全国土壤污染状况调查分析测试方法技术规定第一部分
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1 土壤样品前处理方法-试剂的制备
1-1 电热板/硝酸―高氯酸―氢氟酸消解
称取0.2500g~0.5000g(各单项中准确到0.0002g,以下都与此相同)风干土样于聚四氟乙烯坩埚中,用几滴水润湿后,加入10 mL HCl(ρ1.19 g/mL),于电热板上低温加热,蒸发至约剩5 mL时加入15 mL HNO3(ρ1.42 g/mL),继续加热蒸至近粘稠状,加入10 mL HF(ρ1.15 g/mL)并继续加热,为了达到更好的除硅效果应经常摇动坩埚。
最后加入5 mL HClO4(ρ1.67 g/mL),并加热至白烟冒尽。
对于含有机质较多的土样,应在加入HClO4之后加盖消解,土壤分解物应呈白色或淡黄色(含铁较高的土壤),倾斜坩埚时呈不流动的粘稠状。
用稀酸溶液(稀硝酸?)冲洗内壁及坩埚盖,温热溶解残渣,冷却后,定容至100 mL,50 mL或25 mL最终体积依待测成分的含量而定。
1-2 高压密闭消解
准确称取0.5 g风干土样于内套聚四氟乙烯坩埚中,加入少许水润湿试样,再加入HNO3(ρ1.42 g/mL)、HClO4(ρ1.67 g/mL)各5 mL,摇匀后将坩埚放入不锈钢套筒中,拧紧。
放在180 ℃的烘箱中分解2 h。
取出,冷却至室温后,取出坩埚,用水冲洗坩埚盖的内壁,加入3 mL HF(ρ1.15 g/mL),置于电热板上,在100℃~120℃加热除硅,待坩埚内剩下约2 ~3 mL溶液时,调高温度至150℃,蒸至冒浓白烟后再缓缓蒸至近干,按1-1同样操作,(用水)定容后进行测定。
对于有机质含量较高的样品,该方法具有一定的危险性,请酌情使用。
1-3 微波炉消解
微波炉加热分解法是以被分解的土壤样品及酸的混合液作为发热体,从内部进行加热使试样受到分解的方法。
目前报导的微波加热分解试样的方法,有常压敞口分解和仅用厚壁聚四氟乙烯容器的密闭式分解法和密闭加压分解法。
后者以聚四氟乙烯密闭容器作内筒,以能透过微波的材料如高强度聚合物树脂或聚丙烯树脂作外筒,在该密封系统内分解试样能达到良好的分解效果。
微波加热分解也可分为开放系统和密闭系统两种。
开放系统可分解多量试样,且可直接和流动系统相组合实现自动化,但由于要排出酸蒸气,所以分解时使用酸量较大,易受外环境污染,挥发性元素易造成损失,费时间且难以分解多数试样。
密闭系统的优点较多,酸蒸气不会逸出,仅用少量酸即可,在分解少量试样时十分有效,不受外部环境的污染。
在分解试样时不用观察及特殊操作,由于压力高,所以分解试样很快,不会受外筒金属的污染(因为用树脂做外筒)。
可同时分解大批量试样。
其缺点是需要专门的分解器具,不能分解量大的试样,如果疏忽会有发生爆炸的危险。
在进行土壤样品的微波分解时,无论使用开放系统或密闭系统,一般使用HNO3-HCl-HF-HClO4、HNO3-HF-HClO4、HNO3-HCl-HF-H2O2、HNO3-HF-H2O2等体系。
当不使用HF时(限于测定常量元素且称样量小于0.1 g),可将分解试样的溶液适当稀释后直接测定。
若使用HF或HClO4对待测微量元素有干扰时,可将试样分解液蒸至近干,酸化后稀释定容。
对于有机质含量较高的样品,该方法具有一定的危险性,请酌情使用。
2 土壤样品无机项目分析测试技术
2-1 砷
2-1-1 硼氢化钾-硝酸银分光光度法
A 主题内容与适用范围
A-1 本标准规定了测定土壤中总砷的硼氢化钾-硝酸银分光光度法。
A-2 本标准方法的检出限为0.2 mg/kg(按称取0.5 g试样计算)。
A-3 能形成共价氢化物的锑、铋、锡、硒和碲的含量为砷的20倍时可用二甲基甲酰胺-乙醇胺浸渍的脱脂棉除去,否则不能使用本方法。
