球磨儀制樣－微波消解－GFAAS法測定土壤中鉛

黃懿敏

(上海市嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海201822)

球磨儀制樣－微波消解－GFAAS法測定土壤中鉛

黃懿敏

(上海市嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海201822)

建立了行星式球磨儀制樣－微波消解－石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鉛的方法。標準曲線在0～10.0μg/L范圍內線性良好，以稱樣0.5 g、定容體積50ml計，方法檢出限為0.10mg/kg，土壤樣品測定的RSD＜4%，加標回收率為91.4%～102%。

行星式球磨儀;微波消解;石墨爐原子吸收光譜法;土壤;鉛

鉛是可以在人體和動物組織中蓄積的有毒金屬，可導致貧血癥、神經(jīng)機能失調和腎損害［1］。土壤中重金屬，通過蔬果直接威脅人類的生命健康［2］。作為預處理步驟，密閉微波消解代替?zhèn)鹘y(tǒng)電熱板消解廣泛應用于土壤、大氣顆粒物、農(nóng)作物測定［3～5］。現(xiàn)采用德國RETSCH(萊馳)KM400行星式球磨儀，密閉微波消解，石墨爐自動進樣測定土壤中鉛，結果令人滿意。

1 試驗

1.1 主要儀器與試劑

AA－6800型石墨爐原子吸收分光光度計，ASC－6100石墨爐自動進樣器，島津公司;MARS密閉微波消解儀，美國CEM公司;KM400行星式球磨儀，德國RETSCH(萊馳)公司。

1g/L鉛的標準貯備液，國家環(huán)境標準樣品研究所，用1%硝酸溶液逐級稀釋成1.00mg/L標準中間液;ESS－1(GSBZ50011－88)環(huán)境土壤標準樣品，鉛的標準值為(23.6±1.2)mg/kg，國家環(huán)境標準樣品研究所;硝酸、氫氟酸、雙氧水、高氯酸，均為優(yōu)級純;實驗用水為超純水。

1.2 土壤樣品的制備

將采集的土壤樣品用四分法縮分至所需量，放置于白色搪瓷盤。把大塊的掰小，揀出碎石、動植物殘體等異物。將土壤放入氧化鋯研磨罐，對稱放入球磨儀。設置研磨時間20min，轉速200r/min，按START鍵自動完成。

1.3 土壤樣品的預處理

1.3.1 微波消解

準確稱取0.5g土壤標樣或經(jīng)上述加工的土壤

微波消解程序為:功率1200W，爬升時間20min，溫度至120℃，保持5min，再爬升5min至180℃，保持10min。待冷卻，定容50ml待測。

1.3.2 電熱板消解

準確稱取0.5g土壤樣品，置于聚四氟乙烯杯中，用少量水沖洗內壁潤濕試樣，加入10ml硝酸，在低溫電熱板加熱分解至液面平靜，不產(chǎn)生棕黃色煙。取下稍冷，加入4ml氫氟酸，在中溫電熱板煮沸，蒸發(fā)至近干，取下稍冷。加入5ml高氯酸，蒸發(fā)至近干。然后再加入2ml高氯酸，蒸發(fā)至近干。全程不斷搖勻，不能干涸。消解至杯中內容物呈灰白或淡黃色粘稠狀。稍冷，用稀硝酸加熱溶解，定容50ml待測。

1.4 石墨爐測定條件

波長283.3nm;燈電流10mA;狹縫1.0nm;氘燈扣除背景;進樣體積10μl。

石墨爐升溫程序為:干燥溫度100℃，時間40s;灰化溫度250～400℃，時間40s;原子化溫度1750℃，時間3s;清洗溫度1850℃，時間2s。氬氣流量0.30L/min。原子化時停氣，以峰高定量。

2 結果與討論

2.1 全自動球磨儀的優(yōu)點

(1)既可干磨，也可濕磨。土壤樣品自然風干費用低，缺點是耗時太長，特別是南方梅雨季節(jié)，風干需要15～20d，甚至更長的時間［6］。KM400行星式球磨儀稍加風干即能研磨。通過測定土壤樣品的含濕率，換算成干樣的含量。

(2)大大提高分析人員的工作效率。制備土壤樣品只要滿足土塊直徑＜1cm，1kg土壤4個研磨罐可同時制備，一般只需20min。研磨后顆粒全部通過100目尼龍篩，滿足分析要求。

(3)密閉研磨無污染。傳統(tǒng)粗磨、細磨等工序，塵土飛揚，難以防范。全自動球磨儀密閉操作，消除對分析人員和環(huán)境的污染。氧化鋯內膽方便清洗，樣品之間無交叉污染。

