石墨爐原子吸收分光光度法測定水中重金屬

劉樞

摘要? ? 建立了石墨爐原子吸收分光光度法測定水中銅、鉛、鎘、鎳、鉻的分析方法。優(yōu)化了儀器條件，通過檢出限、精密度和準確度的測試，驗證了該方法在金屬元素分析中的準確性和有效性，能夠滿足環(huán)境水樣中銅、鉛、鎘、鎳、鉻的分析要求。

關鍵詞? ? 石墨爐原子吸收分光光度法;重金屬;測定

中圖分類號? ? X832? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）02-0153-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? A method for the determination of copper，lead，cadmium，nickel and chromium in water by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry was established.Through the test of detection limit，precision and accuracy，the accuracy and validity of the method in the analysis of metal elements were verified，which could meet the requirements of the analysis of copper，lead，cadmium，nickel and chromium in environmental water samples.

Key words? ? graphite furnace atomic absorption spectrometry;heavy metal;determination

目前，重金屬污染已十分嚴重，如何監(jiān)測水中重金屬并加以治理，是現(xiàn)階段人類面臨的重大問題。銅、鉛、鎘、鎳、鉻均屬于常見重金屬元素，具有很強的環(huán)境危害。與銅、鉛、鎘、鎳、鉻相關的國內外標準分析方法主要有火焰原子吸收分光光度法（FAA）、石墨爐原子吸收分光光度法（GFAA）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）法等，國內頒布的相關標準有15個還包括《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）[1]。查閱相關質量標準、排放標準、《地表水和廢水監(jiān)測技術規(guī)范》[2]和《地下水監(jiān)測技術規(guī)范》[3]，推薦分析方法多為石墨爐原子吸收法。國內與石墨爐原子吸收分光光度法相關的標準分析方法：《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T 5750.6—2006）[4]，建立了飲用水和水源水的銅、鉛、鎘、鎳的石墨爐原子吸收分光光度法;《飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB/T 8538—2016）[5]，建立了飲用天然礦泉水銅、鉛、鎘、鎳、鉻的石墨爐原子吸收分光光度法;《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）給出了地下水和清潔地表水中銅、鉛、鎘石墨爐原子吸收分光光度法。本方法采用石墨爐原子吸收分光光度法測定水中的銅、鉛、鎘、鎳、鉻，結果證明，其可用于環(huán)境水樣的分析。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

主要儀器：石墨爐原子吸收分光光度計（具塞曼背景校正器，ZEENIT700P）、電熱板、微波消解儀（CEM公司）。

試劑：硝酸、過氧化氫、高氯酸、磷酸二氫銨、硝酸鎂，均為優(yōu)級純;試驗用水為去離子水;銅、鉛、鎘、鎳、鉻均為光譜純，質量分數≥99.99%。

根據儀器使用說明書調節(jié)儀器至最佳工作狀態(tài)，儀器測量條件見表1。

1.2? ? 試驗方法

樣品采集按照《地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 91—2002）和《地下水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 164—2004）的相關規(guī)定執(zhí)行。可溶性銅、可溶性鉛、可溶性鎘、可溶性鎳和可溶性鉻樣品采集后盡快用0.45 μm的濾膜過濾，棄去初始濾液50 mL，立即加入適量硝酸溶液酸化濾液至pH值為1～2，于14 d內完成分析測定。總銅、總鉛、總鎘、總鎳和總鉻樣品采集后立即加入適量硝酸溶液，酸化樣品至pH值為1～2，于14 d內完成分析測定。

可溶性銅、可溶性鉛、可溶性鎘、可溶性鎳或可溶性鉻樣品直接測定。總銅、總鉛、總鎘、總鎳和總鉻樣品，經電熱板消解或微波消解后上機測定。微波消解方法參照《水質 金屬總量的消解 微波消解法》（HJ 678-2013）[6]。

