石墨爐原子吸收法測定土壤中的種金屬元素

母 章，鄭 鑫

（新疆地礦局物化探大隊，新疆 昌吉 831100）

在分析測定土壤重金屬含量過程當中，如何科學合理的做好樣品前處理工作，并有效消除分析過程當中的干擾因素，對于分析結果有著十分重要的影響，在對樣品開展前處理過程當中，過去常常應用電熱板消解法進行消解，然而這種方法加熱過程當中屬于敞開式間接加熱，有著很長的消解周期，而且需要大量的能量損耗，在實際應用方面量也非常大，另外，造成待測元素出現(xiàn)污染或者損失情況，影響分析測試工作的順利開展，降低測定結果的精準性。而樣品消解過程當中，運用密閉微波消解技術，上述問題能夠得到更好的解決，由于微波輻射產(chǎn)生的內(nèi)加熱以及吸收極化作用，可以產(chǎn)生非常大的壓力和溫度，可以大大加快消解速度，控制和減少試劑應用量，同時，樣品消解過程當中是處于密閉的消解罐中進行消解，這也大幅減少了測定樣品元素遭受污染或者損失的情況發(fā)生。在土壤元素分析測定過程當中，密閉微波消解法有著非常多的應用報道，具體應用過程當中，都存在樣品消解完成之后再進行趕酸、定容與測定。如史嘯勇等在測定土壤當中Cu、Zn、Pb、Cd等元素過程當中，對比分析趕酸和不趕酸的結果，通過相應的試驗認為，在測定土壤金屬元素過程當中，樣品消解后，不進行趕酸，造成的結果偏低。EPA3052方法應用過程當中也建議進行趕酸。

下文結合實踐主要對測定土壤當中金屬元素時，運用微波消解土壤樣品而不進行趕酸直接開展土壤樣品金屬元素測定方法進行探討，通過試驗發(fā)現(xiàn)這一方法，在結果分析方面效果較好，取得可靠的結果，具有很好的重復性，對于土壤樣品金屬元素例行分析和研究具有重要的參考作用。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

選用意大利Milestone公司生產(chǎn)的微波消解爐(ETHOS MPR-600型) 與北京東西電子技術研究所生產(chǎn)的原子吸收分光光度計(AA7003型)。采用的元素標準物質(zhì)均屬于國家標準溶液，為1000ug／mL濃度范圍，HF以及HNO3均為優(yōu)級純；超純水是是試驗用水為18Mn·cm以上的電阻率。

1.2 實驗方法

（1）微波消解法。將0.2g土壤樣品利用電子天平精確稱?。ǚQ取0.3gESS系列樣品），在消解罐中放置，將HNO3與LHF分別運用移液槍進行9ml于4ml移取，加入其中均勻的進行振搖，蓋上蓋子進行密封，在微波爐當中放置，于5.5min之內(nèi)將溫度上升到185℃，并持續(xù)進行10min，之后進行通風，使樣品不斷冷卻達到使溫水瓶，利用聚乙烯容量瓶（50ml）進行盛取，定容時運用2%HNO3來完成，達到相應刻度，之后進行測定。

（2）儀器分析條件。與國家有關標準和儀器說明書充分結合開展元素儀器分析。測定Pb（高含量）（Gss-5，Gss-6）過程當中，運用火焰法，獲得的結果更加的精準。測定Ni和Cr在土壤當中含量時，未根據(jù)國家有關標準當中火焰法的應用進行測定，而是運用石墨爐法對稀釋后的樣品進行測定。

2 結果與討論

樣品進行微波消解過程當中，主要通過EPA3052方法來完成，在酸量方面應用分別為LHF（4ml）、HNO3（9ml），酸量應用較少，消解過程當中運用的時間約為15.5min，時間相對較短，因此在對土壤樣品當中5種金屬元素進行測定過程當中，基本符合保證值，所以進一步優(yōu)化消解方法沒有較大的意義。

