不同前處理測定土壤中鎘含量的比較研究

李 凡，李祥峰

(1 云南省楚雄州農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，云南 楚雄 675000；2 云南省楚雄州動物疫病預防控制中心，云南 楚雄 675000)

在土壤質(zhì)量鎘含量的測定中，國標消解方法是電熱板消解，此方法操作簡單、儀器要求低，但大量強酸的使用，對實驗操作人員和環(huán)境的危害較大。而微波消解方法因操作簡便、快捷、安全而得到廣泛應用[1]。但不同消解方法的比較研究較少，且微波消解的消解效果如何也值得進一步研究。

本文擬通過電熱板消解與微波消解2種不同的前處理方式，使用石墨爐原子吸收光譜儀來測定土壤中的鎘含量，通過分析測定結(jié)果的精密度、準確度、提取率來比較研究2種前處理方式的消解效果，以此為檢測人員在土壤鎘測定的前處理方法上提供參考。

1 實 驗

1.1 儀器與材料

安捷倫240FS+240Z石墨爐原子吸收光譜儀；美國CEM MarsX微波消解儀；Milli-Q超純水儀；鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸(優(yōu)級純)；鎘標準溶液(1000 μg/mL)，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；土壤標準樣品GBW07405，地球物理地球化學勘查研究所。

1.2 實驗方法

1.2.1 微波消解法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯的消解罐中，加水潤濕后加入5 mL硝酸、2 mL氫氟酸和2 mL雙氧水混合均勻，將內(nèi)膜旋緊，置于微波消解工作平臺上消解。設置消解時間和步驟，消解程序如表2所示。消解完成后，冷卻至室溫，取出消解內(nèi)管放入趕酸板上，150～160 ℃消解趕酸至液體成近干，取下冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中定容，待溶液澄清后，取上清液測試。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。石墨爐原子吸收儀檢測條件見表2。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

表2 石墨爐原子吸收光譜儀檢測條件Table 2 Determining condition of graphite furnace atomic absorption method

1.2.2 電熱板加熱法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用水濕潤后加入5 mL鹽酸，置于電熱板上80 ℃加熱，當蒸發(fā)至約2～3 mL時，取下稍冷后加入5 mL硝酸、4 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上14 ℃加入1 h左右，開蓋搖晃坩堝除硅。視消解情況重復上述過程，當白煙基本冒盡且內(nèi)容物呈粘稠狀時，取下稍冷，用水沖洗坩堝內(nèi)壁，并加入1 mL硝酸溶液(1+5)溫熱溶解殘渣。然后將溶液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，加入3 mL 5%磷酸二銨溶液冷卻后定容[2]。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。

1.3 標準曲線制定

對鎘標準液進行稀釋后制備濃度點0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L的鎘標準系列液，通過測定繪制工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線繪制

通過石墨爐原子吸收光譜儀測定各標準溶液吸光度，繪制工作曲線如圖1所示。圖1中標準曲線擬合方程為y=0.0434x+0.0079，相關系數(shù)R2=0.9993。

圖1 鎘石墨爐原子吸收標準曲線Fig.1 Cadmium standard curve

2.2 不同消解方法測定鎘的精密度與準確度分析

使用不同前處理消解的標準樣品經(jīng)石墨爐光譜儀平行測定6次，對測定結(jié)果進行精密度和準確分析，結(jié)果如表3、表4所示。

表3 不同前處理精密度分析Table 3 The precision analysis of different digestions

表4 不同前處理準確度分析Table 4 The accuracy analysis of different digestions

由表3可知，電熱板加熱法測定的平均值為0.404 mg/kg，標準偏差為0.0105 mg/kg，RSD為2.60%；微波消解法測定的平均值為0.430 mg/kg，標準偏差為0.0091 mg/kg，RSD為2.12%。兩種前處理方法測定土壤中鎘含量的精密度均在允許范圍內(nèi)，但微波消解法測定的標準偏差與RSD均小于電熱板加熱法。說明微波消解法測定的精密度優(yōu)于電熱板法。

由表4可知，電熱板加熱法測定平均值為0.40mg/kg，準確度為11.11%，提取率為88.89%；微波消解法測定平均值為0.43 mg/kg，準確度為4.44%，提取率為95.56%。兩種前處理方法測定土壤中鎘含量的準確度均在允許范圍內(nèi)，但微波消解法的準確度更小、提取率更高，且測定的平均值大于電熱板法。說明微波消解法的準確度優(yōu)于電熱板法。

綜上分析，2種前處理方式測定土壤鎘含量都在允許范圍內(nèi)[3]，但微波消解法測定土壤中鎘含量的精密度和準確度優(yōu)于電熱板法，測定的鎘含量也大于電熱板法。分析其原因，可能是因為微波消解是在密閉強酸環(huán)境中，對試樣施加高壓力、高溫度作用，通過微波加熱促使樣品消解，最大程度的降低了樣品的污染及元素的損失，保證了土壤樣品中鎘含量的完整性[4]。

微波消解具有耗時短、用酸少、污染小、安全性高的優(yōu)點，但對儀器設備的要求較高。而電熱板的優(yōu)點是所需儀器設備簡單、成本低，缺點是耗時較長、穩(wěn)定性較差，并且消解過程中產(chǎn)生大量酸性氣體，安全性較低[5]。

3 結(jié) 論

通過分析2 種前處理檢測方法的準確度、精密度比較數(shù)據(jù)，得出微波消解石墨爐原子吸收法可較好滿足土壤中鎘的測定需要。分析各自的優(yōu)缺點，雖各有利弊，但是實驗結(jié)果均能滿足要求。因此實驗人員在實際檢測中可根據(jù)監(jiān)測的目的和實驗室的儀器條件選擇合適的前處理方法。