微波消解的氫化物—原子熒光光譜法測(cè)定土壤痕量汞

潘 寧 朱建林 張 賽 王 磊 （江蘇省建湖縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心 224700）

微波消解的氫化物—原子熒光光譜法測(cè)定土壤痕量汞

潘 寧 朱建林 張 賽 王 磊 （江蘇省建湖縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心 224700）

土壤是農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)資料，土壤遭受污染后，特別是重金屬污染，很難得到消除。將微波消解技術(shù)應(yīng)用于氫化物-原子熒光光譜法中測(cè)定土壤中的痕量汞，改進(jìn)了傳統(tǒng)消解方法試劑用量大、耗時(shí)長(zhǎng)、易交叉感染等不足。該方法具有快速、高效，靈敏度高、精密度和準(zhǔn)確度較好等特點(diǎn)，適用于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤中痕量汞的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定。

微波消解；氫化物-原子熒光光譜法；土壤；汞

汞（Hg）在土壤中以痕量水平存在，在土壤中會(huì)不斷積累，容易引起生物與人中毒、致病甚至死亡，因而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，對(duì)土壤中汞的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。目前，土壤中汞的分析測(cè)定常用冷原子熒光法[1]、原子吸收法[2]、原子熒光光譜法[3]等，其中，氫化物-原子熒光光譜法因具有靈敏度高、精密度好、記性效應(yīng)小、基體干擾少等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。但傳統(tǒng)的土樣消解技術(shù)試劑用量大，且樣品處理過(guò)程中極易發(fā)生損失、易交叉感染，導(dǎo)致汞測(cè)定分析結(jié)果不準(zhǔn)確。為妥善解決此類(lèi)問(wèn)題，筆者利用近幾年發(fā)展起來(lái)的微波消解技術(shù)（該技術(shù)具有快速、高效、試劑用量少、回收率高等特點(diǎn)），改進(jìn)了氫化物-原子熒光光譜法，測(cè)定了土壤樣品中的痕量汞，現(xiàn)將相關(guān)結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

MARS6型高壓微波消解儀（美國(guó)CEM公司），AFS-3100型原子熒光光譜儀（北京海光儀器公司），汞空心陰極燈。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

硼氫化鉀（KBH4）-氫氧化鉀（KOH）溶液（還原劑），稱(chēng)取10.0 g硼氫化鉀（KBH4）溶于0.5%氫氧化鉀（KOH）溶液中，定容至1 000 mL（現(xiàn)配現(xiàn)用）。100 mg/L汞標(biāo)準(zhǔn)備液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心），配置標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行稀釋?zhuān)⒓尤牍潭ㄒ篬2%硝酸（優(yōu)級(jí)純）-0.05%重鉻酸鉀(K2Cr2O7，優(yōu)級(jí)純)溶液]。實(shí)驗(yàn)室用水均為去離子水。

本試驗(yàn)所用試劑，除特殊注明外，均為分析純?cè)噭?/p>

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 樣品處理

采集的土壤樣品去除雜質(zhì)后置陰涼處風(fēng)干，用陶瓷研缽研磨，過(guò)100目分樣篩，混勻后裝瓶待用。

1.3.2 樣品消解

準(zhǔn)確稱(chēng)取土樣0.5 g左右，放入干燥清潔的MARSXpress反應(yīng)罐中，分別加入硝酸6.0 mL、鹽酸3.0 mL和雙氧水0.25 mL。稍加混勻后放置20 min，然后將反應(yīng)罐放入HTC外層保護(hù)管中，蓋上內(nèi)塞和彈力安全帽，用轉(zhuǎn)子壓力旋鈕鎖緊容器蓋，按順序放入消解反應(yīng)罐（若樣品不足8個(gè)，則反應(yīng)罐要按均勻、對(duì)稱(chēng)放置，以保持平衡，使轉(zhuǎn)盤(pán)能正常旋轉(zhuǎn)）。關(guān)上微波爐門(mén)，設(shè)置功率、時(shí)間、溫度，然后開(kāi)始消解。消解完畢，取出轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)子，冷卻15 min后取出轉(zhuǎn)盤(pán)，在通風(fēng)柜內(nèi)緩慢旋開(kāi)罐子，內(nèi)襯中的消解液即可轉(zhuǎn)至50 mL具塞比色試管中，用去離子水定容，搖勻靜置待測(cè)。

1.3.3 樣品測(cè)定

準(zhǔn)確配置0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 ug/L汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的最佳儀器工作條件下測(cè)量熒光強(qiáng)度并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，先做空白對(duì)照，然后進(jìn)行樣品測(cè)定。

