微波消解_原子吸收分光光度法測(cè)定土壤中的銅鋅鎳鉻錳鉛鎘_白艷麗

1、第 32卷 第 4期 2008年 12月黑 龍 江 環(huán) 境 通 報(bào) H e ilong jiang Environmenta l JournalV o l 132N o 14D ec 12008微波消解 原子吸收分光光度法測(cè)定土壤中的銅鋅鎳鉻錳鉛鎘白艷麗 王利佳 (遼寧撫順環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 遼寧 撫順 113006 劉秀芝 (齊齊哈爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 黑龍江 齊齊哈爾 161005摘 要 :本文闡述了用微波消 解 原子吸收分光光度法測(cè)定土 壤中的銅 鋅鎳鉻錳鉛 鎘 。 通過(guò)硝 酸 -鹽酸 -氫氟 酸 -高氯酸體系消解液對(duì)土壤 樣品進(jìn)行消解 , 選擇出微波消解的最佳消解條件 。 通過(guò)對(duì)微波消解體系和

2、傳 統(tǒng)電熱板硝 酸 -氫氟酸 -高氯酸消解體系進(jìn)行對(duì)比實(shí) 驗(yàn) , 前者 不僅操作簡(jiǎn)便快捷趕酸時(shí)間短 , 而且準(zhǔn)確度高 、 精密度好 , 提高了工作 效率 , 是 一種值得推廣的土壤 消解方法 。關(guān)鍵詞 :微波消解 ; 原子吸收法 ; 土壤 ; 銅 ; 鋅 ; 鎳 ; 鉻 ; 錳 ; 鉛 ; 鎘 中圖分類(lèi)號(hào) :X 833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1674-263X (2008 04-0058-03To D etect Cu , Zn , N , i Cr , Mn , Pb and Cd in SoilW it hM icrowave D igestion -AA S BA I Yan -

3、liWANG L-i jia(Fushun Ev iro m entM on itoring Center Fushun L iaon i n g 113006 Abst ract :W e deter m i n ed Cu , Zn , N , i Cr , M n , Pb and Cd i n So il w ith m icro w ave digesti o n -AAS 1W e digested soil sa mp le w ithHNO 3-H CL -H F -HCLO4first, and c hose the best digestion conditi o n 1T

4、he d i g estion syste m w as co m pared w ith traditi o na l e lectric hot plate 1The fo r m er w as easil y operated , the ti m e of re m ov i n g aci d w as shor, t and the data . s accuracy is very good 1This m et h od could enhance the w orking effic i e ncy greatly and is w orth of pr o m o tio

5、n 1K ey w ords :M icro w ave d i g esti o n ; AAS ; So i; l Cu ; Zn; N ; i Cr ; M n; Pb ; Cd 收稿日期 :2008-10-07第一作者簡(jiǎn)介 :白艷麗 (1972-, 女 , 環(huán)境工程專(zhuān)業(yè) , 本科 , 工程師 , 從事環(huán)境監(jiān)測(cè)分析 13年。隨著工業(yè)的發(fā)展 、 城市化進(jìn)程的深入 , 我國(guó)土 壤環(huán)境污染不斷加劇 , 土壤中重金屬污染問(wèn)題已 成為環(huán)境科學(xué)研究的重要課題 , 土壤調(diào)查和土壤 污染治理工作勢(shì)在必行 。 因此 , 如何快速 、 準(zhǔn)確的 分析出土壤中重金屬含量 , 以此來(lái)判斷出土壤的 污染程度尤為重要

6、 。 本文通過(guò)微波消解與傳統(tǒng)電 熱板消解實(shí)驗(yàn)對(duì)比 , 結(jié)果表明 , 前者具有操作簡(jiǎn)便 快捷 , 準(zhǔn)確度高 , 精密度好的優(yōu)點(diǎn) 。 而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程 中也遇到了些問(wèn)題 , 比如 :對(duì)于那些極復(fù)雜難消解 的土壤樣品 , 微波消解后會(huì)出現(xiàn) /假消解 0現(xiàn)象 , 此 時(shí)必須將樣品放置電熱板上再次消解方可消解完 全 。 需要注意的是 , 在微波消解后需將消解液內(nèi) 殘留的酸趕盡 , 否則會(huì)造成樣品的空白值增高 , 直 接導(dǎo)致土壤樣品值偏低 , 這個(gè)影響對(duì)應(yīng)用石墨爐 測(cè)定鉛和鎘時(shí)更為突出 。11實(shí)驗(yàn)部分 111 主要儀器設(shè)備WX-3000plus 微波快速消解系統(tǒng) , 上海屹堯 ; ZEEnit700型原子 吸