硫化物对测定有正干扰,在试样氧化分解时,硫化物已被硝酸氧化分解,不再有影响。
试剂中可能存在的少量硫化物,可用乙酸铅脱脂棉吸收除去。
B原理
通过化学氧化分解试样中以各种形式存在的砷,使之转化为可溶态砷离子进入溶液。
硼氢化钾(或硼氢化钠)在酸性的溶液中产生还原态的氢,在一定酸度下,可使五价砷还原为三价砷,三价砷还原成气态砷化氢(胂)用硝酸-硝酸银-聚乙烯醇-乙醇溶液为吸收液,银离子被砷化氢还原成单质银,使溶液黄色,在波长400 mm处测量吸光度。
C试剂
除非另有说明,分析中均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度的水。
C-1 硝酸(HNO3),ρ=1.42g/mL。
C-2 盐酸(HCl),ρ=1.19g/mL。
C-3 高氯酸(HClO4),ρ=1.67g/mL。
C-4 盐酸溶液,0.5 mol/L。
C-5 二甲基甲酰胺(HCON(NH3)2)。
C-6 乙醇胺(C2H7NO)。
C-7 无水硫酸钠(Na2SO4)。
C-8 硫酸氢钾(KHSO4)。
C-9 硫酸钠—硫酸氢钾混合粉:取硫酸钠(C-7)和硫酸氢钾(C-8)按9:1比例混合,并用研钵研细后使用。
C-10 抗坏血酸(C6H8O6)。
C-11 氨水溶液(NH3·H2O),1+1。
C-12 氢氧化钠溶液,2 mol/L。
C-13 聚乙烯酸((C2H4O)x)溶液:称取0.2g聚乙烯酸(平均聚合度为1750±50)于150 mL烧杯中,加100 mL蒸馏水,在不断搅拌下加热至全溶,盖上表面皿微沸10min,冷却后,贮于玻璃瓶中,此溶液可稳定一周。
C-14 酒石酸(C4H6O6)溶液,200g/L。
C-15 硝酸银(AgNO3:溶液,称取2.04g硝酸银于100 mL烧杯中,用50 mL蒸馏水溶液,加入5 mL 硝酸(C-1),用蒸馏水稀释至250 mL,摇匀,于棕色玻璃瓶中保存。
C-16 砷化氢吸收液:取硝酸银溶液(C-15)、聚乙烯醇溶液(C-13)、乙醇(无水或95%)按1+1+2比例混合,充分摇匀后使用,用时现配。
如果出现混浊,将此溶液放入70℃左右的水中,待透明后取出,冷却后使用。
C-17 二甲基甲酰胺混合液(简称DMF混合液):取二甲基甲酰胺(C-5)、乙醇胺(C-6),按9+1比例混合,贮于棕色玻璃瓶中,在2~5℃冰箱中可保存30天左右。
C-18 乙酸铅溶液:将8 g乙酸铅(Pb(CH3COO)2·5H2O)溶于蒸馏水中并稀释至100 mL。
C-19 乙酸铅脱脂棉:将10 g脱脂棉浸于100 mL乙酸铅溶液(C-18)中,浸透后取出风干。
C-20 硼氢化钾片的制备:硼氢化钾与氯化钠按1:5重量比混合,充分混均后,在压片机上以2~5 t/cm2的压强,压成直径约为1.2 cm,重约为1.5g的片剂。
C-21 硫酸(H2SO4),ρ=1.84 g/mL。
C-22 硫酸溶液,1+1。
C-23 砷标准贮备溶液,1.00 mg/mL:砷标准贮备溶液:称取放置在硅胶干燥器中充分干燥过的0.1320 g三氧化二砷(As2O3),溶于2 mL氢氧化钠溶液(C-12)中,溶解后加入10 mL硫酸溶液(C-22),
转移到100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
注:三氧化二砷剧毒,小心使用。
C-24 砷标准中间溶液,100 mg/mL:取10.00 mL砷标准中间液(C-23)于100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
C-25 砷标准使用溶液1.00 mg/l:取1.00 mL砷标准中间液(C-2 4)于100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
