火焰原子吸收分光光度法測定土壤中的鈷

胡文娟

摘 要：鈷是一種具有鐵磁性的金屬元素，本來是一種用于制取合金的金屬，但是在土壤中對于土壤成分有一定的破壞，需要我們將其找出并想辦法去除，本文采用火焰原子吸收分光光度法的相應儀器實驗設施和溶液，結合先進操作手段測定土壤中的金屬鈷的含量。

關鍵詞：火焰原子吸收分光光度法；土壤；鈷；測定

隨著材料技術的發展，合金的種類和性能在不斷的提升，我國的工廠企業也在加速研究以鈷元素為組成的新合金產品，然而在生產過程中產生的廢料不經處理就隨意棄置、堆放，造成對周邊土壤環境的影響，一些金屬元素被帶入到土壤中，給土壤造成了污染和破壞，影響了周邊的農業生產和生態環境。因此治理金屬元素對土壤造成的污染刻不容緩，我們通過實驗方式測定土壤樣品中的鈷元素的含量，確定其數量和范圍用來制定相應的解決措施。

1 對鈷的性狀以及測定土壤中鈷元素含量的理解

鈷是擁有光澤的灰色金屬，而且具有很強的鐵磁性，以鈷基制取的合金大多都具有強磁性，在工業生產中所表現出的性狀與鐵、鎳等金屬元素的性狀相似。鈷的化學性質在常溫的狀態下是比較穩定的，屬于中等活潑金屬，只有在高溫下會發生氧化作用，發生一些劇烈的反應。如果土壤中含有鈷元素，短期內會造成農作物減產，對于一些蔬菜作物產生克制生長的影響，而且對于植物來說，鈷元素是具有毒性的，經過一段時間毒性會隨著植物吸收土壤中的養分轉移到植物內部，從而造成減產、枯萎的現象，而鈷元素對于人體的危害也很大，食用含有鈷元素的農作物，鈷就可以經過我們人體的消化道和呼吸道進入體內，長期積累下人體會出現刺激反應，出現嘔吐和腹痛。因此，土壤中的鈷不僅對農作物有一定危害，也可以威脅到人的身體健康，我們應該重視其在土壤中的變化和反應，制定相應的應對措施。

2 制定實驗方法并加深對其作用機制的理解

為有效測定土壤中鈷含量，我們在綜合調查研究后選擇利用火焰原子吸收分光光度法開展相關實驗，以此來得到實驗樣品中的鈷含量。

而火焰原子吸收分光光度法需要先進的科學儀器和化學試劑進行配合使用，化學試劑的調配在實驗部分會有重點的描述，此處我們主要探討先進儀器的作用以及其構成和功能。

原子吸收分光光度計與具有火焰原子吸收分光光度法作用原理的其他儀器的作用大致相同，在結構構成中主要由四個部分構成，包括光源、試樣原子化裝置、單色儀以及相應的數據處理系統，其自動化測定程度較高，適合進行精確的針對鈷元素的測定。原子吸收分光光度計是根據物質基態原子對于特殊輻射光線的吸收程度進行金屬元素的分析，對于土壤中存在的容易忽視和微小的金屬元素擁有極高的靈敏性。原子吸收分光光度計的應用范圍很廣泛，不只在化學實驗方面，在物理理論的研究和實驗中都是一種重要的工具，對于物質的基本性質能夠進行測定和分析研究，而且精準度極高，尤其是在元素分析中的應用，靈敏度較高，很少受到外界因素的干擾，而且性能優越，能夠加快實驗進展和操作速度，減少人力消耗，其先進的性能和重要的元素分析功能被應用于多個行業，促進了眾多行業領域的進步。而目前，關于原子吸收分光光度法以及相應的儀器已經成為了金屬元素分析的強有力的工具之一，其分析的結果被制定成行業內分析測定的標準，總結出規范的實驗操作方法而因此備受關注。

實驗中用到的另一種儀器就是微波消解爐，通常認為微波消解爐就是一種電磁波，這種儀器是通過對電磁波的利用進行對試樣的測定，在實驗過程中，該儀器會產生一種微波，其波長介于紅外線以及無線電波之間，通常用于雷達和電子通訊傳輸中，在實驗中為土壤試樣溶液進行微波消解提供支持。

