環(huán)形聚焦單模微波消解—火焰原子吸收光譜法測(cè)定土壤中的鉻

范磊 朱建豐 陳軍

（江陰市疾病預(yù)防控制中心，江蘇江陰 214400）

1 引言

隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，土壤中重金屬的污染問(wèn)題已成為備受人們關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一［1］。鉻污染是重金屬污染中尤其嚴(yán)重的一種，主要集中在填埋場(chǎng)、鉻渣堆積場(chǎng)及鉻鹽生產(chǎn)廠等區(qū)域［2］。其主要存在形式是 Cr（III）和 Cr（Ⅵ），其中后者對(duì)人體危害較大。這主要是因?yàn)镃r（Ⅵ）不易受到土壤顆粒的吸附故遷移性較強(qiáng)，可對(duì)受污染地區(qū)周?chē)沫h(huán)境造成嚴(yán)重污染，并且對(duì)活細(xì)胞有強(qiáng)烈的氧化作用，引起人體各種器官和系統(tǒng)的一系列病變［3］，因此被國(guó)際公認(rèn)為47 種最危險(xiǎn)的廢物之一［4］。所以建立高效、快速、準(zhǔn)確的土壤中鉻含量的測(cè)定方法，對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境重金屬污染水平，維護(hù)人類(lèi)健康有著重要意義。

土壤中重金屬的測(cè)定方法主要有原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）和電感耦合等離子體光譜法（ICP-OES）等［5］。本文使用的是火焰原子吸收光譜法，該方法操作簡(jiǎn)單、分析速度快、譜線交叉干擾小，適合用于土壤中重金屬含量的測(cè)定。

土壤的前處理是影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度最重要的環(huán)節(jié)。目前，土壤的消解方式主要是微波消解法和電熱板消解法［6］。電熱板消解法雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但步驟繁瑣，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，操作不當(dāng)容易造成組分損失。而微波消解法與之相比操作簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、解放人力、消解徹底，不易被污染且可批量處理［7］。本文使用的環(huán)形聚焦單模（CEM Discover SPD）微波消解儀較普通的微波消解更為方便，其以均勻的定量耦合、高密度的微波場(chǎng)、功率的穩(wěn)定性，從根本上滿(mǎn)足了微波輔助反應(yīng)中微波場(chǎng)的可控性和可重復(fù)性等要求［8］。并且該微波消解儀擁有配套的趕酸儀，消解罐中的土壤溶液可直接放入趕酸儀中趕酸，無(wú)需轉(zhuǎn)移，減少了轉(zhuǎn)移的損失。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)儀器和試劑

純水儀：Milli-Q Advantage A10 超純水系統(tǒng)，美國(guó)millipore 公司；CEM discover 環(huán)形聚焦單模微波消解儀：Discover SP-D 型，美國(guó) CEM 公司；控溫電熱板趕酸儀：EHD-16 型，北京東航科儀儀器有限公司；ContraAA700 原子吸收光譜儀：德國(guó)耶拿分析儀器股份公司；AE200S 電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：編號(hào)GSB（E）080257，濃度為1 000 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)GBW07405（GSS-5），中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘察研究所；硝酸（60%）：德國(guó) Merck 默克，UltrapurR高純?cè)噭畸}酸：永華化學(xué)科技（江蘇）有限公司，MOS；氫氟酸：江陰化學(xué)試劑公司，MOS；雙氧水：德國(guó)Merck 默克，SuprapurR高純?cè)噭?/p>

2.2 儀器工作條件

2.2.1 環(huán)形聚焦單模微波消解程序條件

環(huán)形聚焦單模微波消解程序條件見(jiàn)表1。

表1 消解條件

2.2.2 ContraAA700 原子吸收光譜儀儀器條件

原子吸收光譜儀儀器條件見(jiàn)表2。

表2 原子吸收光譜儀儀器條件

2.3 樣品預(yù)處理

采用四分法篩選風(fēng)干土樣，用瑪瑙研缽將其粉碎后過(guò)100 目尼龍篩制得土壤樣品。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.070 0 g（精確到 0.000 2 g）樣品于 30 mL 含聚四氟乙烯內(nèi)襯石英管中，加入4 mL 硝酸、1 mL 鹽酸、1 mL 氫氟酸、0.5 mL 雙氧水，加蓋，直接微波消解。消解完全后趕酸至消解液剩余約1 mL，用純水沖洗管壁3 次，沖洗液一并轉(zhuǎn)入50 mL 容量瓶，用純水定容至刻度，待儀器穩(wěn)定上機(jī)測(cè)定，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)系列配制

用單標(biāo)線吸管（A 級(jí)）吸取10 mL 鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100 mL 容量瓶（A 級(jí)）中，用1%硝酸溶液定容至刻度，此為標(biāo)準(zhǔn)中間液，濃度為10 mg/L。用單標(biāo)線吸管（A 級(jí)）吸取5 mL 標(biāo)準(zhǔn)中間液于100 mL 容量瓶（A 級(jí)）中，用3%鹽酸+1%氯化銨混合溶液定容至刻度，此為標(biāo)準(zhǔn)使用液，濃度為0.5 mg/L。以標(biāo)準(zhǔn)使用液為母液，儀器自動(dòng)稀釋標(biāo)準(zhǔn)系列為0.00，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40 mg/L。

3 數(shù)據(jù)結(jié)果

3.1 工作曲線與檢出限

在試驗(yàn)設(shè)定的測(cè)定條件下，以鉻的濃度為橫坐標(biāo)（x），吸光度為縱坐標(biāo)（y），得標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為 y＝0.000 204 8+0.078 598 5x，相關(guān)系數(shù) r＝0.999 60 連續(xù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)空白溶液10 次，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出該方法的檢出限為0.002 mg/L。

3.2 準(zhǔn)確度、精密度和回收率

按試驗(yàn)方法對(duì)GBW07405（GSS-5）土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，取6 次測(cè)定結(jié)果的平均值。測(cè)定結(jié)果、測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）和回收率見(jiàn)表3。由表3 可知，鉻的測(cè)定值的RSD 為1.6%且均在認(rèn)定值范圍內(nèi)，回收率在98.0%～102.0%之間，說(shuō)明該方法微波消解過(guò)程中消解徹底且損失低，準(zhǔn)確度、精密度、回收率均較高。

表3 鉻的精密度、準(zhǔn)確度和回收率

4 結(jié)語(yǔ)

環(huán)形聚焦單模微波消解比普通微波消解更快速、高效、徹底。本方法具有線性范圍寬、精密度高、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，適合用于土壤中鉻含量的測(cè)定。