D 仪器
一般实验室仪器和以下仪器:
D-1 分光光度计:10mm比色皿
D-2 砷化氢发生装置,如下图所示。
图2-1-1 砷化氢吸收与发生装置图
图中:
A—砷化氢发生器,管径以30 mm,液面为管高的2/3为宜。
B—U形管(消除干扰用),管径为10 mm。
C—吸收管,液面以90mm高为宜。
D—装有1.5 mLDMF混合液(C-18)脱脂棉0.3g。
E—内装吸附有硫酸钠-硫酸氢钾混合粉(C-9)脱脂棉的聚乙烯管。
F—乙酸铅脱脂棉(C-2 0)0.3g。
G—导气管(内径为2 mm)。
E 分析步骤
E-1 试液的制备
称取土壤样品0.1~0.5 g(准确至0.0002 g)于100 mL锥形瓶中,用少量蒸馏水润湿后,加入5 mL盐酸(C-2),2 mL硝酸(C-1)高氯酸2 mL(C-3)。
在瓶口插一小三角漏斗。
在电热板上加热分解,待剧烈反应停止后,用少量蒸馏水冲洗小漏斗,然后取下小漏斗,小心蒸至近干。
冷却后,加入20 mL盐酸溶液(C-4),加热3~5min,冷却后,加0.2g抗坏血酸(C-10)使Fe3+还原为Fe2+。
将试液移至100 mL砷化氢发生器中。
加入0.1%甲基橙指示液2滴,用氨水溶液(C-11)调至溶液转黄,加蒸馏水至50 mL,供测试。
E-2 测定
E-2-1 于盛试液(E-1)的砷化氢发生器中,加入5 mL酒石酸溶液(C-14),摇匀。
E-2-2 取4 mL砷化氢吸收液(C-16)至吸收管中,插入导气管。
E-2-3 按图连接好装置,加一片硼氢化钾(C-20)于盛有试液的砷化氢发生瓶中,立即盖好像皮塞,保证反应器密闭。
注:砷化氢剧毒,整个反应应在通风橱内或通风良好的室内进行。
E-2-4 待反应完毕后(约3~5min),用10mm比色皿,以砷化氢吸收液(C-16)为参比溶液,在400nm 波长处测量样品吸收液的吸光度,减去空白试验所测得的吸光度,从校准曲线上查出试液中的含砷量。
E-3 空白试样
每分析一批试样,按步骤E-1 制备至少两份空白试样,并按步骤E-2进行测定。
E-4 校准曲线
分别加入0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL砷标准使用溶液(C-25)于七支砷化氢发生器中,并用蒸馏水稀释到50 mL,以下按E-2 所述步骤进行测定。
将测得的吸光度为纵坐标,对应的砷含量(µg)为横坐标,绘制校准曲线。
F 结果的表示
土样中总砷的含量c(As, mg/kg)按下式计算:
)
1(f w m
c -=
式中:m —测得试液中砷量, µg ; w —称取土样重量,g ; f —土样水份含量,%。
G 精密度和准确度
多个实验用本方法分析ESS 系列土壤标样中总砷的精密度和准确度见表2-1-1。
表2-1-1 方法的精密度和准确度 实验室数 土壤标样 保证值 mg/kg 总均值 mg/kg 室内相对标准偏差% 室间相对标准偏差%
相对误差% 12
11 15
ESS —1 ESS —3 ESS —4
10.7±0.8 15.9±1.3 11.4±0.7 11.1
17.7
11.7
3.0 2.4
4.4 9.9
5.4 9.4 3.7 11.3 2.6
H 土样水分含量测定
H-1 准确称取通过100目筛的风干土样约1.0000g 左右样品于称量瓶中,在105 ℃烘箱中烘2小时
h 后称重,继续烘30分钟后称重,重复上述过程至恒重。
H-2 以百分数表示的风干土样水分含量f 按下式计算:
100(%)1
2
1⨯-=
w w w f 式中:f —土样水分含量,%; W 1—烘干前土样重量,g ; W 2—烘干后土样重量,g;
I 参考资料
土壤质量 总砷的测定硼氢化钾-硝酸银分光光度法 GB/T 17135-1997
