分析以微波消解石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛和鎘

徐立松 曹寅瑩

摘要：在文章開展的土壤中鉛和鎘測定研究中，采用微波消解石墨爐原子吸收法，通過硝酸-氫氟酸-鹽酸體系和微波爐消解條件，開展土壤消解，并最終用石墨爐原子吸收分光光度計完成測定。為更好證明方法的有效性，研究還基于果園土壤鎘和鉛空間分布特征開展了研究，為消除測定可能面臨的干擾，研究加入了磷酸二氫銨基體改進劑，微波消解石墨爐原子吸收法的應用優(yōu)勢，因此得到了更好保障。

關鍵詞：石墨爐原子吸收法;土壤;鉛;鎘;微波消解

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.070

Abstract：In the study of determination of lead and cadmium in soil，Microwave Digestion Graphite furnace atomic absorption spectrometry was used to carry out soil digestion through nitric acid hydrofluoric acid hydrochloric acid system and microwave digestion conditions，and finally the determination was completed by graphite furnace atomic absorption spectrophotometer.In order to better prove the effectiveness of the method， the study also carried out research based on the spatial distribution characteristics of cadmium and lead in orchard soil.In order to eliminate the possible interference，ammonium dihydrogen phosphate matrix modifier was added in the study， so the application advantages of microwave digestion GFAAS were better guaranteed.

Key words：Graphite furnace atomic absorption spectrometry;Soil;Lead; Cadmium;Microwave digestion

采用非火焰原子化系統(tǒng)的石墨爐原子吸收分光光度法具備靈敏度高、效率高、可測定樣品中含量較低的某些元素等優(yōu)勢，輔以微波消解法消解土壤樣品，即可較好滿足土壤中鉛和鎘的測定需要。

1 儀器

選用原子吸收分光光度計（MKⅡ MQZ），平臺石墨管，鉛、鎘空心陰極燈，超純水儀（UPH-Ⅱ-20T），微波消解儀（MWS-2），電子天平（XS204B），實驗還采用了瑪瑙研缽、尼龍篩等器具[1]。

2 試劑

選用優(yōu)純級實驗用鹽酸、氫氟酸、硝酸，分析純的磷酸二氫鈉，采用超純水作為實驗用水，鉛國家標準溶液、鎘國家標準溶液。

3 實驗方法

采用硝酸-氫氟酸-鹽酸體系進行土壤樣品的微波消解，土壤中的礦物晶格可由此徹底破壞，并保證消解儀容納全部樣品中的待測元素。在高溫石墨爐中注入消解液，獲得離解為基態(tài)原子的鉛、鎘，其原子蒸汽對鉛、鎘空心陰極燈（銳線光源）發(fā)射的特征譜線228.2nm和283.3nm選擇性吸收，土壤樣品的鉛、鎘含量可基于吸光度大小完成測定[2]。

在樣品制備過程中，需自然風干處理采集到的土壤樣品，四分法縮分到100g，將其中的植物殘體及石子等異物去除，采用瑪瑙研缽研磨并輔以150尼龍篩處理，混勻后備用。在微波消解罐中準確稱取土壤樣品0.2000g，加入幾滴水潤濕，分別加入硝酸、氫氟酸、鹽酸，劑量分別為8mL、4mL、4mL，在放置于微波消解儀前，需蓋上內蓋和防爆膜，以此開展加熱消解，結束冷卻后，移至容量瓶（50mL）中，定容;在土壤中的鉛和鎘測定過程中，需嚴格結合控制石墨爐原子吸收分光光度計測定條件。在采用微波消解法的樣品處理過程中，需基于表1控制微波消解條件[3]。

采用硝酸（1%）稀釋鉛、鎘標準溶液，以此得到鉛母液（50μg/L）和鎘母液（1μg/L），通過儀器自動進行稀釋，得到不同鉛質量濃度（50.0μg/L、40.0μg/L、30.0μg/L、20.0μg/L、10.0μg/L、5.0μg/L、0μg/L）、不同鎘質量濃度（1.0μg/L、0.8μg/L、0.6μg/L、0.4μg/L、0.2μg/L、0μg/L）的標準系列溶液，采用磷酸二氫銨（1%）作為基體改進劑?；谶x定的儀器工作條件應用石墨爐原子吸收分光光度計，采用20μL的進樣體積，以此完成吸光度測定，并同時進行工作曲線繪制。同時，開展空白實驗[4]。

