微波消解和電熱板消解下石墨爐原子吸收法測定土壤中釩

摘要：分別采用微波消解和電熱板消解對樣品進行前處理，并采用石墨爐原子吸收法測定土壤中的釩。結(jié)果表明：當(dāng)濃度為0～200 μg/L時，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 4；方法檢出限為0.3 mg/kg，測定下限為1.2 mg/kg；標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值在保證值范圍內(nèi)，方法精密度和準(zhǔn)確度較好，適用于土壤中釩的定量分析。

關(guān)鍵詞：微波消解；電熱板消解；石墨爐原子吸收法；土壤；釩

中圖分類號：X833 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-03

Determination of Vanadium in Soil by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry under Microwave Digestion and Electric Heating Plate Digestion

Abstract： Microwave digestion and electric heating plate digestion were respectively used for sample pretreatment， and graphite furnace atomic absorption spectrometry was used to determine vanadium in soil. The results showed that the concentration range was 0～200 μg/L， and the standard curve had good linearity with a correlation coefficient of"0.999 4; the detection limit of the method is 0.3 mg/kg， and the lower limit of determination is 1.2 mg/kg; the measured values of the standard sample are within the guaranteed range， and the method has good precision and accuracy， and is suitable for quantitative analysis of vanadium in soil.

Keywords： microwave digestion; electric heating plate digestion; graphite furnace atomic absorption method; soil; vanadium

釩在自然界中分布較廣，是人體必需的微量元素之一，但攝入過量會引起中毒。土壤中的重金屬無法降解，極易在生物體內(nèi)大量積累，并經(jīng)過食物鏈進入人體，危害人類健康，因此釩已被《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600—2018）[1]列為污染指標(biāo)之一。目前，我國土壤中釩的測定方法主要有3種，即波長色散X射線熒光光譜法、王水提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法。主要闡述微波消解和電熱板消解-石墨爐原子吸收法測定土壤中釩的試驗過程，通過分析結(jié)果數(shù)據(jù)，探究方法的適用性。

1 試驗與方法

1.1 方法原理

樣品消解后，注入石墨爐原子化器。經(jīng)干燥、灰化、原子化后形成釩基態(tài)原子蒸氣，對釩空心陰極燈發(fā)射的318.4 nm特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收，其吸收強度在一定范圍內(nèi)與濃度成正比。

1.2 藥品試劑與儀器設(shè)備

藥品有硝酸、鹽酸、高氯酸和氫氟酸，均為優(yōu)級純；試劑有釩標(biāo)準(zhǔn)溶液、GSS-5和GSS-23土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；試驗用水為二次蒸餾水。儀器設(shè)備選擇如下：GFA-6880型石墨爐原子吸收分光光度計，島津企業(yè)（蘇州）有限公司；釩空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；MD8H型微波消解儀，奧普樂儀器有限公司；ME204TE/02型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DB-4型電熱板，常州國華電器有限公司。

1.3 測量條件

原子吸收分光光度計波長為318.4 nm；狹縫為0.7 nm；釩空心陰極燈電流為10 mA；進樣體積為20 μL；載氣為氬氣。石墨爐升溫程序如下：干燥溫度為60～250 ℃，時間為33 s；灰化溫度為900 ℃，時間為23 s；原子化溫度為2 700 ℃，時間為3 s；清除溫度為2 800 ℃，時間為2 s。

1.4 樣品前處理

根據(jù)《土壤和沉積物 金屬元素總量的消解 微波消解法》（HJ832—2017）[2]，準(zhǔn)確稱取0.5 g（精確至0.1 mg）樣品于消解罐中，加入6 mL硝酸、3 mL鹽酸和2 mL氫氟酸，充分混勻。加蓋擰緊后按升溫程序（見表1）進行微波消解。程序結(jié)束后冷卻至室溫，將內(nèi)容物全部轉(zhuǎn)移至50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用少許水洗滌消解罐和蓋子后一并倒入坩堝。將坩堝置于電熱板上，加入2 mL硝酸、1 mL氫氟酸和1 mL高氯酸，在微沸狀態(tài)下加蓋反應(yīng)至坩堝中黑色碳化物消失，開蓋繼續(xù)加熱至白煙幾乎冒盡，內(nèi)容物呈不流動的黏稠狀時，取下坩堝、稍冷，加0.5 mL硝酸溶解殘渣，冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用水多次沖洗坩堝內(nèi)壁，洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至標(biāo)線，搖勻待測。

根據(jù)《土壤和沉積物 19種金屬元素總量的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（HJ 1315—2023），準(zhǔn)確稱取0.5 g（精確至0.1 mg）樣品于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，加入10 mL鹽酸，于電熱板上100 ℃加熱，使樣品初步分解。待內(nèi)容物蒸發(fā)至剩余約5 mL時，加入15 mL硝酸，120 ℃下加蓋加熱至無明顯顆粒，再加入5 mL氫氟酸，繼續(xù)加熱至內(nèi)容物呈黏稠狀時，取下坩堝，冷卻至室溫。加入1 mL高氯酸，170 ℃繼續(xù)加熱至白煙幾乎冒盡，坩堝中黑色碳化物消失，內(nèi)容物呈不流動的黏稠狀時，取下坩堝、稍冷，加0.5 mL硝酸溶液溶解殘渣，冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用水多次沖洗坩堝內(nèi)壁，洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至標(biāo)線，搖勻待測。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線

用1%硝酸將釩標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成濃度為0、40、80、120、160、200 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列，按照測量條件內(nèi)容測定吸光度，以相應(yīng)吸光度y為縱坐標(biāo)，釩標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度x為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程如式（1）所示，相關(guān)系數(shù)r為0.999 4。

y=0.002 248 2x+0.002 928 6（1）

2 結(jié)果與分析

2.1 方法檢出限

采用兩種消解方式分別對加入500 ng釩標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的樣品進行前處理，按照樣品分析步驟進行7次平行試驗，將測定結(jié)果換算成樣品中釩的含量，按照式（2）計算方法檢出限，測定下限為檢出限的4倍。

MDL=3.143×SD（2）

式中：MDL為方法檢出限；SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

由表2可知，當(dāng)取樣量為0.5 g，消解后定容體積為50 mL時，石墨爐原子吸收法測定釩的方法檢出限為0.3 mg/kg，測定下限為1.2 mg/kg。

2.2 精密度和準(zhǔn)確度試驗

分別采用微波消解、電熱板消解方式對GSS-5和GSS-23土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品進行前處理，按照樣品分析步驟進行6次平行試驗，將測定結(jié)果換算成樣品中釩的含量，結(jié)果如表3和表4所示。

表3和表4結(jié)果顯示，采用微波消解、電熱板消解方式前處理的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，其測定值均在保證值范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～3.5%；相對誤差為1.3%～2.9%。

3 結(jié)論

微波消解和電熱板消解下石墨爐原子吸收法測定土壤中釩的試驗結(jié)果表明：在0～200 μg/L濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 4；當(dāng)取樣量為0.5 g，消解后定容體積為50 mL時，方法檢出限為0.3 mg/kg，測定下限為1.2 mg/kg；土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值均在保證值范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～3.5%，相對誤差為1.3%～2.9%。微波消解和電熱板消解下石墨爐原子吸收法精密度和準(zhǔn)確度較好，適用于土壤中釩的定量分析。

參考文獻

1 生態(tài)環(huán)境部，國家市場監(jiān)督管理總局.土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）：GB 36600—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

2 環(huán)境保護部.土壤和沉積物 金屬元素總量的消解 微波消解法：HJ832—2017[S].北京：中國環(huán)境出版集團，2017.