自動消解+石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛元素

段鋼

摘要：石墨爐原子吸收法是測量元素含量的一種常見方法，操作環節簡單，并且測定精確、分析速度快、節省人力，因此得到了廣泛的應用。本文對土壤樣品檢測，建立了自動消解-石墨爐原子消解體系的消解效果，最終選擇王水+氫氟酸體系對土壤樣品進行消解。

關鍵詞：自動消解；石墨爐原子吸收法；土壤；鉛

前言

近年來，電子行業快速發展引起的鉛排放給周邊空氣和土壤環境帶來了嚴重污染，土壤中的鉛直接進入人體的消化系統并可被人體胃腸道溶解出的部分稱為其生物可給性，現時有多種檢測技術，但是人們仍在繼續尋找更快捷、更精確、更廉價而且能夠進行連續檢，目前檢測土壤中鉛含量的國家標準方法是石墨爐原子吸收分光光度法，需要通過優化試驗條件，建立了自動消解+石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛的方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

AA280Z原子吸收分光光度計（Varian，美國）；鉛空心陰極燈（Agilent，美國）；ML-203電子天平（Mettler Toledo，瑞士）；Milli-Q純水器（Millipore，法國）；ST60全自動消解儀（北京普立泰科儀器有限公司，中國）。土壤標準物質（GBW 07405、GBW 07406、GBW 07407、GBW 07408；地球物理地球化學勘查研究所，中國），1000mg/L鉛標準溶液（GSB 04-1742—2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，中國）；優級純硝酸（Sigma-Aldrich，美國）；優級純氫氟酸（南京化學試劑有限公司，中國）；色譜純磷酸氫二銨（CNW，德國）；色譜純磷酸二氫銨（CNW，德國）；10 g/L硝酸鈀（Merck，德國）；98% 硫酸鈀（Sigma-Aldrich，美國）；分析純抗壞血酸（國藥集團化學試劑有限公司，中國）；分析過程中用水均為去離子超純水，電導率為18.2MΩ·cm以上。？

1.2 樣品處理

準確稱取經風干、研磨并過100目篩的土壤樣品0.200g，置于聚四氟乙烯消解管，將消解管置入全自動消解儀中。消解程序設置為：加濃鹽酸 6.0mL→加濃硝酸2.0mL→振蕩3min→加熱至130°C→加熱130°C，60 min→加氫氟酸4.0mL→振蕩3min→加熱130°C，100min→加熱至160°C→加熱160°C，趕酸至剩余體積約1.0mL→冷卻→去離子水定容至 50.0mL，待測。試劑空白與樣品用同樣方法消解。？

1.3 方法優化

采用王水（鹽酸和硝酸體積比為3∶1）、王水+氫氟酸、混酸（硝酸+ 鹽酸+氫氟酸+高氯酸）等三種消解體系對土壤標準物質（GBW 07405）進行消解，比較 消解結果。分別采用磷酸二氫銨（20g/L）、磷酸氫二銨（20g/L）、硫酸鈀（500mg/L）+ 抗壞血酸（1000mg/L）、硝酸鈀（500mg/L）+ 抗壞血酸（1000mg/L）等不同基體改進劑對4份土壤標準物質中鉛含量進行測定，比較測定結果，確定最佳的基體改進劑。并比較不同灰化溫度、積分規則下鉛含量的測定結果。

1.4 儀器工作條件

儀器測定參數：波長為283.3nm；狹縫為0.5nm；燈電流為5mA；測量模式為峰高積分；采用塞曼（Zeeman）扣背景技術；樣品體積為10μL；基體改進劑體積為3μL。石墨爐升溫程序見表1。

