石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鉛和鎘

（山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250014）

鉛和鎘屬于有毒重金屬范疇，其可以通過不同的渠道傳入人的體內，當在人體內達到一定含量后，其就會對人的身體健康造成危害。而如果其沁入到土壤中，將會在較長時間內都無法得到有效消除，延長了其擴散時間，成為傳播的主要源頭之一。

因此，使用通過對土壤中鉛和鎘的測定，能夠對保護自然環境和居民身體健康發揮重要的作用。

現階段，測定土壤中鉛和隔的方法主要有三種，第一種是石墨爐原子吸收光譜法、第二種是等離子發射光譜法、第三種是示波極譜法，因此，為了提高石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中鉛和鎘的準確性和靈敏性，文章結合實際工作情況與實驗，對其方法進行了具體的分析[1]。

1 實驗設計與實驗過程

（1）儀器選擇和試劑調制。通常情況下，使用石墨爐原子吸收光譜法進行土壤中鉛和鎘測定要運用到吸收分光光度計、熱解涂層石墨管、鉛和鎘空心陰極燈、氯化肥、鉛和鎘的標準溶液、微博消解儀、硝酸和鹽酸，其中吸收分光光度計使用的是TAS—990型號、微波消解儀使用的是MARS 5型號、標準溶液的規格為每升500毫克。另外，還需要使用到含有鉛和鎘的標準土壤樣品：其規格條件為ESS—1，鉛的標準含量值為每克23.6±1.2微克、鎘的標準含量值為每克0.083±0.011微克；并且實驗過程中使用的所有水都為超純水。

試劑調制主要針對基體改進劑，其配制內容為將每升含量為5克的氯化肥溶液與濃度為5%的硝酸溶液通過低溫加熱的方式，溶解成氯化肥。

（2）儀器使用環境和條件調整。鉛波長要控制在283.3納米，陰極燈的電流要控制在5.0mA；鎘波長控制在228.8納米，陰極燈的電流控制在5.0mA；其中應用到的石墨管材質要為熱解涂層管；載氣要為高純度的氬氣；樣品進樣量與基體改進劑的比例為4:1,測量方式為峰面積。

石墨爐在升溫過程中應按照以下程序進行：首先在干燥情況下，溫度要控制在120℃，保持時間為30s；接下來在灰化情況下，溫度控制在750℃，保持時間為20s；進入到原子化情況下，溫度應控制在1700℃，保持時間為5s；在消除情況下，溫度應控制在2300℃，保持時間為3s；在整個過程中如果氬氣的流量達到了每分鐘300mL，那么原子化情況下則會出現停氣情況。

（3）測定器前樣品處理。按照我國出臺的測定規范中的標準對土壤實驗樣品進行采集、保存，并做好處理以備實驗使用。將0.3g的標準樣品土壤放入到消解罐中，加入微量的潤濕，再加入鹽酸3毫升、硝酸5毫升，加入完畢后立即擰緊消解罐。然后將其放入微波消解儀中，前25min內，溫度要逐漸晉升到180℃，并在此溫度保持5min后消解完畢；然后將消解罐放入室溫條件下進行冷卻，并進行瓶體容量調整，將其換入到50ml的溶解罐中，再用超純進行定容，定容后搖晃均勻等待測定。其中在樣品測定過程中要進行空白實驗，將實驗所用土壤替換成試劑水進行。

（4）標準使用溶液配制和樣品中重金屬測定。將含量為5%的硝酸加入到鉛和鎘的標準溶液中，通過反應將鉛和鎘溶液分別稀釋成濃度不同的標準溶液，再將5微升和10微升的基體改進劑與標準溶液在儀器條件下進行具體的分析，吸光值調制在標準實驗下的濃度繪制曲線上。通過觀察和分析發現，標準曲線的線性關系較好，能夠通過回歸方程計算出鉛和鎘的系數，其中鉛的系數為0.9993、鎘的系數為0.9995。根據具體的分析條件進行儀器參數調整，然后依次進行樣品測定和空白樣品測定，將兩次測定的結果與吸光度值進行協調，減掉其中空白吸光度值，再與校準曲線進行對應，計算鉛和鎘的濃度，這樣既可以測試出在標準土壤樣品中鉛和鎘的濃度和含量。

2 實驗結果分析與實驗討論

首先，需要利用微博消解儀進行測定土壤樣品消解，強化測定過程中酸的氧化功能，避免在測定過程中進入雜質。

而且通過實驗可以分析出，及時在消解體系中使用硝酸和鹽酸也必須要做好測定前處理，這樣才能獲得好的消解效果，否則樣品中會有殘渣存留。所以，使用微波消解法能夠降低酸的使用量，消解時間較短，避免了復雜的操作過程，提高了測定的效率。通過實驗發現，消解過程溫度在180℃以上，樣品可以完全消解，而且測定結果的準確性較好。

其次，由于土壤中含有礦物質元素，所以在進行測定過程中要排除基體干擾，這就需要選擇合適的基體改進劑進行排除，所以，在多年工作經驗的指導下，本次實驗主要使用了五種原料作為的基體改進劑，分別為：磷酸二氫銨、硝酸鑭、硝酸鎂、氯化肥、硝酸鋁溶液，測定結果顯示，這五種原料在增敏效果上存在差異，但使用氯化肥時能夠使測定的準確性和靈敏度達到最佳，所以本次實驗的基體改進劑為濃度在每升5克的氯化肥溶液。

再次，根據分析樣品的步驟，需要對調制出的所有系列的鉛和鎘標準樣品溶液進行分析，并計算出其在結果上存在的偏差，再根據公式計算出鉛和鎘的檢出限，最后能夠確定其中鉛和鎘的最低檢出濃度。本次計算過程中，標準溶液的偏差為每升0.025微克和0.291微克，根據MDL=S×t（n-1,0.99）公式，計算其中t的值，由于本次實驗共有7個標準溶液，所以n為7，t=3.143，計算出的鉛和鎘的檢出限分別為每升0.9微克與0.08微克。在樣品質量為0.3克、定容標準為50毫升時，鉛的最低檢出濃度為每克0.15微克、鎘的最低檢出濃度為每克0.013微克。

最后，要對詞中方法的準確度、精密度、加標回收率進行檢測。根據此種方法進行的實驗測定，其中配置的7中標準溶液測定結構均在標準的定值范圍內，而且偏差也控制在了2%的范圍內，表明此次實驗的準確率較高，精準度也較好。

加標回收率檢測過程中要選擇8種不同地點的土壤作為樣品，選定后兩進行分組，分組后按照上述實驗步驟進行消解，消解過后回收到實驗室，測定加標回收率的范圍，本次實現加標回收率在93%至104%范圍內，具體的結果如表1和表2所示。

表1 鉛加標后的回收結果

表2 鎘加標后的回收結果

3 結語

綜上所述，文章對石墨爐原子吸收光譜法的實驗過程中進行了分析，從中探討了方法的最佳使用條件以及實驗的最佳設計方案，發現其具有靈敏度高、準確率高、操作簡單等優勢；并且對實驗結果進行了討論，以便這種方法能在日后得到廣泛的應用，發揮更大的價值和作用。

[1]韋必帽，黃堅鋒.兩種基體改進劑在石墨爐原子吸收光譜法測定土壤重金屬鎘中的研究[J].綠色科技,2017,23(2):50-51,56.