不同前處理測定土壤中鎘含量的比較研究

李 凡，李祥峰

(1 云南省楚雄州農產品質量檢測中心，云南 楚雄 675000；2 云南省楚雄州動物疫病預防控制中心，云南 楚雄 675000)

在土壤質量鎘含量的測定中，國標消解方法是電熱板消解，此方法操作簡單、儀器要求低，但大量強酸的使用，對實驗操作人員和環境的危害較大。而微波消解方法因操作簡便、快捷、安全而得到廣泛應用[1]。但不同消解方法的比較研究較少，且微波消解的消解效果如何也值得進一步研究。

本文擬通過電熱板消解與微波消解2種不同的前處理方式，使用石墨爐原子吸收光譜儀來測定土壤中的鎘含量，通過分析測定結果的精密度、準確度、提取率來比較研究2種前處理方式的消解效果，以此為檢測人員在土壤鎘測定的前處理方法上提供參考。

1 實 驗

1.1 儀器與材料

安捷倫240FS+240Z石墨爐原子吸收光譜儀；美國CEM MarsX微波消解儀；Milli-Q超純水儀；鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸(優級純)；鎘標準溶液(1000 μg/mL)，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；土壤標準樣品GBW07405，地球物理地球化學勘查研究所。

1.2 實驗方法

1.2.1 微波消解法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯的消解罐中，加水潤濕后加入5 mL硝酸、2 mL氫氟酸和2 mL雙氧水混合均勻，將內膜旋緊，置于微波消解工作平臺上消解。設置消解時間和步驟，消解程序如表2所示。消解完成后，冷卻至室溫，取出消解內管放入趕酸板上，150～160 ℃消解趕酸至液體成近干，取下冷卻后轉移至25 mL容量瓶中定容，待溶液澄清后，取上清液測試。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。石墨爐原子吸收儀檢測條件見表2。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

表2 石墨爐原子吸收光譜儀檢測條件Table 2 Determining condition of graphite furnace atomic absorption method

1.2.2 電熱板加熱法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用水濕潤后加入5 mL鹽酸，置于電熱板上80 ℃加熱，當蒸發至約2～3 mL時，取下稍冷后加入5 mL硝酸、4 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上14 ℃加入1 h左右，開蓋搖晃坩堝除硅。視消解情況重復上述過程，當白煙基本冒盡且內容物呈粘稠狀時，取下稍冷，用水沖洗坩堝內壁，并加入1 mL硝酸溶液(1+5)溫熱溶解殘渣。然后將溶液轉移至25 mL容量瓶中，加入3 mL 5%磷酸二銨溶液冷卻后定容[2]。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。

1.3 標準曲線制定

對鎘標準液進行稀釋后制備濃度點0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L的鎘標準系列液，通過測定繪制工作曲線。

2 結果與討論

2.1 工作曲線繪制

通過石墨爐原子吸收光譜儀測定各標準溶液吸光度，繪制工作曲線如圖1所示。圖1中標準曲線擬合方程為y=0.0434x+0.0079，相關系數R2=0.9993。

圖1 鎘石墨爐原子吸收標準曲線Fig.1 Cadmium standard curve

2.2 不同消解方法測定鎘的精密度與準確度分析

使用不同前處理消解的標準樣品經石墨爐光譜儀平行測定6次，對測定結果進行精密度和準確分析，結果如表3、表4所示。

表3 不同前處理精密度分析Table 3 The precision analysis of different digestions

表4 不同前處理準確度分析Table 4 The accuracy analysis of different digestions

由表3可知，電熱板加熱法測定的平均值為0.404 mg/kg，標準偏差為0.0105 mg/kg，RSD為2.60%；微波消解法測定的平均值為0.430 mg/kg，標準偏差為0.0091 mg/kg，RSD為2.12%。兩種前處理方法測定土壤中鎘含量的精密度均在允許范圍內，但微波消解法測定的標準偏差與RSD均小于電熱板加熱法。說明微波消解法測定的精密度優于電熱板法。

由表4可知，電熱板加熱法測定平均值為0.40mg/kg，準確度為11.11%，提取率為88.89%；微波消解法測定平均值為0.43 mg/kg，準確度為4.44%，提取率為95.56%。兩種前處理方法測定土壤中鎘含量的準確度均在允許范圍內，但微波消解法的準確度更小、提取率更高，且測定的平均值大于電熱板法。說明微波消解法的準確度優于電熱板法。

綜上分析，2種前處理方式測定土壤鎘含量都在允許范圍內[3]，但微波消解法測定土壤中鎘含量的精密度和準確度優于電熱板法，測定的鎘含量也大于電熱板法。分析其原因，可能是因為微波消解是在密閉強酸環境中，對試樣施加高壓力、高溫度作用，通過微波加熱促使樣品消解，最大程度的降低了樣品的污染及元素的損失，保證了土壤樣品中鎘含量的完整性[4]。

微波消解具有耗時短、用酸少、污染小、安全性高的優點，但對儀器設備的要求較高。而電熱板的優點是所需儀器設備簡單、成本低，缺點是耗時較長、穩定性較差，并且消解過程中產生大量酸性氣體，安全性較低[5]。

3 結 論

通過分析2 種前處理檢測方法的準確度、精密度比較數據，得出微波消解石墨爐原子吸收法可較好滿足土壤中鎘的測定需要。分析各自的優缺點，雖各有利弊，但是實驗結果均能滿足要求。因此實驗人員在實際檢測中可根據監測的目的和實驗室的儀器條件選擇合適的前處理方法。