球磨儀-微波消解石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛元素

殷思敏

(鎮(zhèn)江市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

1 引言

近年來，土壤中的重金屬污染越來越受到公眾的關(guān)注，鉛是一種毒性重金屬[1]，在人體內(nèi)沒有任何生理功能，是一種非人體需要的元素[2]，土壤中鉛的存在對人類健康、生態(tài)環(huán)境安全以及社會穩(wěn)定產(chǎn)生了非常不利的影響[3]，如何有效的監(jiān)測土壤中的鉛含量顯得尤為重要。針對土壤樣品，現(xiàn)采用球磨儀制樣，微波消解儀進(jìn)行前處理，根據(jù)石墨爐原子吸收法進(jìn)行測定,旨在研究球磨儀和微波消解儀在測定土壤中鉛的應(yīng)用。

2 實驗部分

2.1 主要儀器、試劑及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

主要儀器：PM200行星式球磨儀(德國萊馳公司)、16HF100型微波消解儀及配套電熱板(奧地利安東帕公司)、石墨爐原子吸收分光光度計(賽默飛世爾型號ICE3400)、鉛空心陰極燈，Mlli-Q超純水系統(tǒng)(美國Mllipore科技有限公司)、XT 220A型電子分析天平(上海華巖儀器公司)。

主要試劑：HNO3(南京化學(xué)試劑有限公司 優(yōu)級純)；H2O2(南京化學(xué)試劑有限公司 優(yōu)級純)；HF(南京化學(xué)試劑有限公司 優(yōu)級純)；10%磷酸氫二銨溶液。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度500mg/L(環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所)；土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GSS-22及GSS-26(地球物理地球化學(xué)勘查研究所)。

2.2 土壤樣品的制備、消解及測定

2.2.1 試驗設(shè)計

安東帕微波消解儀為16位轉(zhuǎn)子型，土壤樣品包括GSS-22、GSS-26、實際試樣，故試驗設(shè)計如表1所示。

2.2.2 土壤樣品的制備

將土壤樣品(一般不少于500g)混合均勻，并用四分法縮分至約100 g，經(jīng)過風(fēng)干(自然風(fēng)或是冷凍干燥)后[4]，除去雜質(zhì)等異物。將土壤放入兩個氧化鋯研磨罐中，對稱放入PM200行星式球磨儀，研磨速度一般設(shè)置為350～550轉(zhuǎn)/min之間。

表1 試驗設(shè)計

行星式球磨儀的主要原理：研磨系統(tǒng)中，太陽輪朝一個方向做公轉(zhuǎn)，研磨平臺朝相反方向做自轉(zhuǎn)，兩者產(chǎn)生的離心合力帶動研磨罐內(nèi)的研磨球去撞擊、磨擦樣品，將樣品粉碎。

2.2.3 土壤樣品的消解

準(zhǔn)確稱取5#-16#的樣品0.2000 g，置于消解罐內(nèi)，用少量水潤濕，連同1#-4#消解空白，依次加入6 mL硝酸、2 mL雙氧水和2 mL HF，輕輕搖動，加頂蓋擰緊，消解罐對稱放入密閉微波消解儀。設(shè)置消解程序，進(jìn)行消解。微波消解儀工作條件如表2所示。

表2 微波消解程序

2.2.4 石墨爐原子光譜儀的設(shè)置

鉛元素測定波長為283.3 nm,通帶寬度1.3 nm，燈電流7.5 mA[5]，氬氣流量0.30 L/min。石墨爐原子吸收光譜法工作條件如表3所示，以10%磷酸氫二銨溶液為基體改進(jìn)劑。

3 結(jié)果與分析

3.1 球磨儀的優(yōu)勢

在制樣過程中，采用球磨儀和手工研磨兩種方法進(jìn)行制樣，兩者均能達(dá)到制樣的效果，其中球磨儀制樣快速高效，對環(huán)境污染少且節(jié)能，較適合土壤制樣，兩者對比如表4所示。

表3 石墨爐原子吸收光譜法工作條件

表4 球磨儀和手工研磨制樣的對比

3.2 微波消解法的優(yōu)勢

在消解過程中采用微波消解法和電熱板消解法進(jìn)行對比，各稱取4個土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS-22進(jìn)行消解并測定，測定結(jié)果如表5所示，兩種方法消解后，測定結(jié)果均滿足要求。

表5 微波消解法和電熱板消解法測定結(jié)果

微波消解法和電熱板消解法操作對比，如表6所示，微波消解法較適合土壤消解。

3.3 方法的準(zhǔn)確度和精密度

3.3.1 線性范圍與回歸方程

鉛元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度點為：0.00、4.00、10.00、16.00、20.00 ug/L，用石墨爐原子吸收法測定并進(jìn)行回歸分析，繪制工作曲線。表7中顯示鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.9997。

3.3.2 方法準(zhǔn)確度

通過標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品的GSS-22和GSS-26的測定，來考察微波消解石墨爐原子吸收法的準(zhǔn)確性和可靠性。5#-8#GSS-22和9#-12#GSS-26樣品測定值如表8所示，測定結(jié)果均在保證值范圍之內(nèi)，滿足準(zhǔn)確度要求。

表6 微波消解法和電熱板消解法的對比

表7 回歸方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

表8 土壤標(biāo)樣鉛的測定結(jié)果

3.3 方法精密度

對13#-16#實際試樣分別測定4次，結(jié)果如表9所示，并計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，實際試樣的測定滿足精密度要求。

表9 土壤實際試樣鉻測定的精密度結(jié)果

4 結(jié)論

本文采用了球磨儀制樣、微波消解、石墨爐原子吸收法測定土壤樣品中的鉛含量。球磨儀制樣顆粒超細(xì)且均勻，干凈衛(wèi)生，不存在揚塵污染。微波消解儀操作簡便快速，消耗試劑少，密閉消解酸污染少。通過石墨爐原子吸收法測定土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS-22和GSS-26驗證準(zhǔn)確性，其中GSS-22相對誤差為1%，GSS-26相對誤差為1.2%，滿足要求。通過測定實際試樣驗證精密度，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均值為1.6%，滿足要求。該方法能很好地解決土壤樣品分析過程中耗時、費力、有污染的瓶頸，適用于土壤樣品的分析測定。