電熱板消解具體步驟：移取50.0 mL搖勻后的樣品于100 mL燒杯中，加入5 mL硝酸，蓋上表面皿，于電熱板上95 ℃±5 ℃加熱蒸發(fā)至溶液剩余2～3 mL，冷卻，視消解情況可繼續(xù)加入硝酸，每次3 mL，重復上述消解過程，直至不再有棕色煙霧產生，冷卻。緩慢加入3 mL過氧化氫或1 mL高氯酸，蓋上表面皿，于電熱板上95 ℃±5 ℃加熱回流，視情況可繼續(xù)加入過氧化氫或高氯酸，每次1 mL，直至只有細微氣泡或大致外觀不發(fā)生變化，移去表面皿，將溶液蒸發(fā)至近干，冷卻。加入適量硝酸溶液1+499（v/v），用硝酸溶液淋洗燒杯內壁和表面皿至少3次，全量移入50 mL容量瓶中，用硝酸溶液定容至標線，搖勻。如果試樣中有不溶顆粒，可靜置或用水系微孔濾膜過濾，取澄清液貯存于聚乙烯瓶中。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 校準曲線的繪制

配制各元素標準系列，由低濃度到高濃度依次向石墨管注入20 μL標準系列，按照儀器參考條件加入基體改進劑并測量吸光度。以吸光度為縱坐標，標準系列質量濃度為橫坐標，用線性回歸法建立校準曲線，各元素校準曲線見表2。

2.2? ? 檢出限

分別按照樣品分析的總量和可溶性2種目標待測物，對銅濃度為1.00 μg/L、鉛濃度為2.00 μg/L、鎘濃度為0.1 μg/L、鎳濃度為5.0 μg/L、鉻濃度為0.8 μg/L的試樣進行8次平行測定，計算標準偏差，計算方法檢出限（MDL）（表3、4）。

2.3? ? 精密度試驗

對總銅、總鉛、總鎘、總鎳和總鉻質量濃度為0.47～6.5、1.01～22.4、1.92～47.5 μg/L的地下水樣品、地表水樣品和廢水樣品進行了6次重復測定，實驗室內相對標準偏差分別為0.8%～26.4%、1.2%～22.9%、0.5%～13.0%。實驗室間相對標準偏差分別為7.2%～26.0%、5.6%～25.0%、3.8%～19.0%。重復性限分別為0.08～1.30、0.15～3.90、0.23～4.40 μg/L。再現(xiàn)性限分別為0.27～2.70、0.34～8.10、0.34～13.10 μg/L。

對可溶性銅、可溶性鉛、可溶性鎘、可溶性鎳和可溶性鉻質量濃度為0.44～6.30、0.95～21.90、1.78～47.00 μg/L的地下水樣品、地表水樣品和廢水樣品進行了6次重復測定，實驗室內相對標準偏差分別為0.7%～17.0%、0.4%～8.3%、0.2%～15.7%。實驗室間相對標準偏差分別為10%～30%、6.4%～41.0%、3.1%～17.0%。重復性限分別為0.06～1.00、0.08～1.90、0.19～2.90 μg/L。再現(xiàn)性限分別為0.19～3.10、0.18～20.00、0.33～10.90 μg/L（表5）。

2.4? ? 準確度試驗

對銅、鉛、鎘、鎳和鉻濃度為（44.8±2.5） μg/L～（1.42±0.07）mg/L的有證標準樣品進行測定，相對誤差為-4.5%～4.4%，相對誤差最終值為-1.0%±3.8%～1.7%±4.0%。對地下水、地表水和廢水樣品進行總量元素的加標回收試驗，加標回收率范圍為81.2%～124.0%，加標回收率最終值為91.1%±16.4%～107%±20.8%。對地下水、地表水和廢水樣品進行可溶性元素的加標回收試驗，加標回收率范圍為79.8%～113%，加標回收率最終值為94.6%±7.0%～101%±19%。

3? ? 結論

試驗結果表明，石墨爐原子吸收分光光度法的檢出限、準確度和精密度均可滿足環(huán)境水樣的檢測需要，易于操作，適于推廣使用，可作為分析水質樣品的參考方法，適用于地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中銅（Cu）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鎳（Ni）、鉻（Cr）的測定。

4? ? 參考文獻

[1] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)側分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002

[2] 國家環(huán)境保護總局.地表水環(huán)境質量標準：GB3838-2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3] 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.地下水質量標準：GB/T 14848-2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

[4] 衛(wèi)生部.生活飲用水衛(wèi)生標準檢驗方法：GB/T 5750.6-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[5] 國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標準飲用天然礦泉水檢驗方法：GB/T 8538-2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[6] 環(huán)境保護部.水質 金屬總量的消解 微波消解法：HJ 678-2013[S/OL].（2013-11-21）[2019-08-27].http：//www.docin.com/p-737666797.html.