7、收 分光光 度計(jì) , 德國(guó) 耶拿 公 司 ; 銅 、 鋅 、 鎳 、 鉻 、 錳 、 鉛 、 鎘空心陰極燈 , 德國(guó)耶拿 公司 。 112 試劑銅 、 鋅 、 鎳 、 鉻 、 錳 、 鉛 、 鎘標(biāo)準(zhǔn)貯備液 , 濃 度為 500m g /L。 臨用前將其稀釋為所需濃度 。 硝酸 、 鹽 酸 、 高氯酸 、 氫氟酸 , 均為優(yōu)級(jí)純 。 磷酸二氫銨 , 優(yōu) 級(jí)純 。113 土壤樣品的保存與制備 11311 土壤樣品的保存將采集的土壤樣品去除雜物后混勻 , 用 四分 法將樣品縮分至 500g , 自然風(fēng)干后裝于潔凈 、 干燥 的 500m l 磨口塞廣口瓶中 , 密封 , 以備下一步處理之用 。 注意

8、 , 土壤樣品的加工工具和容器不應(yīng)使 用金屬制品 , 最好選用木質(zhì)和塑料制品 , 否則將帶 來(lái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差 。11312土壤樣品的制備將上述瓶中的土樣混勻 , 再經(jīng)兩次 縮分后取 出約 100g , 研磨至全部通過(guò) 100目尼龍篩 , 備測(cè)試 用 。114樣品的消解稱(chēng)取已過(guò) 100目尼龍篩土樣 012g , 置于聚四 氟乙烯消解罐中 , 加入 410m l 硝酸 , 110m l 鹽 酸 , 110m l 氫氟酸和 0150m l 高氯酸 。 加蓋密封 , 放入 消解系統(tǒng)中 , 按表 3的工作程序進(jìn)行消解 。 消解 完畢待溫度降到室溫后 , 將消解罐中的液體全部 轉(zhuǎn)移至 50m l 聚四氟乙

9、烯燒杯中 , 用少量的去離子 水沖洗罐內(nèi)罐 2-3次 , 將罐內(nèi)殘留的液體一并轉(zhuǎn) 移至燒杯中 。 然后將燒杯放于電熱板上用中溫檔 加熱趕酸 。 當(dāng)溶液蒸至盡干狀態(tài)時(shí) , 把燒杯取下 , 用少量的去離子水將溶液溶解后移入 50m l 容量 瓶中 , 加水沖洗燒杯內(nèi)壁 3-4次 , 并將洗液也移入 容量瓶中 , 定容 , 已備上機(jī)使用 。 同時(shí)做全程空白 實(shí)驗(yàn) 。115儀器測(cè)量條件11511火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量條件 火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量最佳工作條件 見(jiàn)表 1。表 1火焰原子吸收分光光度計(jì)最佳工作條件 元素波長(zhǎng)(n m 狹縫(n m 燈電流(mA乙炔流量(NL /h表 2石墨爐原子吸收分

10、光光度計(jì)最佳工作條件元素 波長(zhǎng)(n m 狹縫(n m 燈電流(mA干燥 1干燥 2干燥 3灰 化 原子化 溫度 (e 時(shí)間 (s 溫度 (e 時(shí)間 (s 溫度 (e 時(shí)間 (s 溫度 (e 時(shí)間 (s 溫度 (e 時(shí)間 (s11513微波消解系統(tǒng)最佳工作條件大多數(shù)微 波消解系 統(tǒng)中是 不允許 加高氯 酸 的 , 但是我們發(fā)現(xiàn)用硝酸 -鹽酸 -氫氟酸消解體系對(duì) 土壤樣品進(jìn)行消解時(shí) , 有些復(fù)雜樣品消解不完全 。 所以 , 我們?cè)诒ＷC儀器安全使用的情況下 , 嘗試性 的加入了 少量的高氯酸 , 樣品的 消解效果較 好 。 微波消解程序見(jiàn)表 3。表 3微波 消解程序消解步驟 時(shí)間 (m i n 壓力

11、 (a t m 功率 (k w 溫度 (e 1656120 2686150 36156180 482062102實(shí)驗(yàn)結(jié)果211兩種消解方法的對(duì)比傳統(tǒng)的消解方法是完全用電熱板進(jìn)行消 解 。 為了能夠選擇出一個(gè)最佳消解途徑 , 應(yīng)用電熱板 硝酸 -氫氟酸 -高氯酸消解體系和上述微波消解體 系進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn) 。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 在一定的壓 力和溫度條件下 , 土壤樣品在微波消解系統(tǒng)中消 解效果好 , 且時(shí)間短 , 操作簡(jiǎn)便 , 準(zhǔn)確度和精密度 高 。 表 4是兩種不同消解方法的實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù) 。 表 4兩種不同消解方法的實(shí)驗(yàn)對(duì)比實(shí)驗(yàn) 參數(shù) 壓力 (at m 消解時(shí)間 (h 趕酸時(shí)間 (h 微波 消解