1.4 實(shí)驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)

因測(cè)試中汞很容易發(fā)生污染，測(cè)試所用的容器必須經(jīng)酸泡24 h以上，并清洗干凈。因?yàn)榕饸浠浐脱跹趸浕旌弦旱臐舛葘?duì)靈敏度影響很大，其配置濃度一定不能高。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解條件

由表1可知，微波消解十分快速，整個(gè)前處理過(guò)程僅需40 min左右，與傳統(tǒng)的消解方法相比，不僅節(jié)約了大量時(shí)間，且具有試劑用量少、消解條件易控制、污染和損失少等優(yōu)點(diǎn)。

表1 微波消解條件（9-16個(gè)罐子）

2.2 儀器工作條件

根據(jù)汞測(cè)定的要求[4]，經(jīng)優(yōu)化確定最佳工作條件：負(fù)高壓為280 V，燈電流為15 mA，原子化溫度為200 ℃，原子霧化皿高度為10 mm，載氣（Ar）流量為400 mL/min，屏蔽氣（Ar）流量為1 000 mL/min，硼氫化鉀為1.0%（氫氧化鉀為0.5%），載流為2.0%硝酸。

2.3 線性范圍和檢測(cè)限

通過(guò)配置一系列汞的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在選定條件下進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在0.00-10.00 ug/L 范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度與汞濃度呈現(xiàn)良好的線性擬合，回歸方程的線性相關(guān)系數(shù)大于0.9991。使用儀器內(nèi)程序，將儀器調(diào)至測(cè)量統(tǒng)計(jì)狀態(tài)，以空白溶液（去離子水）連續(xù)測(cè)定11次熒光強(qiáng)度，工作標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.40 ug/L）連續(xù)測(cè)定11次，儀器按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差自動(dòng)計(jì)算出檢測(cè)限為0.005 ug/L。

2.4 方法的精密度和準(zhǔn)確度

為驗(yàn)證方法的精密度和準(zhǔn)確度，筆者選取了4個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，按文中所擬方法，各樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD，并將測(cè)定結(jié)果與土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的推薦值進(jìn)行比較。由表2可知，該方法的精密度和準(zhǔn)確度均較好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.00%，土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中汞含量的測(cè)定值與推薦值基本一致。

表2 土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果

2.5 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤樣品測(cè)定

采用本方法對(duì)建湖縣某農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的5個(gè)土壤樣品進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行了回收率試驗(yàn)。另稱(chēng)土壤樣品0.25 g左右，加入汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.00 ug/L）1.00 mL，經(jīng)微波消解后用原子熒光光譜法測(cè)定，所得結(jié)果（見(jiàn)表3）。由表3可知，各樣品的加標(biāo)回收率在85.0%-95.0%之間。

表3 建湖縣某農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤樣品測(cè)定結(jié)果

3 結(jié) 論

將微波消解技術(shù)應(yīng)用于氫化物-原子熒光光譜法，測(cè)定土壤中的痕量汞，具有樣品處理快速簡(jiǎn)單、消解條件易控制、基體干擾少、方法靈敏度高、準(zhǔn)確度好等特點(diǎn)，該方法應(yīng)用于土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際土壤樣品中痕量汞的測(cè)定，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠。

[1] 張錦茂.ATC 005原子熒光光譜分析技術(shù)[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[2] 荊鏑,廉成章.冷原子熒光法測(cè)定地面水和土壤中的痕量總汞[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),1996,12（3）：9-12.

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[4] 王紅惠,許學(xué)宏.雙道原子熒光光譜法同時(shí)測(cè)定土壤中的砷和汞[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,（3）88-89.

表3 不同處理生菜經(jīng)濟(jì)效益分析

表4 不同處理生菜品質(zhì)分析

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，施用蚯蚓有機(jī)液肥的生菜生長(zhǎng)健壯旺盛，產(chǎn)量及品質(zhì)均得到顯著提高，該肥料具有很大的推廣價(jià)值。

提質(zhì)增效、安全保障是我國(guó)種植業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)，為廣大種植戶(hù)尋找、研制和推廣安全環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的有機(jī)肥料是廣大農(nóng)業(yè)工作者的努力方向。蚯蚓有機(jī)液肥是一種新興的有機(jī)生態(tài)肥料，本試驗(yàn)驗(yàn)證了其在生菜生產(chǎn)上的應(yīng)用效果，這為蚯蚓有機(jī)液肥在其他作物上的推廣應(yīng)用提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

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2015-10-08