火焰原子吸收法測定土壤中銅和鋅的方法驗證

范東山　邢婕　邊忠鵬　趙芳輝

摘 要：根據環境標準HJ 491—2019，利用火焰原子吸收法對土壤中銅和鋅開展實驗室內部方法驗證。結果表明，土壤銅在0～0.40 mg/L內線性結果良好，土壤鋅在0～0.80 mg/L內線性結果良好，相關系數均≥0.999。實驗室測定土壤中的銅和鋅的檢出限均為1 mg/kg，測定下限均為4 mg/kg，土壤銅的相對標準偏差為0.17%，土壤鋅的相對標準偏差為0.18%，符合標準要求，同時土壤銅和鋅的標準物質相對誤差均在標準規定范圍內，證實實驗室具備檢測土壤中銅和鋅的能力。

關鍵詞：土壤;火焰原子吸收;銅;鋅

中圖分類號：S151.93文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0138-03

Verification of Determination of Copper and Zinc in Soil by

Flame Atomic Absorption Spectrometry

FAN Dongshan XING Jie BIAN Zhongpeng ZHAO Fanghui

（Shandong Jiayu Test Technology Co.， Ltd.，Zibo Shandong 255086）

Abstract： According to the environmental standard HJ 491—2019， an in-laboratory validation of copper and zinc in soil was performed by flame atomic absorption spectrometry. It turns out that soil copper showed good linearity in the range of 0～0.40 mg/L， soil zinc showed good linearity in the range of 0～0.80 mg/L，the correlation coefficient greater than or equal to 0.999. The detection limit of copper and zinc in soil determined in laboratory were 1 mg/kg，the lower limit of determination were 4 mg/kg，the RSD of soil copper was 0.17%，the RSD of soil zinc was 0.18%， which meet the requirements of the standard， and the relative error of certified reference materials was within the standard range. The Result was confirmed that the laboratory has the ability to detect copper and zinc in soil.

Keywords： soil;flame atomic absorption;copper;zinc

隨著社會經濟的發展，我國大多數城市近郊土壤受到不同程度的污染。尤其是工業廢水的排放，會影響水的質量[1]。若用含銅和鋅的廢水灌溉農田，則銅和鋅會在土壤和農作物中積累，不僅會影響農作物的生長，而且會污染糧食籽粒。銅、鋅是人體必需的微量元素，但過量攝入會對人體健康造成危害。為更準確、快速地測定土壤中的銅，利用火焰原子吸收法測定具有重要的現實意義。通過學習《環境監測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168—2020）[2]，熟練掌握了火焰原子吸收的操作規程，并制定出方法驗證流程進行了分析測試。

1 材料與方法

1.1 方法原理

土壤經酸消解后，試樣中銅、鋅在空氣-乙炔火焰中原子化，其基態原子分別對銅、鋅的特征譜線產生選擇性吸收，吸收強度在一定范圍內與銅、鋅的濃度成正比[3]。

1.2 儀器與試劑

原子吸收分光光度計（TAS-990AFG），電子天平（BSA224S），微波消解儀（屹堯TOPEX），智能控溫電加熱器（G-400），尼龍篩[0.15 mm（100目）]，銅空心陰極燈，鋅空心陰極燈。

銅標準溶液（壇墨質檢-標準物質中心、B1906158），鋅標準溶液（壇墨質檢-標準物質中心、B1909069），氫氟酸（國藥集團化學試劑有限公司、優級純），硝酸（國藥集團化學試劑有限公司、優級純），鹽酸（煙臺遠東精細化工有限公司、優級純），土壤標準物質GSS-9、GSS-5、GSS-30（地球物理地球化學勘探研究所）。

1.3 樣品的制備

1.3.1 土壤試樣的制備。準確稱取0.2～0.3 g（精確至0.1 mg）樣品于消解罐，用少量水潤濕后加入3 mL鹽酸、6 mL硝酸、2 mL氫氟酸，按照《土壤和沉積物 金屬元素總量的消解 微波消解法》（HJ 832—2017）消解樣品。試樣定容后保存于聚乙烯瓶，靜置，取上清液待測。

