論

在處理土壤樣品時(shí)，由于土壤樣品復(fù)雜，難以消化，若消化不完全，需要重復(fù)加酸消解，這不僅會(huì)導(dǎo)致測(cè)定時(shí)間延長(zhǎng)、消解過(guò)程繁瑣，還會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的誤差。采用微波消解-濕法消解相結(jié)合的方法，避免重復(fù)加酸，可以使樣品一次性消解完全，大大縮短土壤樣品的消解時(shí)間，提高消解效率。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，該方法的回收率為83.4%～98.8%，精密度RSD為0.356%，標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果經(jīng)t檢驗(yàn)，與國(guó)標(biāo)方法差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可用于測(cè)定土壤中的鉛含量。

參考文獻(xiàn)

[1]

方亞敏，朱圓圓，茅建人.國(guó)標(biāo)測(cè)定土壤中鉛測(cè)定方法改進(jìn)的探討[J].廣東微量元素科學(xué)，2012，19（2）：55-59.

[2] 宋國(guó)輝，宋彥輝，范曉華.土壤中鉛的測(cè)定方法研究[J].中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué)，2013，12（2）：160-161，163.