石墨爐原子吸收分光光度法測定清潔地表水中的Pb、Cd

黃盛楠　肖盛

摘要：建立不加基體改良劑、水樣酸化后直接測定的塞曼扣背景石墨爐原子吸收分析方法測定清潔地表水中的Pb、Cd。實驗結果表明：采用該方法測定，Pb在0.0～10.0μg/L，Cd在0.0～2.0μg/L的濃度范圍內線性良好，檢出限分別為0.20μg/L，0.05μg/L，同時具有良好的精密度，準確度，滿足質量控制的要求。

關鍵詞：石墨爐原子吸收；Pb；Cd；清潔地表水

中圖分類號：X83 文獻標志碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0111-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.064

Abstract：A method for determination of lead and cadmium in clean surface water by Zeeman buckle background graphite furnace atomic absorption spectrometry without matrix modifier and directly acidified after water sample acidification was established. The test results show that the determination of lead in 0 ～10.0ug/L， cadmium in the concentration range of 0 ～2.0ug/L is good， the detection limit is 0.20 ug/L， 0.05ug/L， at the same time， it has good precision， accuracy， meet the requirements of quality control.

Key words：Graphite furnace atomic absorption； Pb； Cd； Clean surface water

近年來，隨著社會、經濟的發展，生活、工業廢水的大量排放，地表水的安全已受到了嚴重威脅。因此，地表水的常規監測已成為監測部門最重要的工作之—，特別是地表水中Pb、Cd等毒性指標的監測顯得尤為重要。Pb可通過水生生物食物鏈進入人體，可在人體和動物組織中蓄積，對人體生理功能產生影響，引發各種疾病[1]；飲用被鎘污染的水源可引起急慢性中毒如，腎衰竭、心血管、神經、免疫內分泌系統等疾病。

目前，地表水Pb、Cd的測定方法主要有原子吸收分光光度法、電感耦合等離子離發射光譜法、陽極溶出伏安法和示波極譜法等。石墨爐原子吸收法是目前地表水監測中常用的測定方法。該方法具有靈敏度高、檢出限低、操作簡便等優點，但基體效應比較顯著和復雜。在原子化過程中，樣品基體蒸發，在短波長范圍出現分子吸收或光散射，產生背景吸改；另一類基體效應是樣品中基體參加原子化過程中的氣相反應，使被測元素的原子對特征輻射的吸收增強或減弱，產生正干擾或負干擾[2]；前者可通過塞曼扣背景或通過樣品稀釋降低樣品中的基體濃度等進行校正；后者可通過基體改良劑克服干擾[2]。但加入基體改良劑后，需提高灰化溫度，使得靈敏度降低，檢出限升高，基體本身帶來的背景干擾對樣品的測定也有一定影響。本實驗針對的是清潔地表水，其成分較簡單，基體干擾物相對較少。建立不加基體改良劑、水樣酸化后直接測定的塞曼扣背景石墨爐原子吸收分析方法測定清潔地表水中的Pb、Cd，結果表明，該方法在具有良好線性的前提下，同時具有良好的精密度，準確度，滿足質量控制的要求。

1 方法原理

將樣品注入石墨管，用電加熱使石墨爐升溫，樣品蒸發離解形成原子蒸汽，對來自光源的特征電磁輻射產生吸收。將測得樣品吸收光度和標準吸收光度進行比較，確定樣品中被測金屬的含量[2]。

2 實驗部分

2.1 儀器

PrinAAcle 900T型原子吸收分光光度計，珀金埃爾默（上海）有限公司；

Pb、Cd空心陰極燈，珀金埃爾默（上海）有限公司；

Milli Q 超純水處理系統，美國 Millipore 公司。

2.2 試劑和材料

硝酸（HNO3）：ρ=1.42g/mL，優級純；

鉛標準溶液500mg/L，鎘標準溶液500mg/L，國家環保部標樣研究所；

高純氬（純度>99.99%）；

實驗用水為去離子水（18.2MΩ），實驗所用到采樣瓶及器皿均需用（1+1）的HNO3浸泡后，使用前用去離子水沖洗干凈，方可使用；

0.45μm微孔濾膜。

2.3 標準曲線

2.3.1 鉛標準曲線

500mg/L的鉛標準溶液用0.2%HNO3逐級稀釋成10.0ug/L的標準使用液，將10.0ug/L的標準使用液作為主標準溶液，置于樣品盤中，將0.2%的HNO3溶液作為標樣稀釋液，由儀器自動進樣器自動稀釋成2.0μ/L，4.0μ/L，6.0μ/L，8.0μ/L，10.0μ/L的標準曲線，將0.2%的HNO3溶液作為標準曲線的空白。