在具體的土壤中鉛濃度計算中，需采用式（1）所示公式，土壤中鎘濃度的計算采用式（2）所示公式，式中的w、ρ、ρ0、V、m分別為土壤中鉛（鎘）濃度、待測溶液中鉛（鎘）的質量濃度、空白溶液中鉛（鎘）的質量濃度、定容體積、取樣質量。

4 標準參考物測定

采用ESS-2和ESS-3兩種土壤環(huán)境標準物質（中國環(huán)境監(jiān)測總站）進行測定，可得到標準土壤樣品測定結果。進行分析可以發(fā)現(xiàn)，土壤樣品（ESS-2）中的鉛濃度和鎘濃度平均值分別為24.900mg/kg、0.037mg/kg，土壤樣品（ESS-3）中分別為33.900mg/kg、0.046mg/kg，可見本文研究方法具備較高準確性。

5 方法的精密度

基于ESS-2和ESS-3兩種土壤環(huán)境標準物質開展平行測定6次，可得到測定結果。開展分析可以發(fā)現(xiàn)，土壤環(huán)境標準物質測定中鉛的標準偏差分別為3.21%、3.61%，鎘的標準偏差分別為8.50%、6.49%?？梢?，本文研究方法在土壤中鉛測定中具備較高精密度，在土壤中鎘測定中的精密度較低，但均處于允許范圍內?；跇藴史椒?，實際采集土壤樣品并開展針對性處理，可得到6次平行測定結果。開展分析可以發(fā)現(xiàn)，土壤樣品中鉛的相對標準偏差分別為2.89%、2.30%、2.10%，鎘的相對標準偏差分別為6.94%、5.53%、4.79%，由此即可更好證明方法精密度，本文研究的方法能夠將測定誤差控制在允許范圍內。

6 收率試驗率

稱取ESS-2和ESS-3兩種土壤環(huán)境標準物質各0.2000g開展測定與加標回收實驗，可得到加標回收測定結果。基于樣品ESS-2，可確定鉛、鎘的回收率均為95%?；跇悠稥SS-3，鉛、鎘的回收率則分別為101.1%、100%，方法的準確性可見一斑。

7 共存離子的干擾及消除

在方法的應用中，能夠產(chǎn)生干擾的元素較少，1g/L含量以下的共存離子不會影響測定精度。為降低干擾，可采用磷酸二氫銨作為基體改進劑，測定靈敏度可由此提升，樣品中鉛、鎘的測定準確的也可隨之提升。

8 結論

微波消解石墨爐原子吸收法可較好滿足土壤中的鉛和鎘測定需要。為更好開展土壤中鉛、鎘測定，各類先進儀器設備的優(yōu)選必須得到重視，具體實驗操作對測定精度造成的影響也屬于微波消解石墨爐原子吸收法應用需要關注的重點。

參考文獻

[1]王惠清，徐洪杰，馬麗芳，等.土壤中鉛鎘的高壓微波消解—三磁場塞曼石墨爐原子吸收光譜法[J].醫(yī)學動物防制，2018，34（12）：1218-1221.

[2]魏競智，郭磊磊，李徐鳳.石墨爐原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定土壤中鉛和鎘的方法比較[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2020，30（07）：797-801.

[3]堅文嬌.原子熒光光譜法測定土壤中的鉛、鉻、鎘、汞、砷、鋅、銅、鎳等元素研究[J].世界有色金屬，2020（04）：177-178.

[4]王偉.HNO3-HF-H2O2石墨消解體系測定土壤中鉛和鎘[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（12）：65-66.

收稿日期：2020-07-19

作者簡介：徐立松（1982-），男，漢族，工程碩士學位，工程師，研究方向為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與治理。