基于微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中铅镉注意事项之我见

基于微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中铅镉注意事项之我见

韦政全

海南省地质测试研究中心海南海口570206

摘要：加强对土壤中所含的铅、镉等重金属含量进行定期的监测具有重要的意义。石墨炉原子吸收法具有灵敏度高，重现性好，干扰较少，采样量少等特点，本文采用微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅、镉含量的实验方法进行了分析探讨，可供同行交流。

关键词：土壤；铅镉；微波消解；石墨炉原子吸收法；测定

前言

土壤是人类社会赖以生存和发展的重要自然资源，据农业部环境监测系统的调查，我国污染超标的农田中有超过8成是重金属含量超标，尤其是铅、镉等重金属含量超标尤为突出。

在各种重金属污染中，镉由于生物毒性高且分布范围广，其污染显得尤为严重。镉毒性强，难降解，滞后期长，且可以通过食物链危害人类生命，直接影响到大自然和生态环境以及人体健康。镉是一种稀有分散元素，未经污染的土壤中镉主要来源于成土的母质，一般在世界范围内土壤中镉的含量为0.01～2.00mg/kg，中位值0.35mg/kg。镉常用于电镀、油漆着色剂、塑料稳定剂、光敏元件的制备以及电池生成等行业，这些行业的发展必然导致大量的镉进入土壤、水体和大气环境中。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体健康。镉具有较强的致癌、致畸和致突变作用，如闻名的十大公害病之一的“骨痛病”就是人体吸食了超标的镉导致的。因此，长期以来，国内外对镉污染及其环境行为十分关注。

人类的生产活动增加了土壤的铅来源，直接用城市工业废水进行农田灌溉能将大量的铅带入土壤中。燃油和铅冶炼、蓄电池等工业，其产生的三废，也能将铅带入土壤中。现在每年都有200万吨未循环利用的铅以各种不均匀的方式进入水、大气和土壤中，造成很多的铅含量异常区。

为此，对土壤中所含的重金属铅镉的含量进行定期的检测对于整治土壤，减少铅镉对动植物的危害具有现实而深远的意义。目前，铅镉的测定方法主要有石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体质谱法，这2种方法灵敏度高，检出限低，均能满足土壤中较低含量镉的测定要求，但是由于电感耦合等离子体质谱仪的运行成本较高，对于绝大多数实验室而言，测定土壤中铅镉的首选方法是石墨炉原子吸收法。

1.微波消解石墨炉原子吸收实验方法分析

土壤样品经微波消解处理后，采用石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅镉含量。用工作曲线定量，结果表明，该法简便快速，适用于土壤中铅镉的测定，其精密度及准确度良好。

1.1实验试剂的选择

在微波消解石墨炉原子吸收实验中，其主要试剂包括：高氯酸、硝酸、氢氟酸、磷酸二氢铵溶液（均为优级纯）；铅标准溶液，500mg/L；镉标准溶液，100mg/L（环境保护部标准样品研究所）；土壤质控样品（国家质量监督检验检疫总局批准土壤成分分析标准物质GBW07402-GSS-2）；实验用水均为二次去离子水。

1.2样品前处理

准确称取土壤样品0.2g（精确到：0.0001g）于聚四氟乙烯消化罐中，加入硝酸4mL、氢氟酸2mL，均匀混合后按照微波程序进行消解；消解完成后冷却至室温，用1％硝酸将消解液移到聚四氟乙烯烧杯中，加入高氯酸0.5mL，再转移至电热板加热蒸干；用1％的硝酸溶液溶解残渣，并转入50mL容量瓶中，加入3mL磷酸氢二铵溶液，定容至标线，按照相同的程序做空白试验。

1.3实验方法

用1％硝酸溶液将铅标准溶液（500mg/L）配制成浓度为5mg/L的标准溶液使用液。将镉标准溶液（100mg/L）配制成浓度为0.025mg/L的标准溶液使用液，分别移取铅、镉标准溶液使用液0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00mL于25mL容量瓶中，加入3mL磷酸氢二铵溶液，定容至标线。此时铅的标准系列为0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80mg/L，镉的标准系列为0.00，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00ug/L。

1.4实验结果分析

实验测得铅的曲线方程为Y=0.1793X-0.0032，相关系数为0.9993；实验测得镉的曲线方程为Y=0.0176X+0.0017，相关系数为0.9992；将测定的样品溶液的铅、镉浓度，根据称取土壤重量、定容体积、试样中水分的含量计算出土壤样品中铅、镉的含量。

2.微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤铅镉注意事项分析

通过对实验方法及结果的分析可以发现，在试验过程中，无论是标定环节，还是样品选取环节都是影响土壤铅镉测量结果的重要环节。因此，为了保证土壤铅镉的测量精度，在测量过程中应注重以下几点问题：

2.1对微波消解条件的相关选择当土壤中有机质的含量比较低，对土壤的样品进行消解时，建议使用的消解体系为HNO3-HF以及HNO3-HF-HClO4的混合酸。在本文的试验当中主要是使用HNO3-HF来对土壤的样品来进行微波的消解，在常压状态下，加入少量的高氯酸再次进行消解，从而可以赶走多余的残余酸，并且所需要的时间比较少。因此，在选取土壤样品剂量以及混酸总体积的数值时，要保证其均能满足消解的要求，使消解液透明澄清，提高消解效果。

2.2干扰消除措施

土壤中含有的成分极其复杂，会对基体的背景产生干扰；由于土壤中镉的含量比较低，采用石墨炉原子吸收分光光度法进行测定，能够消除实验干扰。镉在低温的状态下容易发生挥发，因此，在灰化的阶段容易造成损失，针对此问题，测试人员可以使用磷酸二氢铵来作为基本的改进剂，在灰化的过程中能够将大量的酸性基体进行去除，从而能将镉的灰化温度进行较大的提高。

2.3做好实验样品质量控制

在实验前，保证其样品的质量，是提升土壤测定结果精度的重要手段。因此，在利用微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤铅镉时，相关技术人员应使用国家质量监督检验检疫总局批准土壤成分分析标准物质（GBW07402-GSS-2，铅的真值为20±3mg/kg，镉的真值为0.071±0.014mg/kg）进行测定。按照土壤样品的测定方法进行前处理和测定，铅的检测结果为20.8mg/kg，镉的检测结果为0.060mg/kg，符合分析要求。

3.结束语

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。微波消解石墨炉原子吸收在土壤重金属检测中的应用价值比较高，能够满足土壤中铅、镉的监测分析要求。所以，企业及相关技术人员应对其测定方法进行研究与分析，以此来保证土壤重金属测定结果的精确性。综上所述，利用微波消解石墨炉原子吸收发测定土壤铅镉时，为了保证其测定结果精度，相关技术人员应做好样品质量控制工作，消除测定中的干扰因素，对微波消解条件进行合理选择，为提高测定结果准确性奠定基础。

参考文献：

[1]环境监测分析方法标准制修订技术导则：HJ168-2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2]刘凤枝，刘潇威.土壤和固体废弃物监测分析技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3]单体兴.石墨炉原子吸收法测定土壤中痕量钴[J].能源与环境，2017（02）：85-86.

[4]邓玉良.镉的应用和镉污染[J].化学世界，2012，53（11）：702-704.