球磨儀-微波消解石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛元素

殷思敏

(鎮江市環境監測中心站，江蘇 鎮江 212000)

1 引言

近年來，土壤中的重金屬污染越來越受到公眾的關注，鉛是一種毒性重金屬[1]，在人體內沒有任何生理功能，是一種非人體需要的元素[2]，土壤中鉛的存在對人類健康、生態環境安全以及社會穩定產生了非常不利的影響[3]，如何有效的監測土壤中的鉛含量顯得尤為重要。針對土壤樣品，現采用球磨儀制樣，微波消解儀進行前處理，根據石墨爐原子吸收法進行測定,旨在研究球磨儀和微波消解儀在測定土壤中鉛的應用。

2 實驗部分

2.1 主要儀器、試劑及標準物質

主要儀器：PM200行星式球磨儀(德國萊馳公司)、16HF100型微波消解儀及配套電熱板(奧地利安東帕公司)、石墨爐原子吸收分光光度計(賽默飛世爾型號ICE3400)、鉛空心陰極燈，Mlli-Q超純水系統(美國Mllipore科技有限公司)、XT 220A型電子分析天平(上海華巖儀器公司)。

主要試劑：HNO3(南京化學試劑有限公司 優級純)；H2O2(南京化學試劑有限公司 優級純)；HF(南京化學試劑有限公司 優級純)；10%磷酸氫二銨溶液。

標準物質：鉛的標準溶液，質量濃度500mg/L(環保部標準樣品研究所)；土壤成分分析標準物質 GSS-22及GSS-26(地球物理地球化學勘查研究所)。

2.2 土壤樣品的制備、消解及測定

2.2.1 試驗設計

安東帕微波消解儀為16位轉子型，土壤樣品包括GSS-22、GSS-26、實際試樣，故試驗設計如表1所示。

2.2.2 土壤樣品的制備

將土壤樣品(一般不少于500g)混合均勻，并用四分法縮分至約100 g，經過風干(自然風或是冷凍干燥)后[4]，除去雜質等異物。將土壤放入兩個氧化鋯研磨罐中，對稱放入PM200行星式球磨儀，研磨速度一般設置為350～550轉/min之間。

表1 試驗設計

行星式球磨儀的主要原理：研磨系統中，太陽輪朝一個方向做公轉，研磨平臺朝相反方向做自轉，兩者產生的離心合力帶動研磨罐內的研磨球去撞擊、磨擦樣品，將樣品粉碎。

2.2.3 土壤樣品的消解

準確稱取5#-16#的樣品0.2000 g，置于消解罐內，用少量水潤濕，連同1#-4#消解空白，依次加入6 mL硝酸、2 mL雙氧水和2 mL HF，輕輕搖動，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。微波消解儀工作條件如表2所示。

表2 微波消解程序

2.2.4 石墨爐原子光譜儀的設置

鉛元素測定波長為283.3 nm,通帶寬度1.3 nm，燈電流7.5 mA[5]，氬氣流量0.30 L/min。石墨爐原子吸收光譜法工作條件如表3所示，以10%磷酸氫二銨溶液為基體改進劑。

3 結果與分析

3.1 球磨儀的優勢

在制樣過程中，采用球磨儀和手工研磨兩種方法進行制樣，兩者均能達到制樣的效果，其中球磨儀制樣快速高效，對環境污染少且節能，較適合土壤制樣，兩者對比如表4所示。

表3 石墨爐原子吸收光譜法工作條件

表4 球磨儀和手工研磨制樣的對比

3.2 微波消解法的優勢

在消解過程中采用微波消解法和電熱板消解法進行對比，各稱取4個土壤標準樣品GSS-22進行消解并測定，測定結果如表5所示，兩種方法消解后，測定結果均滿足要求。

表5 微波消解法和電熱板消解法測定結果

微波消解法和電熱板消解法操作對比，如表6所示，微波消解法較適合土壤消解。

3.3 方法的準確度和精密度

3.3.1 線性范圍與回歸方程

鉛元素的標準曲線濃度點為：0.00、4.00、10.00、16.00、20.00 ug/L，用石墨爐原子吸收法測定并進行回歸分析，繪制工作曲線。表7中顯示鉛的標準曲線線性良好，相關系數R達到0.9997。

3.3.2 方法準確度

通過標準土壤樣品的GSS-22和GSS-26的測定，來考察微波消解石墨爐原子吸收法的準確性和可靠性。5#-8#GSS-22和9#-12#GSS-26樣品測定值如表8所示，測定結果均在保證值范圍之內，滿足準確度要求。

表6 微波消解法和電熱板消解法的對比

表7 回歸方程、相關系數及檢出限

表8 土壤標樣鉛的測定結果

3.3 方法精密度

對13#-16#實際試樣分別測定4次，結果如表9所示，并計算相對標準偏差，實際試樣的測定滿足精密度要求。

表9 土壤實際試樣鉻測定的精密度結果

4 結論

本文采用了球磨儀制樣、微波消解、石墨爐原子吸收法測定土壤樣品中的鉛含量。球磨儀制樣顆粒超細且均勻，干凈衛生，不存在揚塵污染。微波消解儀操作簡便快速，消耗試劑少，密閉消解酸污染少。通過石墨爐原子吸收法測定土壤標準樣品GSS-22和GSS-26驗證準確性，其中GSS-22相對誤差為1%，GSS-26相對誤差為1.2%，滿足要求。通過測定實際試樣驗證精密度，相對標準偏差均值為1.6%，滿足要求。該方法能很好地解決土壤樣品分析過程中耗時、費力、有污染的瓶頸，適用于土壤樣品的分析測定。