分析以微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅和镉

徐立松 曹寅莹

摘要：在文章开展的土壤中铅和镉测定研究中，采用微波消解石墨炉原子吸收法，通过硝酸-氢氟酸-盐酸体系和微波炉消解条件，开展土壤消解，并最终用石墨炉原子吸收分光光度计完成测定。为更好证明方法的有效性，研究还基于果园土壤镉和铅空间分布特征开展了研究，为消除测定可能面临的干扰，研究加入了磷酸二氢铵基体改进剂，微波消解石墨炉原子吸收法的应用优势，因此得到了更好保障。

关键词：石墨炉原子吸收法;土壤;铅;镉;微波消解

中图分类号：X833 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.070

Abstract：In the study of determination of lead and cadmium in soil，Microwave Digestion Graphite furnace atomic absorption spectrometry was used to carry out soil digestion through nitric acid hydrofluoric acid hydrochloric acid system and microwave digestion conditions，and finally the determination was completed by graphite furnace atomic absorption spectrophotometer.In order to better prove the effectiveness of the method， the study also carried out research based on the spatial distribution characteristics of cadmium and lead in orchard soil.In order to eliminate the possible interference，ammonium dihydrogen phosphate matrix modifier was added in the study， so the application advantages of microwave digestion GFAAS were better guaranteed.

Key words：Graphite furnace atomic absorption spectrometry;Soil;Lead; Cadmium;Microwave digestion

采用非火焰原子化系统的石墨炉原子吸收分光光度法具备灵敏度高、效率高、可测定样品中含量较低的某些元素等优势，辅以微波消解法消解土壤样品，即可较好满足土壤中铅和镉的测定需要。

1 仪器

选用原子吸收分光光度计（MKⅡ MQZ），平台石墨管，铅、镉空心阴极灯，超纯水仪（UPH-Ⅱ-20T），微波消解仪（MWS-2），电子天平（XS204B），实验还采用了玛瑙研钵、尼龙筛等器具[1]。

2 试剂

选用优纯级实验用盐酸、氢氟酸、硝酸，分析纯的磷酸二氢钠，采用超纯水作为实验用水，铅国家标准溶液、镉国家标准溶液。

3 实验方法

采用硝酸-氢氟酸-盐酸体系进行土壤样品的微波消解，土壤中的矿物晶格可由此彻底破坏，并保证消解仪容纳全部样品中的待测元素。在高温石墨炉中注入消解液，获得离解为基态原子的铅、镉，其原子蒸汽对铅、镉空心阴极灯（锐线光源）发射的特征谱线228.2nm和283.3nm选择性吸收，土壤样品的铅、镉含量可基于吸光度大小完成测定[2]。

在样品制备过程中，需自然风干处理采集到的土壤样品，四分法缩分到100g，将其中的植物残体及石子等异物去除，采用玛瑙研钵研磨并辅以150尼龙筛处理，混匀后备用。在微波消解罐中准确称取土壤样品0.2000g，加入几滴水润湿，分别加入硝酸、氢氟酸、盐酸，剂量分别为8mL、4mL、4mL，在放置于微波消解仪前，需盖上内盖和防爆膜，以此开展加热消解，结束冷却后，移至容量瓶（50mL）中，定容;在土壤中的铅和镉测定过程中，需严格结合控制石墨炉原子吸收分光光度计测定条件。在采用微波消解法的样品处理过程中，需基于表1控制微波消解条件[3]。

采用硝酸（1%）稀释铅、镉标准溶液，以此得到铅母液（50μg/L）和鎘母液（1μg/L），通过仪器自动进行稀释，得到不同铅质量浓度（50.0μg/L、40.0μg/L、30.0μg/L、20.0μg/L、10.0μg/L、5.0μg/L、0μg/L）、不同镉质量浓度（1.0μg/L、0.8μg/L、0.6μg/L、0.4μg/L、0.2μg/L、0μg/L）的标准系列溶液，采用磷酸二氢铵（1%）作为基体改进剂。基于选定的仪器工作条件应用石墨炉原子吸收分光光度计，采用20μL的进样体积，以此完成吸光度测定，并同时进行工作曲线绘制。同时，开展空白实验[4]。

在具体的土壤中铅浓度计算中，需采用式（1）所示公式，土壤中镉浓度的计算采用式（2）所示公式，式中的w、ρ、ρ0、V、m分别为土壤中铅（镉）浓度、待测溶液中铅（镉）的质量浓度、空白溶液中铅（镉）的质量浓度、定容体积、取样质量。

4 标准参考物测定

采用ESS-2和ESS-3两种土壤环境标准物质（中国环境监测总站）进行测定，可得到标准土壤样品测定结果。进行分析可以发现，土壤样品（ESS-2）中的铅浓度和镉浓度平均值分别为24.900mg/kg、0.037mg/kg，土壤样品（ESS-3）中分别为33.900mg/kg、0.046mg/kg，可见本文研究方法具备较高准确性。

5 方法的精密度

基于ESS-2和ESS-3两种土壤环境标准物质开展平行测定6次，可得到测定结果。开展分析可以发现，土壤环境标准物质测定中铅的标准偏差分别为3.21%、3.61%，镉的标准偏差分别为8.50%、6.49%。可见，本文研究方法在土壤中铅测定中具备较高精密度，在土壤中镉测定中的精密度较低，但均处于允许范围内。基于标准方法，实际采集土壤样品并开展针对性处理，可得到6次平行测定结果。开展分析可以发现，土壤样品中铅的相对标准偏差分别为2.89%、2.30%、2.10%，镉的相对标准偏差分别为6.94%、5.53%、4.79%，由此即可更好证明方法精密度，本文研究的方法能够将测定误差控制在允许范围内。

6 收率试验率

称取ESS-2和ESS-3两种土壤环境标准物质各0.2000g开展测定与加标回收实验，可得到加标回收测定结果。基于样品ESS-2，可确定铅、镉的回收率均为95%。基于样品ESS-3，铅、镉的回收率则分别为101.1%、100%，方法的准确性可见一斑。

7 共存离子的干扰及消除

在方法的应用中，能够产生干扰的元素较少，1g/L含量以下的共存离子不会影响测定精度。为降低干扰，可采用磷酸二氢铵作为基体改进剂，测定灵敏度可由此提升，样品中铅、镉的测定准确的也可随之提升。

8 结论

微波消解石墨炉原子吸收法可较好满足土壤中的铅和镉测定需要。为更好开展土壤中铅、镉测定，各类先进仪器设备的优选必须得到重视，具体实验操作对测定精度造成的影响也属于微波消解石墨炉原子吸收法应用需要关注的重点。

参考文献

[1]王惠清，徐洪杰，马丽芳，等.土壤中铅镉的高压微波消解—三磁场塞曼石墨炉原子吸收光谱法[J].医学动物防制，2018，34（12）：1218-1221.

[2]魏竞智，郭磊磊，李徐凤.石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中铅和镉的方法比较[J].中国卫生检验杂志，2020，30（07）：797-801.

[3]坚文娇.原子荧光光谱法测定土壤中的铅、铬、镉、汞、砷、锌、铜、镍等元素研究[J].世界有色金属，2020（04）：177-178.

[4]王伟.HNO3-HF-H2O2石墨消解体系测定土壤中铅和镉[J].节能与环保，2019（12）：65-66.

收稿日期：2020-07-19

作者簡介：徐立松（1982-），男，汉族，工程硕士学位，工程师，研究方向为生态环境监测与治理。

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