3 材料與方法

3.1 儀器與試劑

試驗儀器：德國耶拿分析儀器股份公司生產的原子吸收分光光度計（型號Contr AA700）；意大利MILESTONE公司生產的微波消解爐（型號ETHOS MPR-600）。

試驗試劑：1 000 μg/mL鈷元素標準物質（國家標準溶液）；試驗用水為超純水（電阻率大于18 MΩ·cm）；HNO3和HF均為優級純。

3.2 試驗方法

3.2.1 試樣制備。用電子天平準確稱取土壤標準樣品0.4～0.5 g，置于消解罐內，用移液槍移取HF 4 mL和HNO3 9 mL于消解罐內，輕微振搖后，加蓋密封，置于微波消解爐內，在5.5 min內升溫至185 ℃，并保持15 min，通風冷卻至室溫。將試液轉移至聚四氟乙烯燒杯中，在180 ℃電熱板上將溶液蒸發至3～5 mL，轉移到25 mL容量瓶中，用2% HNO3定容至刻度，待測。

3.2.2 不趕酸對比試驗。為了比較趕酸前后的干擾情況，本研究進行了不趕酸試驗。將微波消解溶液直接轉移至25 mL容量瓶中，用2% HNO3定容至刻度，待測。

4 結果與分析

4.1 土壤標準物質的測定結果

由于土壤中的鈷含量較低，為了提高測定的靈敏度，除了將火焰空燃比、燃燒頭高度等原子吸收的儀器參數進行優化外，本文還將多數報道中的土壤消解溶液定容體積由50 mL縮減至25 mL；同時，將儀器分析線的像素范圍由3增大至5，可以提高靈敏度約25%。

4.2 不趕酸與趕酸后的光譜圖比較

對于樣品消解后（不論是微波消解還是傳統的電熱板消解）是否需要趕酸，本文用光譜圖進行了研究，結果表明一定程度的趕酸是有必要的，否則測定結果可能偏高，因此本文中將樣品溶液在電熱板上180 ℃加熱至剩余3～5 mL即可消除干擾，這一點在其光譜中也可以得到證實。趕酸前樣品溶液在分析線240.7254 nm左、右兩側均有明顯的干擾峰，趕酸后這2個干擾峰消失了，說明本研究中的趕酸方法及程度是可行的。

5 結論

在使用火焰原子吸收分光光度法測定土壤中的鈷時，將樣品溶液的定容體積由50 mL縮減至25 mL，同時將儀器分析線的像素范圍由3增大至5，可以大幅提高方法的靈敏度，以滿足低含量土壤樣品中鈷的測定。

通過比較趕酸前后的光譜圖，將微波消解后的土壤溶液在電熱板上180 ℃加熱至剩余3～5 mL即可消除鈷分析線附近的干擾。

參考文獻：

[1] 張繼業，李正軍.火焰原子吸收測定土壤中鈷微波消解優化的研究[J].安徽農業科學，2014，42（3）：722.

[2] 魏復盛，陳靜生，吳燕玉，等.中國土壤環境背景值研究[J].環境科學，1991，12（4）：12-19.

[3] 張文濤，馬怡載. 高溫石墨爐原子吸收法測定土壤中鈷[J].環境科學，1981，2（4）：4-7.

[4] 李飛.金屬元素形態比例關系表征土壤產地特征研究[D].保定：河北大學：2014：12-16.

[5] 楊琳，李雪蕾，王相舒，等.濁點萃取-火焰原子吸收光譜法測定土壤中的有效態鈷[J].巖礦測試，2013，32（5）：775-779.

[6] 許孫曲，許菱.用黃藥萃取分離后原子吸收光譜法測定礦石、土壤和有關物料中的鈷、鎳、鉛、鉍和銦[J].廣西地質，1995，8（4）：95-101.

[7] 耿琪，秦文華，曾東，等.原子吸收光譜法測定土壤中的鈷[J].工業衛生與職業病，2014，40（3）：219-220.