土壤中重金属检测方案(原子吸收光谱)

上海光谱仪器有限公司SHANGHAI SPECTRUM INSTRUMENTS CO.，LTD全国服务热线：400-996-5855 摘要：本文采用塞曼石墨炉原子吸收光谱法，试样经混酸及微波消解后，注入塞曼石墨炉原子吸收分光光度计中，进行铅和镉微量元素的分析测定。该方法的线性范围分别为铅0~60mg/L、镉0~3mg/L；回收率分别为92%和95%；精密度为0.86%~3.79%和1.25%~3.18%。使用塞曼背景校正模式测试，结果准确，获得了满意的分析结果。 关键词：石墨炉原子吸收，塞曼背景校正；土壤；铅；镉 前言 土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，过量沉积，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。污染土壤的重金属主要有铅 (Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铬(Cr)、砷(As)等。这些重金属元素超标不但会影响植物根和叶部的发育，还可通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；被人体吸收则会破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等。 中国一些地区土壤遭到镉、铅等重金属污染，使生长其上的农作物铅镉含量量标。所以对农业用土壤的重金属检测及监测尤为重要。 农业用土壤分析也是痕量元素分析中的标准应用案例。在此案例中，使用塞曼效应背景校正石墨炉原子吸收分光光度法对土壤样品及土壤标准样中的铅和镉进行测定。 标准物质中，作为污染物的铅元素为26±3mg/kg，镉元素为0.060(±0.009)mg/kg，都显著低于最严格的污染标准。此快速石墨炉程序测定法是一种十分有效且经济、便捷、自动化方法。 方法原理 将土壤样品及土壤标准样 GSS-3(GBW07403)用混合酸及微波消解后，注入塞曼原子吸收分光光度计石墨炉中，采用纵向加热技术使其原子化，测定样品中的铅和镉含量。 仪器及试剂 仪器： > 塞曼原子吸收分光光度计： SP-ZAA3887 > 微波消解仪RAPIDwave Xpert > 铅空心阴极灯(上海光谱仪器有限公司) > 镉空心阴极灯(上海光谱仪器有限公司) 试剂： >(Cd 的标准储备液，浓度为1g/L (上海市计量测试研究院) Pb 的标准储备液，浓度为 1g/L(上海市计量测试研究院) >(Cd 的标准使用液，浓度为 1ug/mL；取 Cd标准储备液 >>0.1ml于100ml容量瓶中，并加入1ml硝酸，用去离子水定容至刻度。 >>Pb 的标准储备液，浓度为 1ug/mL：取 Pb 标准储备液 0.1ml于100ml容量瓶中，并加入1ml硝酸用去离子水定容至刻度。 浓硝酸((优级纯，国药集团化学试剂有限公司) > 浓度为1%的HNO3，由优级纯浓 HNO3 及去离子水配制 > 氢氟酸(40%，优级纯，国药集团化学试剂有限公司) > 浓盐酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司) 去离子水，由纯水机制得 > 基体改进剂：混合基体改进剂含0.1%钯溶液、0.06%硝酸镁 仪器参数 > 灯电流： 3mA 光谱带宽： 0.7nm >进样量： 标准溶液及样品15uL， 波长：Cd228.8nm； Pb283.3nm 基体改进剂5uL (3.2.10) >>背景校正：塞曼扣背景方式 >石墨管： 热解平台石墨管 升温参数： 经优化测试，各元素最佳升温参数见下表： Step Start [C] End [C] Ramp [s] Hold [s] Atomize Gas Flow [mL/min] 1 80 120 15 20 250 2 120 400 15 20 250 3 400 400 0 4 0 4 400 1600 0 4 0 5 1600 2500 0 4 250 (表1Cd石墨炉升温参数) Step Start [C] End [C] Ramp [s] Hold [s] Atomize Gas Flow [mL/min] 1 50 90 20 15 250 2 90 130 20 15 250 3 130 600 20 15 250 4 600 600 0 4 0 5 600 2000 0 4 G 0 6 2000 2600 0 4 250 (表2Pb石墨炉升温参数) 样品制备 样品由地矿部物化探所、测试所提供。