2-1-2 二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法
A主题内容与适用范围
A-1 本标准规定了测定土壤中总砷的二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法。
A-2 本标准方法的检出限为0.5 mg/kg(按称取1g计算)。
A-3 锑和硫化物对测定有正干扰。
锑在300 µg以下,可用KI—SnCl2掩蔽。
在试样氧化分解时,硫已被硝酸氧化分解,不再有影响。
试剂中可能存在的少量硫化物,可用乙酸铅脂棉吸收除去。
B原理
通过化学氧化分解试样中以各种形式存在的砷,使之转化为可溶态砷离子进入溶液。
锌与酸作用,产生新生态氢,在碘化钾和氧化亚锡存在下,使五价砷还原为三价砷,三价砷被新生态氢还原成气态砷化氢(胂)。
用二乙基二硫代氨基甲酸银-三乙醇胺的三氯甲烷溶液吸收砷化氢,生成红色胶体银,在波长510 nm处,测定吸收液的吸光度。
C试剂
除非另有说明,分析中均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和蒸馏水或同等纯度的水。
C-1 硫酸(H2SO4),ρ=1.84g/mL。
C-2 硫酸溶液,1+1。
C-3 硝酸(HNO3),ρ=1.42g/mL。
C-4 高氯酸(HClO4),ρ=1.67g/mL。
C-5 盐酸(HCl),ρ=1.19g/mL。
C-6 碘化钾(KI)溶液:将15g碘化钾(KI)溶于蒸馏水中并稀释至100 mL。
C-7 氯化亚锡溶液:将40g氯化亚锡(SnCl2·2H2O)置于烧杯中,加入40 mL盐酸(C-5),微微加热。
等完全溶解后,冷却,再用蒸馏水稀释至100 mL。
加数粒金属锡保存。
C-8 硫酸铜溶液:将15g硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于蒸馏水中并稀释至100 mL。
C-9 乙酸铅溶液:将8g乙酸铅(Pb(CH3COO)2·5H2O)溶于蒸馏水中并稀释至100 mL。
C-10 乙酸铅棉花:将10g脱脂棉浸于100 mL乙酸铅溶液(C-9)中,浸透后取出风干。
C-11 无砷锌粒(10~20目)。
C-12 二乙基二硫代氨基甲酸银((C2H5)2NCS2Ag
C-13 三乙醇胺(N(C2H4OH))。
C-14 三氯甲烷(CHCl3)。
C-15 吸收液:将0.25g二乙基二硫代氨基甲酸银(C-12)用少量三氯甲烷(C-14)溶成糊状,加入
2 mL三乙醇胺(C-13),再用氯仿(C-14)稀释到100 mL。
用力振荡使其尽量溶解。
静置暗
处24 h后,倾出上清液或用定性滤纸过滤,贮于棕色玻璃瓶中,贮存在2~5℃冰箱中。
C-16 氢氧化钠溶液,2 mol/L ;贮存在聚乙烯瓶中。
C-17砷标准贮备溶液,1.00 mg/mL:称取放置在硅胶干燥器中充分干燥过的0.1320g三氧化二砷(As2O3),溶于2 mL氢氧化钠溶液(C-16)中,溶解后加入10 mL硫酸溶液(C-2),转移到100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
注:三氧化二砷剧毒,小心使用。
C-18 砷标准中间溶液,100 mg/L:取10.00 mL砷标准贮备液(C-17)于100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
C-19 砷标准使用溶液,1.00 mg/L;取1.00 mL砷标准中间溶液(C-18)于100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至标线,摇匀。
