兩種基體改進劑在石墨爐原子吸收光譜法測定土壤重金屬鎘中的研究

韋必帽+黃堅鋒

摘要：探討了磷酸二氫銨溶液、磷酸二氫銨-抗壞血酸復合溶液作為石墨爐原子吸收光譜法測定土壤重金屬鎘基體改進劑，結果顯示：5%磷酸二氫銨-抗壞血酸復合基體改進劑在峰形（峰高、尖度、拖尾度）顯著優于5%磷酸二氫銨、吸光值極顯著大于5%磷酸二氫銨，表明5%磷酸二氫銨-抗壞血酸復合基體改進劑在消除土壤基體干擾效果上顯著優于5%磷酸二氫銨溶液，其對土壤總鎘測定結果靈敏度高、準確性好。

關鍵詞：石墨爐原子吸光譜法； 土壤； 鎘； 基體改進劑

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0050-03

1 引言

2016年5月，國內多個省份出產的大米被查出重金屬鎘超標，土壤重金屬污染成我國眾多農業大省的“公害”。“鎘米危機”的出現，再次敲響土壤重金屬污染警鐘。由于土壤是食品安全的主載體，所以國土、農業、環保等國家相關部門對土壤重金屬污染十分重視。

石墨爐原子吸收分光光度法測定水質、土壤、蔬菜中鉛、鎘等重金屬鎘的研究[1，2]已有相關的報道，檢驗精密度、回收率測定等[3]研究也取得理想效果。王小紅等[4]在研究基體改進劑對測定土壤鎘的檢出限和穩定性等指標均優于直接測定。在食品[5]、中醫藥[6]、頭發[7]中鎘測定研究顯示，基體改進劑對石墨爐原子吸收分光光度法測定重金屬鎘在提高灰化溫度、消除基體干擾等具有顯著效果。在石墨爐原子吸收法測定土壤重金屬鎘的基體改進劑選擇上研究相對較少。通過不同基體改進劑對土壤重金屬鎘測定研究，更好啟發土壤環境重金屬監測分析工作提供新思維，使用基體改進劑上有較好的選擇與組合優化。

2 儀器和試劑

2.1 儀器

石墨爐原子吸收分光光度計（美國熱電ICE3500，配有自動進樣器）、熱電原裝進口鎘空心陰極燈、進口普通石墨管、電熱板（最高溫度為300℃）、聚四氟乙烯坩堝、高純氬氣（純度>99.99% 廣東佛山）、超純水系統（密理博MILLI-Q Integral）。

2.2 試劑

鎘標準溶液（國家標準物質研究所），硝酸、氫氟酸、高氯酸（優級純，廣州化學試劑廠），5%（m/v）磷酸二氫銨溶液、 5%（m/v）抗壞血酸溶液、1%HNO3溶液、超純水（電阻率18.3MΩ·cm）。

3 試驗方法

3.1 土壤樣品前處理

根據GB17141-1997《土壤質量 鉛 鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》的消解方法稍作改進。稱取國家標準物質GSS-5土壤樣品約0.5 g于聚四氟乙烯坩堝中，用超純水潤濕，加入10 mL硝酸、5 mL氫氟酸后放置電熱板上在約190℃加熱消解，在酸液冒煙時不斷搖動坩堝飛硅，加熱至酸液剩余約2 mL時，取下坩堝冷卻。加入3 mL高氯酸，蓋上坩堝蓋，于180℃下消解3 h，開蓋后趕酸至消解液變成粘溶膠體狀態。用5%硝酸溶液10 mL溶解殘渣并用超純水定容至50 mL容量瓶中，靜置過夜備測。

3.2 標準溶液配制

國家有證標準物質鎘標準溶液500 mg/L，經逐級稀釋后成為濃度為5.0 μg/L標準溶液。

3.3 樣品測定

石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鎘儀器設定條件及石墨爐升溫程序如表1和表2。

測定樣品時，先分析標準系列以準確定量，標準系列最高濃度點為5.0 μg/L，各個濃度點由自動進樣器自動配制，儀器設定分析擬合方式為二次方程擬合，相關系數要求r≥0.999，否則視為分析無效定量。分析過程清洗液、空白試劑、稀釋液均為1%HNO3溶液。分析過程所有玻璃器皿均經過5%HNO3溶液浸泡過夜后用自來水沖洗多次、用超純水潤洗后晾干使用。