2.1 方法的可行性

在土壤樣品金屬元素測定過程當中，選擇原子吸收分光光度計（AA7003型），根據(jù)試驗方法對土壤樣品當中（GSS-5，GSS-6，ESS-1，ESS-3，ESS-4）標準物質(zhì)開展測定工作，通過實驗研究獲得的結果參見表1。

表1 六種金屬元素在土壤樣品當中測定結果（n＝41（pg／g）

通過上表不難發(fā)現(xiàn)，Ni在GSS-6與ESS-3內(nèi)以及Cd在ESS-1內(nèi)稍高于保證值之外，在測定其他元素結果方面，均分布在保證值范圍之中，測定不同的元素過程當中RSD標準偏差在6.5%以下，證實這一方法具有很好的可靠性。

2.2 容器材質(zhì)的影響

為了驗證各種材質(zhì)容器在測定土壤樣品過程當中，給結果造成的影響，如聚乙烯材質(zhì)和玻璃材質(zhì)。運用玻璃容器對六種元素在GSS-5中的含量，結果參見表2。

表2 玻璃容量瓶對測定結果的影響（Ⅱ＝4）

通過表中不難發(fā)現(xiàn)，土壤，金屬元素運用玻璃容器進行分析過程當中，因沒有全面消除樣品消解過程當中應用的氫氟酸，引發(fā)一些元素在測定過程當中出現(xiàn)較高的空白值，這一致于文獻2中的相關報道。特別是在測定Zn元素過程當中，空白溶液達到了1以上的吸光度，同時均高于試樣溶液，這是因Zn元素在玻璃在玻璃當中具有較高含量所導致。氫氟酸在空白溶液內(nèi)和試樣濃度相比，相對較高。（HF在試樣當中被Si02等造成一定消耗），氫氟酸和玻璃在反應速度上，和氫氟酸濃度有著非常緊密的關聯(lián)性，進而引發(fā)空白溶液相較于試樣有著更高的吸光度，但在測定結果方面相對較低。一些元素在試樣當中具有較高的測定濃度，主要是因為增加的干擾元素濃度所導致。如果進行試驗時，容量瓶運用聚乙烯材質(zhì)，運用火焰法過程當中空白溶液有著較小的吸光度，不需要進行計入。試驗過程當中應當注意，樣品通過微波消解，試液轉(zhuǎn)移過程當中，不可運用玻璃材質(zhì)的膠頭滴管，這樣會引發(fā)空白值誤差，特別是影響Zn元素。

2.3 Cr和Ni的測定

在測定Cr與Ni過程當中，為了對二者測定結果進行對比，運用石墨爐法以及火焰法開展相應的測定工作，具體結果參見表3。通過表中不難發(fā)現(xiàn)，土壤當中Cr與Ni元素運用火焰法進行測定時，相較于保證值，測定結果都明顯較低。而測定這些元素時運用石墨爐法，測定結果都較為正確，這和火焰法應用過程當中，對樣品消解后剩余酸的趕去和將一些揮發(fā)物質(zhì)趕去有著很大的關聯(lián)性，所以產(chǎn)生的干擾也較大。而樣品測試過程當中運用石墨爐法。由于試樣經(jīng)過消解，分別進行了50、10倍稀釋，使基體效應大幅降低。