1.3.2 空白試樣的制備。不稱取樣品，按照與試樣制備相同的步驟進行空白試樣的制備[3]。

1.4 儀器分析條件

將儀器調試到最佳測量條件，用標準曲線零濃度點調節儀器零點，由低濃度到高濃度依次測定標準系列的吸光度，分別以銅、鋅元素標準系列質量濃度為橫坐標，相應的吸光度為縱坐標，建立標準曲線[4]。

2 試驗結果

2.1 校準曲線的測試

取100 mL容量瓶，用硝酸溶液（1+99）稀釋銅、鋅元素標準使用液（100 mg/L），配置成標準系列。銅、鋅標準曲線測試數據分別如表1和表2所示，可得銅、鋅的標準曲線分別為[y=0.161 ?9x+0.000 ?3]和[y=0.253 ?2x+0.001 ?9]，土壤中銅、鋅的標準曲線相關系數分別為0.999 4和0.999 5，均符合標準方法要求（相關系數應≥0.999）。

2.2 方法檢出限和測定下限

按照樣品分析步驟進行空白試樣的制備，選定儀器的最佳條件進行7次空白樣品的平行測定，計算7次平行測定的標準偏差，并按《環境監測分析方法標準制訂技術導則》（HJ 168—2020）中檢出限計算公式[MDL=tn-1，0.99×S]計算檢出限和測定下限。其中：[tn-1，0.99]為自由度為[n-1]、置信度為99%時的[t]值，這里為3.143;[S]為7次空白重復測定值的標準偏差;[MDL]為方法檢出限[5]。數據見表3。

經驗證：本方法的銅檢出限為0.006 mg/L，換算后為1 mg/kg，按照[4MDL]計算測定下限為4 mg/kg;鋅的檢出限為0.006 mg/L，換算后為1 mg/kg，測定下限為4 mg/kg。標準中，銅和鋅的檢出限均為1 mg/kg，測定下限均為4 mg/kg。可見，銅和鋅的各項指標能夠滿足標準方法的要求。

2.3 方法精密度和正確度

按照樣品分析步驟進行土壤標準物質GSS-9、GSS-30、GSS-5土壤試樣的制備，對上述試樣進行6次平行測定，以6次測量結果的平均值計算相對標準偏差和相對誤差，結果見表4。可見，相對標準偏差和相對誤差均在標準規定范圍內。

2.4 實際土壤樣品檢測

實驗室對某地高低兩種土壤樣品進行銅、鋅檢測分析，其中銅的相對標準偏差分別為1.21%和2.36%，鋅的相對偏差分別為0.64%和3.33%，相對標準偏差均在標準規定的范圍內（≤20%）。土壤中銅、鋅的相對標準偏差分析結果見表5。

3 結論

由表1至表5可知，本實驗室按照標準曲線、方法檢出限、測定下限、精密度以及正確度等性能指標對土壤銅、鋅進行驗證，驗證結果均滿足方法標準要求，土壤實際樣品驗證結果良好。試驗結果表明，本實驗室用火焰原子吸收法測定土壤中的銅、鋅的各項性能指標均滿足要求，確認本實驗室具備用該方法檢測土壤中銅、鋅的能力，可為土壤檢測和環境保護工作提供可靠的依據。

參考文獻：

[1]殷思敏.石墨消解-火焰原子吸收法測定土壤中的銅、鋅[J].綠色科技，2019（6）：130-134.

[2]生態環境部.環境監測分析方法標準制訂技術導則：HJ 168—2020[S].北京：中國環境科學出版社，2020.

[3]任蘭，胡曉樂，吳麗娟.石墨消解-火焰原子吸收光譜法測定土壤和沉積物中銅、鋅、鎳、鉻[J].化學分析計量，2018（2）：14-17.

[4]生態環境部.土壤和沉積物 銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2019[S].北京：中國環境科學出版社，2019.

[5]郭英海，趙迪斐，陳世悅.細粒沉積物及其古地理研究進展與展望[J].古地理學報，2021（2）：263.