石墨炉原子吸收法测定土壤中铅镉策略探析

　　随着工业企业的快速发展，铅、镉在工业生产中的用途日渐广泛，但是部分企业为了降低生产成本，直接将未经处理的含有重金属的废水、废渣排入环境，对自然界中的空气质量、河流以及土壤等造成严重的污染。根据环保部自2005年4月至2013年12月历时8年的土壤调查结果显示，“土壤总的超标率达到16.1%，总体不容乐观。耕地土壤环境质量堪忧，耕地点位超标率（土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例）高达19.4%。”为保障农产品安全和人居环境健康，2016年5月28日，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，为保护和改善土壤环境质量打下了坚实的基础。因此，对土壤中所含的重金属含量进行定期的监测具有重要的意义，本文使用了微波消解法对土壤样品进行前处理，采用了石墨炉原子吸收分光光度法对土壤中的铅、镉进行测定，实验证明本方法消解效率高、消解速度快，能够满足土壤中铅、镉的监测分析要求。 
　　1.实验部分 
　　1.1 主要试剂 
　　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 主要仪器及工作条件 
　　TAS-990 Super-20-0998-01-0308原子吸收分光光度计（普析通用）；MDS-7-07A156多通道微波消解萃取仪（上海新仪）；DHG-9145电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣）；FT3000土壤粉碎机（济南安博）；Power-1000超纯水机；电热板。仪器工作条件及参数，见表1、表2。 
　　1.3 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，操作程序（见表2），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。 
　　2.测试结果 
　　2.1 标准系列的配制 
　　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。 
　　2.2 标准曲线的绘制和样品测定 
　　按照表1设定的仪器工作条件，测定标准系列，空白样品，待测样品溶液的吸光度，仪器自动进样、绘制标准曲线。 
　　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。 
　　3.结果与讨论 
　　3.1 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。本次试验中所选取的土壤样品剂量以及混酸总体积的数值均能满足消解的要求，消解液透明澄清，消解效果好。 
　　3.2 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，另外，由于土壤中镉的含量比较低，因此采用的是石墨炉原子吸收分光光度法进行测定。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，在本文的试验当中主要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。 
　　3.3 精密度实验 
　　取土壤样品6份，按照前述的方法及步骤进行实验，铅的RSD值为3.69%，镉的RSD值为4.85%，精密度良好。精密度实验结果见表3。 
　　3.4 质控样品实验 
　　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，铅的监测结果为20.8mg/kg，镉的监测结果为0.060mg/kg，符合分析要求。 
　　结论 
　　本实验使用微波消解石墨炉原子吸收法将样品消解时间减少的同时，提升了测试速度和工作效率。本方法与传统的方法相比，微波的穿透能力比较强，样品加热均匀并能完全的分解，空白值降低，基本无样品损失和污染。因此，该方法快速可靠，适合于土壤中的铅、镉测定。