12、 5-201015-1電熱板消解 無(wú) 12-242-3此外 , 在兩種方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中 , 微波消解優(yōu) 于電熱板消解 。(1 電熱板消解的第一步是在樣品中加入硝 酸 , 土壤和硝酸在坩堝或燒杯內(nèi)混合加熱發(fā)生劇 烈反應(yīng) , 混合物會(huì)在器 皿內(nèi)四處飛濺 , 盡管蓋 著 蓋 , 如果操作人員的經(jīng)驗(yàn)少 , 處理不得當(dāng) , 會(huì)有損失 , 導(dǎo)致樣品值偏低 。 相比之下 , 微波消解是在密 閉罐中進(jìn)行 , 不會(huì)發(fā)生液體外濺 。(2 電熱板消解接觸到的都是強(qiáng)酸 , 加熱狀態(tài) 下有一定的危險(xiǎn)性 。 受熱的酸形成的酸氣對(duì)人的 皮膚 、 頭發(fā)等部位都會(huì)造成傷害 。 微波消解盡管 也用強(qiáng)酸 , 但所用的酸量較少 ,

13、全部反應(yīng)都是在密 閉消解罐中進(jìn)行 , 人不直接接觸 , 在消解結(jié)束待消 解罐冷卻至室溫后才打開(kāi)罐體 , 安全系數(shù)較高 。 (3 電熱板消解過(guò)程中的每一步都要倍加小 心 , 特別是加酸蒸至盡干時(shí)如果沒(méi)有及時(shí)取下就 很容易蒸干 , 直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 , 尤其影響對(duì)鉛和 鎘的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。 微波消解除趕酸外其余步驟均在 微波消解系統(tǒng)中進(jìn)行 , 操作人員只需要把儀器的 操作程序設(shè)定好即可 。212實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們對(duì) ESS-2(環(huán)境土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品 和 GSS -1(環(huán)境土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品 兩種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行 了測(cè)定 , 測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表 5。表 5ESS-2和 G SS-1兩種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果 m g /kg元素

14、標(biāo)土Cu Zn N i C r M n Pb由表 5可見(jiàn) , 微波消解標(biāo)土后的樣品測(cè)定結(jié) 果均在土壤標(biāo)樣的保證值范圍內(nèi) , 準(zhǔn)確度較高 。3結(jié)果討論(1 微波消解后的 /假消解 0現(xiàn)象 :由于微波 消解加入的酸量較少 , 一些更為復(fù)雜的樣品在經(jīng) 微波消解后看似消解完全了 , 但將其放置電熱板 上進(jìn)行趕酸時(shí) , 會(huì)有一點(diǎn)固體顆粒顯現(xiàn)出來(lái) , 稱(chēng)之 為 /假消解 0。 用兩種辦法來(lái)處理 。 一是隨著趕酸 的進(jìn)行 , 初期顯現(xiàn)的固體顆粒會(huì)和消解液中殘留 的混酸再次發(fā)生反應(yīng) , 達(dá)到邊趕酸邊消解的效果 , 最終達(dá)到完全消解的狀態(tài) 。 二是對(duì)于經(jīng)過(guò)了趕酸 過(guò)程尚不能完全消解的樣品 , 可以根據(jù)情況再次

15、加入 H F 進(jìn)行 /飛硅 0, 但要切記加高氯酸將殘留 的 H F 趕盡 , 之后將高氯酸趕盡 。(2 趕酸不盡對(duì)樣品測(cè)定值的影響 :趕酸過(guò)程 是土壤樣品前處理中非常重要的步驟 。 對(duì)于用火 焰原子吸收法測(cè)定銅 、 鋅 、 鎳 、 鉻 、 錳時(shí) , 如果趕酸 不徹底 , 樣品的空白值就會(huì)偏高 , 導(dǎo)致樣品測(cè)定值 偏低 。 同時(shí) , 大量酸的存在也會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾 , 嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)效果 , 使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差 。 而對(duì) 于用石墨爐測(cè)定土壤中的鉛和鎘時(shí) , 殘留的酸對(duì) 分析結(jié)果的影響更為突出 。 尤其是難趕的高氯酸 對(duì)背景值的影響非常大 , 產(chǎn)生的干擾導(dǎo)致 /峰形 0異常 , 背景值高 。 在扣除背景