土壤Pb和Cd測定中石墨爐原子吸收光譜法的應(yīng)用

楊瓊　楊旻霓

摘 要：使用石墨消解儀消解土壤后制備待測溶液，用石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中Pb和Cd的含量。實(shí)驗(yàn)表明，本方法的線性系數(shù)均大于0.999 0，Pb和Cd的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%. 利用該方法對3種土壤國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07447、GBW07449、GBW07451）進(jìn)行測定，所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值一致，加上該方法操作性強(qiáng)、靈敏度高，因此是測定批量土壤樣品中Pb和Cd的理想方法。

關(guān)鍵詞：石墨爐；原子吸收光譜法；樣品處理；消解方法

中圖分類號：O657.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.076

在土壤檢測項(xiàng)目中，重金屬分析的主要元素為Pb、Cd，其含量測定時(shí)的常見處理方法有電熱板消解法、微波消解法、高壓釜密閉消解法等，但這些方法具有操作煩瑣、分析勞動強(qiáng)度大、技術(shù)要求高等特點(diǎn)，如果用于單一樣品測定尚可，但不適用于批量樣品測定。對于批量土壤樣品的測定，采用石墨爐原子吸收光譜法對Pb、Cd含量進(jìn)行檢測，則很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足；且采用全自動消解儀濕法消解，儀器能實(shí)現(xiàn)自動加酸、梯度升溫、自動定容等功能，大大提升了實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)儀器：Thermo M6原子吸收分光光度儀、Deena 60石墨消解儀THOMAS CAIN、Pb、Cd空心陰極燈。實(shí)驗(yàn)試劑：硝酸（優(yōu)級純，上海國藥），氫氟酸，高氯酸，Pb、Cd單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L）（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心），土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07447、GBW07449、GBW07451（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 儀器的工作條件

儀器的工作條件如表1所示。

1.2.2 樣品處理

稱取0.2 g過80目篩的土壤樣品置于消解罐中，并將其放置于消解架上。往消解罐中加入10 mL硝酸，然后加熱至120 ℃并持續(xù)1 h，直至冷卻；再加入5 mL氫氟酸，加熱至140 ℃持續(xù)1 h，直至冷卻；加入2 mL高氯酸，加熱至160 ℃持續(xù)1 h。

為了達(dá)到趕酸的目的，繼續(xù)升溫至180 ℃持續(xù)1 h，待其冷卻至常溫后，加入水定容至50 ml，混勻以待檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法對比

在國家標(biāo)準(zhǔn)中，主要采用電熱板濕法消解土壤Pb、Cd元素，為了更好地了解實(shí)驗(yàn)效果，下面以電熱板消解法與全自動消解法為例，分別對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07447、GBW07449、GBW07451這3種土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，以對比二者的測定效果，具體結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，全自動消解法測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求且整體相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小、精確度高；電熱板消解法測定結(jié)果除GBW07451中的Pb含量偏高外，其他均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，但相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較大、精準(zhǔn)度差。綜合對比分析可以得出，從測定結(jié)果及偏差上，全自動消解法都要優(yōu)于電熱板消解法。

易操作、處理時(shí)間短、高準(zhǔn)確度和精密度等特點(diǎn)。具體優(yōu)勢主要有：①測定結(jié)果精密度高。電熱板消解時(shí)，聚四氟乙烯消解杯加熱主要集中在底部，為使樣品受熱、反應(yīng)均衡，就必須不斷搖晃消解杯，這樣一來加熱速度慢且溫度不均勻；全自動消解時(shí)，聚四氟乙烯消解罐加熱是采用石墨加熱體整體加熱，受熱均勻且加熱速度快。②合理控制偏差。電熱板消解時(shí)，需要安排專人對樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注，當(dāng)消解杯加熱至蒸發(fā)近干時(shí)要及時(shí)取下消解杯，否則如果樣品蒸發(fā)干，就容易造成較大偏差；全自動消解法是通過采用自動化儀器并添加相應(yīng)試劑等，將消解時(shí)間控制在最佳狀態(tài)，保證樣品完全消解，并自動定容。③可用于不同樣品的批量測定。電熱板消解時(shí)，樣品批量處理數(shù)量控制在40個(gè)以內(nèi)，消解過程必須保持一致；全自動消解時(shí)，消解儀器有三個(gè)獨(dú)立的加熱溫控區(qū)，可分開獨(dú)立進(jìn)行加熱，因此，一臺儀器能同時(shí)采用多套不同的消解方法。④消解時(shí)間短、效率高。一般來說，電熱板消解樣品所需時(shí)間為8～10 h，全自動消解時(shí)間僅為其一半，在3～5 h之間，大大提升了土壤消解效率。

2.2 準(zhǔn)確度、精密度和檢出限實(shí)驗(yàn)

2.2.1 準(zhǔn)確度精密度實(shí)驗(yàn)

采用Deena 60石墨消解儀THOMAS CAIN對3種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07447、GBW07449、GBW07451）進(jìn)行測定，所得準(zhǔn)確度和精密度結(jié)果如表3所示。

結(jié)合表3，從測定結(jié)果來看，土壤樣品中的Pb和Cd含量均在國家標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，元素測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）合理控制在5%以內(nèi)。

2.2.2 檢出限實(shí)驗(yàn)

所謂“檢出限實(shí)驗(yàn)”，就是連續(xù)測定試劑空白11次，即測量值標(biāo)準(zhǔn)差的3倍所對應(yīng)的濃度。Pb和Cd的檢出限分別為0.027 mg/kg和0.005 mg/kg，如表4所示。該方法測定的檢出限值均低于國家標(biāo)準(zhǔn)法的檢出限要求（Pb為0.10 mg/kg，Cd為0.01 mg/kg），滿足土壤中Pb、Cd元素測定的檢出限要求。

按照該實(shí)驗(yàn)方法，Pb濃度在0～100.0 tLg/L之間、Cd濃度在0～5.0 g/L之間具有良好的線性關(guān)系，線性方程Pb為y=0.002 4x+0.002，r=0.999 6；線性方程Cd為y=0.042 5x+0.002，r=0.999 9，如表5所示。

3 結(jié)束語

綜上所述，在土壤中Pb、Cd的測定方法中，石墨爐原子吸收光譜法效果更好。采用全自動消解儀對樣品進(jìn)行測定前處理，使樣品消解時(shí)間大大縮短，在降低工作量的同時(shí)，使樣品分解更充分，保證了測定結(jié)果的高精準(zhǔn)度與精密度，且操作簡單易行，是當(dāng)前測定批量土壤中Pb、Cd元素的理想方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張琪，劉琳娟.高壓密閉消解一原子吸收光度法同時(shí)測定土壤中銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻[J].化學(xué)分析計(jì)量，2007，16（5）：48-50.

〔編輯：王霞〕