1.5 標準曲線的繪制

將鉛標準儲備液用體積分數為1%硝酸溶液逐級稀釋到50.0 μg/L，以1%硝酸溶液作為稀釋劑和空白，加入基體改進劑磷酸二氫銨（20 g/L），利用儀器的自動配制功能，配成質量濃度（以下簡稱濃度）為5.0、10.0、20.0、30.0、50.0μg/L的標準系列。在設定的儀器工作條件下，樣品體積10.0μL，基體改進劑3.0μL，注入石墨管中，用峰高法測定各標準溶液的吸光度值，采用線性最小二乘法擬合，儀器分析軟件以濃度對吸光度自動繪制標準曲線。

2 結果

2.1 方法優化結果

2.1.1 消解體系

實驗表明，王水體系消解不完全，有明顯殘渣沉淀，回收率低；混酸體系需要重復消解過程，操作繁瑣，重現性較差；王水+氫氟酸體系消解效果最佳，消解液基本澄清，無需重復消解，樣品消解耗時短，測定結果穩定，回收率好。因此，本試驗選擇王水+氫氟酸體系對土壤樣品進行消解。見表2。

2.1.2 基體改進劑

與其他3種基體改進劑相比，磷酸二氫銨（20g/L）的峰形良好，測定值與標準值基本一致，可作為最佳基體改進劑。

2.1.3 灰化溫度

灰化溫度在700～900°C時，吸光值差別不大；低于700°C時，背景吸收峰較強，干擾嚴重；800°C時，背景干擾明顯下降，吸收增強；高于 900°C時，背景吸收峰減小，吸收也相應 降低。因此，本試驗將灰化溫度設定為800°C。

2.1.4 積分規則

在其他條件相同的情況下，峰高積分所得的鉛含量比峰面積積分要高，更接近標準值，且峰高積分的數據更穩定，重現性更好。因此，本試驗以峰高積分計算土壤中的鉛含量為最佳積分規則。

2.2 標準曲線與檢出限

在優化的儀器工作條件下，按試驗方法分別測定鉛的標準溶液系列。結果表明，鉛濃度在5.0～50.0μg/L范圍內，該方法線性關系良好，相關系數r=0.9994，回歸方程為A=0.00326×C+0.00357；同時，測定試樣空白11次，按3倍標準偏差計算，得鉛的最低檢出量為0.32μg/L，按取樣量0.2g，消解定容至50.0mL計，得方法檢出限為0.080mg/kg。

2.3 精密度與準確度

在選定條件下，對同一份土壤樣品進行高、中、低3個濃度的加標回收實驗，每個濃度水平各進行 6 次重復測定，計算其相對標準偏差和回收率，結果見表 3。結果表明 ：該方法的回收率為 92.4%～106.2%，精密度為2.46%～4.66%，精密度與準確度均較為理想。

2.4 方法的應用

在選定條件下，對4份土壤標準物質進行測定，各樣品平行測定6次，計算均值和相對標準偏差。由表4可知，測定結果的準確度高，標準偏差小（精密度為1.41%～3.68%），平均測定值全部在標準值范圍內。4 份土壤標準物質分別為湖南黃土壤、廣東黃色紅壤、廣東磚紅壤和山西黃土壤，說明此方法適用于測定不同類型的土壤，具有較好的普適性。

表4 優化方法測定不同土壤標準物質的鉛含量（n=6）

3 討論

總而言之，世界各國土壤均出現不同程度的重金屬污染問題， 土壤中的鉛超標不僅影響植物體的正常生長，而且通過食物鏈危害人類健康。使用石墨爐原子吸收法測定土壤中鉛含量，處理操作簡單、快速、實用，充分發揮鉛的生物可給性研究方法的潛力，能更好地為控制土壤污染、保護人類的健康，推進環境的可持續發展。

參考文獻

[1]王長芹，張凱，鄧藝，杜卓群.微波消解-原子吸收光譜法測定土壤中的鉛和鎘[J].濟寧醫學院學報.2015（02）

[2]曹芳紅，陳曉霞，丁錦春.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鉛和鎘[J].環境與職業醫學，2012，29（8）：498-500.endprint