表3 試樣當中Cr和Ni元素運用火焰法與石墨爐法測定結果對比（n＝4）

為了提高實驗質(zhì)量，在試驗過程當中應當運用相應的控制手段：玻璃器皿；在分析樣品重金屬過程當中，玻璃器皿必須要干凈無污染，這是實施石墨爐原子吸收法測定的重要基礎，在處理樣品以及定容，上機檢測等各個方面，玻璃器皿必須要根據(jù)國家有關標準要求科學應用，玻璃器皿需要經(jīng)24小時（1+4）硝酸浸泡，同時清洗過程當中運用去離子水沖洗干凈并烘干。試驗操作過程當中，倘若玻璃器皿出現(xiàn)污染，會對試驗結果造成巨大影響，玻璃器皿浸泡用的硝酸也應當及時的進行更換。無機酸；硝酸以及鹽酸是石墨爐原子吸收法應用過程當中常用的溶劑品種，倘若有金屬雜質(zhì)，微量的存在于無機酸當中，會對微量金屬雜質(zhì)造成很大影響，會對測試結果空白值造成不良影響。所以在進行試驗時，應當運用高純度酸，來控制和減少各類雜質(zhì)產(chǎn)生的影響。另外在對各種元素進行測定過程當中，在酸醇度方面，國家也有著相關要求，通常運用優(yōu)級純無機酸。倘若無機酸溶劑出現(xiàn)偏高的空白值，再將石墨管以及玻璃器皿污染因素排除之后，應當利用具有更高純度的無機酸來使容器空白值有效減少。石墨管；是石墨爐原子吸收法應用過程當中主要的耗材，普通石墨爐管靈敏度高而且具有很高的精密度，能夠更好的承受低溫原子化溫度。而對于高溫原子化溫度承受方面，熱解石墨管具有更高的承受力，然而在精密度，靈敏度方面相對較低。所以具體應用過程當中可結合測定元素的不同，對于石墨管合理的進行選擇。進樣針；在石墨爐原子吸收法應用過程當中，外界環(huán)境會影響進樣器，所以在進行試驗之前，每次都需要對進樣器穩(wěn)定性進行檢查，觀察什么管中能否插入進樣針，插入深度是否合適，如果深度太深，排液過程當中會引發(fā)測定液體飛濺，損失一定的樣品。倘若太淺，進樣針管壁達不到較高的干凈度，在水張力因素影響下，有水膜形成于石墨管洞口，引發(fā)污染。所以在對石墨管以及石墨管位置每次進行更換或者調(diào)整時，都需要合理的調(diào)節(jié)進樣針，確保其質(zhì)量水平。儀器平行性；調(diào)試儀器之后，對相同樣品反復的進樣，根據(jù)相應的測試數(shù)據(jù)來對儀器整體平行性。進行計算，針對相同樣品可以持續(xù)性的進行數(shù)次進針，對RSD值進行計算，倘若RSD值在5%以下，提示儀器具有很好的平行性，便可開展相應實驗。升溫程序；對土壤樣品金屬元素測定過程當中運用石墨爐原子吸收法，在實踐過程當中對最佳的升溫程序進行摸索，直接影響檢測分析工作的高效開展。

2.4 Pb和cd的測定

在對土壤樣品當中Pb和cd進行測定時，對基體改進劑在測定結果影響方面進行了對比研究，通過測定獲得表4相關對比結果。

表4 Pb和cd元素在土壤樣品測定過程當中基體改進劑對測定結果的影響

通過表中不能發(fā)現(xiàn)，除其改進劑對于ESS-3內(nèi)Cd有較大影響外，剩下的土壤樣品沒有出現(xiàn)較大的影響，在分析實際樣品過程當中，應當將機體改進劑適當加入其中，或者對比分析沒有運用改進劑的測定結果，控制和減少各類誤差的發(fā)生。

3 結論

①運用該方法對土壤樣品當中Cu、Zn、Pb、cd、c r與Ni等元素進行測定，所有樣品測定結果均符合保證值，在RsD標準偏差方面，測定各個元素均在6.5%以下，該方法非常的可靠。②適應工作開展過程當中，為了控制樣品消解之后，剩余HF結果造成的影響，選擇聚乙烯容量瓶避免了干擾的存在。③在測定cr以及Ni過程當中，樣品經(jīng)過稀釋，并通過石墨爐法進行測定，結果更加準確。④在測定土壤樣品金屬元素過程當中，運用基體改進劑，除對ESS-3中的Cd造成一定影響外，其他的元素測定均沒有出現(xiàn)影響。