准确称取 0.2000g 干燥的样品及标准样置于 RAPIDwave Xpert 型微波消解仪的消化管内，加入1mL 浓硝酸(3.2.5)，3mL 浓盐酸及(3.2.8)1mL氢氟酸(3.2.7)，按表3程序进行微波消解。消解完成在加热板上进行赶酸，当消解液冷却后，定容至25mL，备用。同时 取两个消解罐加入同等体积的酸，做空白样品。 设置温度(℃) 设置压力 (atm) 消解时间 (min) 140 10 2 170 18 2 190 25 2 220 30 8 (表3微波消解程序) 试样分析 Cd 标准曲线 工作曲线的配置：吸取 Cd标准使用液(3.2.3)0.0、0.005、0.01、0.02、0.03mL 于 10.0mL容量瓶中，使用1%HNO3(3.2.6) 定容至刻度，摇匀，此溶液中含 Cd分别为：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0ng/mL。标准曲线：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0ng/mL，1%HN03介质。吸光度与镉浓度的线性回归方程：A=0.040166C+0.0053相关系数 r=0.99834镉的空白积分吸光值的标准偏差为0.0005，镉的检出限为 0.037ug/L(0.55pg)。 Abs. (图1.镉标准曲线) Pb 标准曲线(图2.铅标准曲线) 工作曲线的配置：吸取Pb 标准使用液 0.0、0.1、0.2、0.4、C0.6mL 于 10.0mL 容量瓶中，使用 0.1%HNO3定容至刻度，摇匀，此溶液中含 Pb分别为：0.0、10.00、20.00、40.00、60.00ng/mL。标准曲线：0，10.00，20.00，40.00， 60.00ng/mL， 1%HN03介质。吸光度与铅浓度的线性回归方程：A=0.002980C+0.0059 相关系数 r=0.99905 铅的空白积分吸光值的标准偏差为0.0007，铅的检出限为0.66pg/L(10.56pg)。 样品测定 在最佳分析条件下对土壤样品中的镉和铅进行测定，并做加标回收实验，经计算，测得土壤样品中实际含镉量为 0.087mg/kg、含铅量为 2.77mg/kg。 样品名称 元素 测试结果 加标量 总量 (ng/L) 回收率 精密度 土壤 (ng/L) (ng/L) Cd 0.72 1.00 1.67 95% 3.18% Pb 22.21 30.00 49.81 92% 3.79% 土壤标准样测定 标准样中 Cd的测试 经过分析，测得该土壤标准样中镉的含量为 0.057 mg/kg， 在标准物质的浓度范围0.060(±0.009)mg/kg 内。 图3(a)土壤标准样中镉元素原子化吸光谱图 图3(b)土壤标准样中加入0.5pg/L镉标准溶液原子化吸光谱图，回收率约为95% 土壤标准样中Pb 的测试 经过分析，测得该土壤标准样中铅的含量为 25.3 mg/kg Pb (0.6 mg/kg)，在标准物质的浓度范围26±3 mg/kg 内。见下图。 ABS. ABS. 图4(a).土壤标准样中铅的原子化吸光谱图 图4(b).土壤标准样中加入20pg/L的示标准溶液的原子化吸光谱图，测得回收率92% 最终结论 由以上结果表明石墨炉测镉检出限为0.037ug/L(0.55pg)， 重现性好、精密度为1.25%~3.1%；回收率高；石墨炉测铅检出限为 0.66ug/L(10.56pg)，重现性好、精密度为0.86%~3%，回收率高；此方法简单，是测试低含量样品的首选方法。 本文采用塞曼石墨炉原子吸收光谱法，试样经混酸及微波消解后，注入塞曼石墨炉原子吸收分光光度计中，进行铅和镉微量元素的分析测定。该方法的线性范围分别为铅0～60 mg /L、镉0～3 mg /L；回收率分别为92%和95%；精密度为0.86%～3.79%和1.25%～3.18%。使用塞曼背景校正模式测试，结果准确，获得了满意的分析结果。