微波消解石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛鎘策略探析

汪小艷

摘 要：本文使用了微波消解法對土壤樣品進行前處理，采用了石墨爐原子吸收分光光度法對土壤中的鉛、鎘進行測定。本方法消解效率高、消解速度快，能夠滿足土壤中鉛、鎘的監測分析要求。

關鍵詞：微波消解；石墨爐原子吸收法；土壤；鉛、鎘

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A

隨著工業企業的快速發展，鉛、鎘在工業生產中的用途日漸廣泛，但是部分企業為了降低生產成本，直接將未經處理的含有重金屬的廢水、廢渣排入環境，對自然界中的空氣質量、河流以及土壤等造成嚴重的污染。根據環保部自2005年4月至2013年12月歷時8年的土壤調查結果顯示，“土壤總的超標率達到16.1%，總體不容樂觀。耕地土壤環境質量堪憂，耕地點位超標率（土壤超標點位的數量占調查點位總數量的比例）高達19.4%。”為保障農產品安全和人居環境健康，2016年5月28日，國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》，為保護和改善土壤環境質量打下了堅實的基礎。因此，對土壤中所含的重金屬含量進行定期的監測具有重要的意義，本文使用了微波消解法對土壤樣品進行前處理，采用了石墨爐原子吸收分光光度法對土壤中的鉛、鎘進行測定，實驗證明本方法消解效率高、消解速度快，能夠滿足土壤中鉛、鎘的監測分析要求。

1.實驗部分

1.1 主要試劑

高氯酸、硝酸、氫氟酸、磷酸二氫銨溶液（均為優級純）；鉛標準溶液，500mg/L；鎘標準溶液，100mg/L（環境保護部標準樣品研究所）；土壤質控樣品（國家質量監督檢驗檢疫總局批準土壤成分分析標準物質GBW07402-GSS-2）；實驗用水均為二次去離子水。

1.2 主要儀器及工作條件

TAS-990 Super-20-0998-01-0308原子吸收分光光度計（普析通用）；MDS-7-07A156多通道微波消解萃取儀（上海新儀）；DHG-9145電熱恒溫鼓風干燥箱（上海齊欣）；FT3000土壤粉碎機（濟南安博）；Power-1000超純水機；電熱板。儀器工作條件及參數，見表1、表2。

1.3 樣品前處理

準確稱取土壤樣品0.2g（精確到：0.0001g）于聚四氟乙烯消化罐中，加入硝酸4mL、氫氟酸2mL，均勻混合后按照微波程序進行消解，操作程序（見表2），消解完成后冷卻至室溫，用1%硝酸將消解液移到聚四氟乙烯燒杯中，加入高氯酸0.5mL，再轉移至電熱板加熱蒸干，用1%的硝酸溶液溶解殘渣，并轉入50mL容量瓶中，加入3mL磷酸氫二銨溶液，定容至標線。按照相同的程序做空白試驗。

2.測試結果

2.1 標準系列的配制

用1%硝酸溶液將鉛標準溶液（500mg/L）配制成濃度為5mg/L的標準溶液使用液。將鎘標準溶液（100mg/L）配制成濃度為0.025mg/L的標準溶液使用液，分別移取鉛、鎘標準溶液使用液0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00mL于25mL容量瓶中，加入3mL磷酸氫二銨溶液，定容至標線。

此時鉛的標準系列為0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80mg/L，鎘的標準系列為0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00ug/L。

2.2 標準曲線的繪制和樣品測定

按照表1設定的儀器工作條件，測定標準系列，空白樣品，待測樣品溶液的吸光度，儀器自動進樣、繪制標準曲線。

實驗測得鉛的曲線方程為Y=0.1793X-0.0032，相關系數為0.9993；實驗測得鎘的曲線方程為Y=0.0176X+0.0017，相關系數為0.9992；將測定的樣品溶液的鉛、鎘濃度，根據稱取土壤重量、定容體積、試樣中水分的含量計算出土壤樣品中鉛、鎘的含量。

3.結果與討論

3.1 對微波消解條件的相關選擇

當土壤中有機質的含量比較低，對土壤的樣品進行消解時使用的消解體系為HNO3- HF以及HNO3- HF -HClO4的混合酸。在本文的試驗當中主要是使用HNO3- HF來對土壤的樣品來進行微波的消解，在常壓狀態下，加入少量的高氯酸再次進行消解，從而可以趕走多余的殘余酸，并且所需要的時間比較少。本次試驗中所選取的土壤樣品劑量以及混酸總體積的數值均能滿足消解的要求，消解液透明澄清，消解效果好。

3.2 干擾消除措施

土壤中含有的成分極其復雜，會對基體的背景產生干擾，另外，由于土壤中鎘的含量比較低，因此采用的是石墨爐原子吸收分光光度法進行測定。鎘在低溫的狀態下容易發生揮發，因此在灰化的階段容易造成損失，在本文的試驗當中主要使用磷酸二氫銨來作為基本的改進劑，在灰化的過程中能夠將大量的酸性基體進行去除，從而能將鎘的灰化溫度進行較大的提高。

3.3 精密度實驗

取土壤樣品6份，按照前述的方法及步驟進行實驗，鉛的RSD值為3.69%，鎘的RSD值為4.85%，精密度良好。精密度實驗結果見表3。

3.4 質控樣品實驗

使用國家質量監督檢驗檢疫總局批準土壤成分分析標準物質（GBW07402-GSS-2，鉛的真值為20±3mg/kg，鎘的真值為0.071±0.014mg/kg）進行測定。按照土壤樣品的測定方法進行前處理和測定，鉛的監測結果為20.8mg/kg，鎘的監測結果為0.060mg/kg，符合分析要求。

結論

本實驗使用微波消解石墨爐原子吸收法將樣品消解時間減少的同時，提升了測試速度和工作效率。本方法與傳統的方法相比，微波的穿透能力比較強，樣品加熱均勻并能完全的分解，空白值降低，基本無樣品損失和污染。因此，該方法快速可靠，適合于土壤中的鉛、鎘測定。

參考文獻

[1]王翠.微波消解火焰原子吸收法測定土壤中釩[J].能源與環境，2015，4（17）：73+77.

[2]黃瑩瑩.微波消解石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛[J].輕工科技，2015，11（22）：103+130.

[3]萬連印.微波消解—石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛和鎘[J].黃金，2009，30（4）：51-53.