(4)研磨更均勻更超細。隨意設置研磨時間、轉速、暫停時間、間隙時間、反轉模式等參數(shù)，達到研磨均勻的效果。可實現(xiàn)微米級的研磨細度。

2.2 微波消解試劑和升溫條件選擇

CEM公司推薦硝酸+雙氧水為消解劑，試驗表明再加氫氟酸效果理想。試驗了不同的試劑用量，加入5ml硝酸，2ml雙氧水和2ml氫氟酸可達到滿意的消解效果，溶液清亮。設置溫度為180℃，保持10min。基本與有關微波消解土壤的相關文獻相吻合［7］。

2.3 石墨爐升溫程序條件的選擇

石墨爐原子吸收光譜分析中的干擾主要來源于基體。基體蒸發(fā)在短波長范圍內出現(xiàn)分子吸收或光散射，產(chǎn)生背景吸收［1］。島津AA－6800儀器通過氘燈扣除背景;采用高密度涂層石墨管，既能提高靈敏度又能克服基體干擾;另外石墨爐測定土壤中鉛，消解后上機一般需稀釋50倍，樣品基體濃度隨之稀釋。試驗表明鉛吸收峰上升陡直，下降迅速回基線，背景吸收峰很小，說明樣品的基體干擾不大。在基體干擾不大的前提下，選擇灰化溫度400℃，盡量減少鉛元素的損失;選擇原子化溫度1750℃，在不犧牲靈敏度的前提下，也考慮延長石墨管壽命。

2.4 標準曲線及儀器檢出限

由自動進樣器配制0～10.0μg/L標準溶液系列，以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線。回歸方程為:y=0.0394x+0.0269，r=0.9999。

配制1μg/L鉛濃度樣品重復進樣11次，以3倍標準偏差計算，當取樣量為0.5g、定容體積為50ml時，檢出液為0.10mg/kg。

2.5 土壤標準樣品試驗

用微波法和電熱板法分別處理6份ESS－1環(huán)境土壤標準樣品。兩種消解方法無顯著差異，結果見表1。

表1 兩種消解方法測定結果(n=6)

微波消解全程40min，而傳統(tǒng)電熱板消解耗時4h左右。微波消解所需試劑量只有電板熱的1/2。無論是耗材、耗時、耗能、消解的均勻性，都勝一籌。

2.6 精密度和加標回收試驗

用微波消解對ESS－1及實際樣品作加標回收實驗，結果見表2。

表2 加標回收試驗結果(n=6)

3 結論

采用微波消解－石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛，精密度和準確度較好。微波法處理樣品節(jié)約了時間和試劑;球磨儀自動制樣，均勻快捷無污染。該法能快速解決土壤分析樣品耗時費力的瓶頸，特別適合土壤應急監(jiān)測，可在全國土壤調查分析中推廣應用。

［1］本書編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002:379，331－332.

［2］周寧暉，季國軍.蔬菜與土壤環(huán)境中鉛鎘含量相關性調查［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2007，19(3):23－24.

［3］羅琦林，倪海燕.淺論微波消解［J］.天津化工，2008，22(2):58－60.

［4］鄧繼，陳國海，鄭曉紅，等.密閉微波消解ICP－AES法測定大氣顆粒物中金屬元素［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2009，21(1):28－30.

［5］劉芃巖，溫春輝，馮關濤，等.微波消解－原子熒光光譜法同時測定白洋淀蘆葦中砷和鎘［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2008，20(6):40－42.

［6］張穎，楊國強，李成，等.利用主動土壤干燥－微波消解技術和原子熒光分光光度法分析土壤中砷的研究［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2009，25(6):16.

［7］陳任翔，劉可，楊力，等.微波消解－石墨爐原子吸收測定土壤中釩［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2008，20(3):51.

Determination of Lead in Soil by GFAAS with Planetary Ball Mills Preparation and Microwave Digestion

HUANG Yi－min
(Jiading Environmental Monitoring Station，Shanghai 201822 China)

A method was established for determination of lead in soil samples by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry(GFAAS)with planetary ball mills preparation and microwave digestion.The linearity was good with a range of 0 μg/L－10.0 μg/L.The detection limit was 0.10 mg/kg for the sample weighed 0.5 g and diluted to 50 ml in volume.The RSD in the soil samples test was below 4%and the recoveries were from 91.4%to 102%.

planetary ball mills;microwave digestion;GFAAS;Soil;Lead

X83

A

1673－9655(2012)02－0110－03

2011－10－08

黃懿敏(1966－)，男，上海嘉定人，上海市嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測站工程師，本科，從事環(huán)境監(jiān)測工作。樣品，置于HP500消解罐內，用少量水潤濕，依次加入5ml硝酸、2ml雙氧水和2ml氫氟酸，輕輕搖動。視情況可在電熱板預加熱10min。加頂蓋擰緊，消解罐對稱放入密閉微波消解儀。設置消解程序，進行消解。