國產石墨消解儀-原子吸收光譜法測定土壤總鉻

陸 云 韋 錳 韋麗麗

（廣西壯族自治區分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

國產石墨消解儀-原子吸收光譜法測定土壤總鉻

陸 云 韋 錳 韋麗麗

（廣西壯族自治區分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

采用國產石墨消解儀消解土壤標樣，經原子吸收分光光譜測定土壤總鉻。利用建立的方法檢測了土壤標樣中Cr元素含量。統計實驗數據顯示，土壤標樣的測定值沒有偏離其保證值，三個土壤標樣的標準偏差范圍：0.22～0.69，相對標準偏差范圍：0.32%～2.33%，可見用本方法消解測定土壤中的鉻元素可行。

石墨消解；原子吸收光譜；土壤；鉻元素

1 前言

土壤是人類賴以生存的物質基礎，近年來，隨著我國經濟的快速發展，越來越多的污染物開始進入到土壤中，其中重金屬給土壤帶來的污染備受關注。因此，對土壤的重金屬測定就顯得尤為重要。隨著工業化發展，城市化發展的加快，土壤中重金屬污染情況日益嚴重，這些重金屬污染元素主要指汞、鉻、鉛、砷、銅、鋅、鈷等。土壤中的重金屬殘留時間長、隱蔽性強、毒性大等特點。這些重金屬離子不但可以直接通過吞食、吸入、皮膚接觸等方式進入人體，從而損害造血系統甚至中樞系統等，損害人們的身體健康，通過食物鏈富集，對其他動物造成傷害[1-2]。近年來國家相關機構也越來越重視土壤重金屬的調查與治理。

目前在土壤中的重金屬測定中，經常采用的是微波消解法、電熱板濕法消解等。但這兩種方法在應用過程中還存在著一定的不足。微波消解法雖然有著良好的消解效果，但是批處理量太小，而且還存在著微波不均勻的情況，導致了樣品測試結果的平行性較差。而電熱板濕法消解雖然設備的成本很低，但是需要耗費較長的處理時間，而且存在加熱不均勻及需要人員值守的缺點[1]。本文基于日常的檢測檢驗工作總結經驗，提出了石墨消解-火焰原子吸收光譜法測定土壤重金屬鉻元素。

2 原理

原子吸收光譜分析技術是近半個世紀以來分析微量和痕量元素的最普及的定量分析方法之一。它是基于被測元素的基態原子在蒸汽狀態對其原子共振輻射的吸收進行的定量分析。本實驗采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸全分解土壤試樣，破壞土壤的礦物結晶，使土壤的待測元素全部進入待測液，并且在消解過程中，土壤里所有的鉻都被轉化為 Cr2O72-。然后將消解液噴入富燃性空氣-乙炔火焰中。在火焰的高溫下，形成鉻基態原子，并對空心陰極燈發射的特征光譜線357.9nm產生選擇性吸收。在選擇的最佳條件下，測定鉻的吸光度。其吸光強度與鉻的含量成正比。與標準系列比較，求得樣品中鉻的含量[3]。

3 試劑與材料

本試驗分析時使用符合國家標準的優級純、分析純化學試劑，實驗用水為超純水，超純水需符合國家標準 GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》中所規定的一級水。實驗所用的玻璃器皿先用洗滌劑洗凈，再用1+1硝酸溶液浸泡24h（不得使用重鉻酸鉀洗液），使用前依次用自來水、去離子水、超純水洗凈。

（1）硝酸（HNO3）=1.42g/ml，GR，國藥集團化學試劑有限公司；

（2）鹽酸（HNO3）=1.19g/ml，GR, 國藥集團化學試劑有限公司；

（3）高氯酸（HClO4）=1.68g/ml,GR，國藥集團化學試劑有限公司；

（4）氫氟酸（HF）=1.49g/ml，AR，國藥集團化學試劑有限公司；

（5）10%氯化銨水溶液：準確稱取10g氯化銨，用少量水溶解后轉移入100ml容量瓶中，用水定容至標線，搖勻；

（6）鉻標準儲備液：1000μg/ml，編號 GSB 04-1723-2004(a)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，存儲于冰箱中；