2.3.2 鎘標準曲線

500mg/L的鎘標準溶液用0.2% HNO3逐級稀釋成2.0ug/L的標準使用液，將2.0ug/L的標準使用液作為主標準溶液，置于樣品盤中，將0.2%的HNO3溶液的作為標樣稀釋液，自動進樣器自動稀釋成0.40μ/L，0.80μ/L，1.20μ/L，1.60μ/L，2.00μ/L的標準曲線，將0.2%的HNO3溶液作為標準曲線的空白。

2.4 儀器工作參數

在廠家推薦的儀器工作條件基礎上，通過多次實驗得到最佳儀器參數及工作條件，詳見表1，表2。

2.5 樣品的預處理

本實驗測定的是可溶性Pb、Cd。水樣采集后，應在現場立即通過0.45μm的微孔濾膜過濾，每1000mL水樣中加入2ml HNO3，進行水樣固定。

3 結果與討論

3.1 工作曲線

在表1及表2的儀器最佳工作參數條件下，按2.3.1和2.3.2的濃度范圍繪制Pb、Cd的標準曲線。詳見表3，圖1，圖2。

3.2 檢出限

按照《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》（HJ 168-2010）進行檢出限的確定，按公式MDL=t（n-1，a=0.99）×S進行計算，其中t（n-1，a=0.99）為當自由度為n-1、置信度為99%時，單邊t檢驗的情況下決定標準偏差；S為重復n次測量得到的標準偏差[3]。

本實驗以0.2%的硝酸溶液作為試劑空白，通過7次連續測量，確定方法的檢出限。當n=7時，t（n-1，a=0.99）=3.14，通過計算得到Pb的檢出限為0.2μg/L， Cd的檢出限為0.05ug/L。

3.3 精密度

在不加基體改良劑的條件下，分別重復測定低、中、高三個濃度的Pb、Cd標準溶液，每個樣品各測定7次，測定樣品的相對標準偏差，實驗結果詳見表4；分別重復測定2個清潔地表水樣品，每個樣品各測定7次，并計算其相對標準偏差，實驗結果詳見表5。

由表4可知，低、中、高三種濃度的Pb、Cd標準樣品的相對標準偏差均小于3%；由表5可知，2個清潔地表水樣中Pb、Cd的相對標準偏差也均小于3%，該方法具有良好的精密度。

3.4 準確度

在不加基改良劑的條件下，分別對Pb、Cd的國家標準物質進行分析測試，并計算其相對誤差；對2個清潔地表水樣中Pb、Cd2元素進行加標回收實驗，以測試測定結果的有效性，結果詳見表6，表7。

由表6可知，2個國家標準物質的相對誤差分別為2.5%，2.6%；由表7可知，對于兩個不同濃度的清潔地表水樣，Pb的加標量分別為2.00μg/L和5.00μg/L時，加標回收率分別為94.0%、98.2%；Cd的加標量分別為0.50μg/L和1.00μg/L時，加標回收率分別為96.0%、101%。由表6、表7的結果可得，該方法具有良好的準確度。

4 小結

實驗結果表明：在表1、表2所列的儀器最佳參數工作條件下，不加基體改良劑，用石墨爐原子吸收法在塞曼扣背景的條件下，測定清潔地表水中Pb、Cd兩種重金屬元素，可得到滿意的結果。Pb在0.0～10.0μg/L的濃度范圍內，Cd在0.0 ～2.0μg/L范圍內線性良好，其檢出限、準確度、精密度均滿足質量控制的要求[4]。不加基體改良劑直接測定，除了能避免基體本身所帶來的背景干擾，還可以降低灰化溫度，提高靈敏高，降低檢出限。因此，對于樣品成分較簡單，樣品本身基體干擾物少的清潔地表水，可在不加基體改良劑的條件下，選用石墨爐原子吸收法測定。

參考文獻

[1]岳明.石墨爐原子吸收法測定地表水中的鉛[J].科技視界，2014，33（4）：306-307.

[2]國家環境保護總局水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法（第四版增補版） [M].北京.中國環境科學出版社，2002.331-334.

[3]雷艷妮.石墨爐原子吸收分光光度法測定地表水中鈹[J].能源與環境，2017，（03）：89+91.

[4]盧水平，羅岳平，張艷，馬銘，朱日龍，于磊.平臺石墨爐原子吸收光譜法測定地表水中的鉈[J].理化檢驗（化學分冊），2014，50（12）：1584-1586.

收稿日期：2018-04-10

作者簡介：黃盛楠（1983-），女，學士學位，工程師，研究方向為環境監測。