4 結果與討論

4.1 5%磷酸二氫銨溶液與5%磷酸二氫銨溶液-抗壞血酸復合基體改進劑對土壤空白測定

表3顯示，兩種基體改進劑對土壤空白消解液7次測定結果平均吸光值分別為0.017和0.019，差異性分析p=0.992>0.05。其結果說明：兩種基體改進劑對空白測定吸光值影響無顯著差異，表明了兩種基體改進劑本身產生的響應值并無差異，且吸光值均小于0.020，符合儀器分析的要求。

4.2 5%磷酸二氫銨溶液-抗壞血酸復合基體改進劑與5%磷酸二氫銨溶液對土壤鎘測定圖譜

使用石墨爐原子吸收分光光度計分析重金屬元素時，評價儀器分析條件是否有效、石墨爐升溫程序設置是否合理，主要看分析試樣所能形成的峰，包括峰高、峰尖度、是否拖尾。儀器設置條件與進樣體積一致，圖1、

圖2顯示，兩種基體改進劑測定土壤重金屬鎘形成的峰形均符合分析要求，與5%磷酸二氫銨溶液-抗壞血酸復合基體改進劑相比，5%磷酸二氫銨溶液出峰圖譜峰高較低，沒有形成較尖的峰，拖尾明顯，也就是行業內所稱的饅頭峰。

4.3 5%磷酸二氫銨溶液-抗壞血酸復合基體改進劑與5%磷酸二氫銨溶液對標準土壤測定

相同石墨爐設置條件、同一進樣體積下，分別對樣品進行7次單溶液測試，結果顯示，峰高均值（ ）分別為：5%磷酸二氫銨-5%抗壞血酸組合基體改進劑為0.677、5%磷酸二氫銨為0.641，前者大于或者。7次單溶液測試方差分析顯示，5%磷酸二氫銨-5%抗壞血酸復合基體改進劑的吸光值極顯著大于5%磷酸二氫銨吸光值（p=0.000<0.01），原因可能是5%磷酸二氫銨-5%抗壞血酸復合基體改進劑在灰化階段更有效去除干擾物質或者原子化過程更加充分，把被基體束縛的原子鎘釋放出來。從7次測定吸光值統計結果的相對標準偏差（SD）來看，兩種溶液組合的基體改進劑5%磷酸二氫銨-5%抗壞血酸﹤5%磷酸二氫銨溶液，表明了復合基體改進劑在同一條件下分析土壤重金屬鎘的穩定性略高于單一5%磷酸二氫銨溶液基體改進劑（表4）。

5 結論

（1）磷酸二氫銨溶液、磷酸二氫銨-抗壞血酸復合溶液作為石墨爐原子吸收光譜法測定土壤重金屬鎘基體改進劑空白值低，能較好去除基體干擾，均達到分析土壤的要求。

（2）磷酸二氫銨-抗壞血酸復合溶液作為石墨爐原子吸收光譜法測定土壤重金屬鎘的基體改進劑在峰形、吸光值上均優于磷酸二氫銨溶液。

參考文獻：

[1]鄧 亮.分析石墨爐原子吸收法測定水中鎘[J].生物技術世界，2012（5）：52～54.

[2]程培青，冷家峰，李 棟，等. 石墨爐原子吸收光譜法測定蔬菜鉛、鎘含量[J].化學分析計量，2004，13（2）：47～48.

[3]鄭曉麗. 石墨爐原子吸收光譜法測定土壤鎘含量[J].科技與創新，2014（12）：157～158.

[4]黃小紅，衛 勇. 石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中的鎘[J].環境科學與管理，2007（5）：143～146.

[5]王麗娟，胡軍妹，嚴 正，等.石墨爐原子吸收法測定食品中鉛和鎘的基體改進劑的研究[J].中國健康文摘，2011，8（45）：58～60.

[6] 吳曉平，楊華劍.原子吸收石墨爐法測定中藥中鎘的基體改進劑研究[J].中國中醫藥科技，2014，7（21）：400～402.

[7] 向 艷，薛金花，馬會會.基體改進劑石墨爐原子吸收測定發鎘的研究[J].應用化工，2010，39（10）：1590～1593.