（7）鉻標準使用液：50μg/ml，準確移取5.00ml鉻標準溶液于100ml容量瓶中，用水稀釋定容至刻度，現配現用。

4 儀器和設備

（1）原子吸收分光光度計（日本日立Z2000）；

（2）鉻空心陰極燈；

（3）石墨消解儀（普利泰科ST-60）；

（4）分析天平；

（5）儀器參數。

表2　石墨消解控溫程序

5 干擾及消除

（1）鉻易形成耐高溫的氧化物，其原子化效率受到火焰狀態及燃燒器高度的影響較大，需使用富燃性（還原性）火焰。

（2）加入氯化銨可抑制鐵、鈷、鎳、釩、鋁、鎂、鉛等共存離子的干擾。

6 樣品

6.1 保存

土壤標準連同原包裝放入干燥器內保存。

6.2 試樣制備

稱取土壤標準試樣0.2g（精確至0.0001g）三份，分別于50mL聚四氟乙烯消解管中，用少量水濕潤后，加入8mL鹽酸，于石墨消解儀低溫（100℃）加熱。使樣品初步分解，待蒸發約剩3ml左右，取下稍冷，加入5ml硝酸，5ml氫氟酸，3ml高氯酸，溫度控制在120℃，加蓋后于石墨消解儀消解4h。然后打開聚四氟乙烯蓋子，溫度控制在150℃，繼續加熱除硅。消解過程應經常搖動消解管，以便達到更好的飛硅效果。當加熱到冒濃厚的高氯酸白煙時，加上蓋子，使黑色有機碳分解。待消解管壁上黑色的有機物消失后，再打開蓋子，驅趕白煙至內容物呈粘稠狀。視消解情況，如果樣品消解不完全，可再補3ml硝酸，3ml氫氟酸，1ml高氯酸，重復以上消解過程，直至樣品完全消解。取下消解管稍冷，加入1.5ml硝酸，用少量水沖洗消解管內壁，溫熱溶解可溶性殘渣，全量移入50ml容量瓶中，加5ml氯化銨溶液，待樣品冷卻后用水定容至標線，搖勻，待測。

由于我國國土面積遼闊，土壤種類較多，土壤性質及所含有機質差異較大，在消解時應注意觀察，要具體問題具體分析，各種酸的用量可酌情增減；石墨消解的溫度不宜太高，否則消解管變形；樣品消解時，在蒸至近干時需特別小心，防止樣品蒸干，否則待測元素會損失，如鐵、錳等元素。

7 分析步驟

7.1 校準曲線

準確移取鉻標準使用液 0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、7.00、1.00于50ml容量瓶中，分別加入5ml氯化銨水溶液，1.5ml硝酸，用水定容至標線，搖勻，其鉻的溶度分別為：0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、7.00、1.00μg/ml。此系列標準濃度范圍應包括試液中鉻的濃度，最理想狀態是試液中樣品鉻濃度位于所作曲線正中間。然后按表 1所列儀器測量條件由低到高濃度順序測定標準溶液的吸光度。

儀器自動扣除空白吸光度后繪制標準曲線，如圖1所示。相關系數：0.9998，RSD范圍：0.23%～1.08%。

圖1　標準曲線示意圖

7.2 測定

待樣品充分靜置，取適量試樣上清液，并按（7.1）規定條件測定試液的吸光度。由吸光度值在校準曲線上查的鉻含量。

8 結果計算

土壤標樣中總鉻含量W（mg/kg），按公式（1）計算：

而平時我們測定土壤樣品中鉻含量W（mg/kg），其公式中應加入土壤水分因子，則按公式（2）計算：

式中：

C—從校準曲線上查得鉻濃度（mg/l）；

C0—試劑空白液測定濃度（mg/l）；

V—樣品消解后定容體積，（ml）；

m—試樣重量，g；

f—試樣中水分含量，%。

重復試驗結果以算術平均值表示，保留三位有效數字。

9 精密度和準確度

本方法分析系列土壤標樣中鉻的精密度實驗結果見表3。

表3　方法的精密度實驗結果

表 3統計數據顯示，采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸經石墨消解后用原子吸收光譜對三個土壤標準樣品（GBW07403、GBW07408、GBW07452）的鉻元素進行測定，其測定值分別為：29.5mg/kg、67.2 mg/kg、81.2 mg/kg,其值均在標樣的保證值范圍內，且標準偏差、相對標準偏差數值都比較小，結果符合相關標準檢測的精密度要求。

10 結論

由于原子吸收光譜的靈敏度高、選擇性好、精密度好、干擾少、易操作、運行成本低等優點，確定了其在元素分析領域中的不可替代的地位，成為測定微量、痕量和超痕量元素最有效的分析方法之一。石墨消解儀具有加熱均勻、消解時間短、樣品污染小、操作簡便、一次可處理大批樣品等優勢也被廣泛應用于檢驗檢測的樣品前處理中。因此，兩者的結合將會在行業中發揮更大的作用。

[1] 謝博文,王藝,趙晟雯,等.土壤重金屬污染研究綜述[J].廣州化工,2016(44):21-23.

[2] 黃明斌.關于石墨消解火焰原子吸收法測定土壤中重金屬分析[J].廣東化工,2016(14):165.

[3] 中華人民共和國國家環境保護標準.HJ 491-2009,土壤 總鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法[S].中華人民共和國環境保護部,2009-09-27.

[4] 童偉,韓霽昌,王歡元.石墨消解-ICP-MS法測定土壤中的八種重金屬元素[EB/OL].北京:中國科技論文在線[2016-03-14].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/ 201603-167.

Determination of total chromium in soil by domestic graphite digestion-Atomic Absorption Spectrometry (AAS)

The soil samples were digested by domestic graphite digestion apparatus, and the total Cr element which content in the soil was determined by atomic absorption spectroscopy. The Cr element content in soil samples was detected by the established method. Statistical experimental data show that the measured values of soil samples did not deviate from the guarantee value, three soil samples of the standard deviation range: 0.22～0.69, the relative standard deviation range: 0.32%～2.33%, so the method of digestion for determination of Cr element in soil is feasible.

Hot block; atomic absorption spectroscopy; soil; Cr element

O652

A

1008-1151(2016)09-0035-03

2016-08-11

“國產大型儀器應用示范中心建設課題”（13-92-01A）。

陸云（1984－），女，廣西壯族自治區分析測試研究中心助理工程師，從事化學分析檢測工作。