D 仪器
一般实验室仪器和以下仪器:
D-1 分光光度计:10mm比色皿。
D-2 砷化氢发生装置,此仪器由下述部件组成。
D-2-1 砷化氢发生瓶:容量为150 mL、带有磨口玻璃接头的锥形瓶。
D-2-2 导气管:一端带有磨口接头,并有一球形泡,内装乙酸铅棉花(C-10);一端被拉成毛细管,管口直径不大于1mm。
D-2-3 吸收管:内径为8mm的试管,带有5.0 mL刻度。
注:吸收液注高保持8~10mm。
图中:1砷化氢发生瓶;2导气管;3吸收管;4乙酸铅棉花
E 分析步骤
E-1 试液的制备
称取土壤样品0.5~2g (准确至0.0002g )于150 mL 锥形瓶(D-2-1)中,加入7 mL 硫酸溶液(C-2)、10 mL 硝酸(C-3)和2 mL 高氯酸(C-4),置电热板上加热分解并破坏有机物(若试液颜色变深,应及时补加硝酸),蒸至冒白色高氯酸浓烟。
取下放冷,用水冲洗瓶壁,再加热至冒浓白烟,以驱尽硝酸。
取下锥形瓶,瓶底仅剩下少量白色残渣(若有墨色颗粒物应补加硝酸继续分解),加蒸馏水至约50 mL 。
E-2 测定
E-2-1 于盛有试液的砷化氢发生瓶(D-2-1)中,加4 mL 碘化钾溶液(C-6),摇匀,再加2 mL 氯化
亚锡溶液(C-7),混匀,放置15min 。
E-2-2 取5.00 mL 吸收液(C-15)至吸收管(D-2-3)中,插入导气管(D-2-2)。
E-2-3 加1 mL 硫酸铜溶液(C-8)和4g 无砷锌粒(C-11)于砷化氢发生瓶(D-2-1)中,并立即将导
气管(D-2-2)与砷化氢发生瓶(D-2-1)连接,保证反应器密闭。
E-2-4 在室温下,维持反应1 h ,使砷化氢完全释出。
加三氯甲烷(C-14)将吸收液体积补充至5.0 mL .
注:1.砷化氢剧毒,整个反应在通风橱内进行。
2.在完全释放砷化氧后,红色生成物在2.5 h 内是稳定的,应在此期间进行分光光度测定。
E-2-5 用10mm 比色皿,以吸收液(C-15)为参比液,在510nm 波长下测量吸收液的吸光度,减去
空白试验所测得的吸光度,从校准曲线(E-4)上查出试样中的含砷量。
E-3 空白试样
每分析一批试样,按步骤E-1 制备至少两份空白试样,并按步骤E-2 进行测定。
E-4 校准曲线
分别加入0.00、1.00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00及25.00 mL 砷标准使用溶液(C-19)于八个砷化氢发生瓶(D-2-1)中,并用蒸馏水稀释至50 mL 。
加入7 mL 硫酸溶液(C-2),以下按E-2所述步骤进行测定。
将测得的吸光度为纵坐标,对应的砷含量(µg )为横坐标,绘制校准曲线。
F 结果的表示
土样中总砷的含量c(mg/kg)按下式计算:
)
1(f w m
c -=
式中:m —测得试液中砷量, µg ; w —称取土样重量,g ; f —土样水份含量,%。
G 精密度和准确度
多个实验用本方法分析ESS 系列土壤标样中总砷的精密度和准确度见表2-1-2。
图2-1-2 砷化氢发生与吸收装置图
表2-1-2 方法的精密度和准确度
实验室数土壤标样保证值
mg/kg 总均值
mg/kg
室内相对标
准偏差%
室间相对标
准偏差%
相对误
差%
14
15 12 ESS—1
ESS—3
ESS—4
10.7±0.8
15.9±1.3
11.4±0.7
10.7
17.1
11.4
2.0
1.3
3.8
5.6
4.3
4.8
0.0
7.5
0.0
H 土样水分含量测定
参考附件2-1中H
I 参考资料
土壤质量总砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB/T 17134-1997 2-1-3 电感耦合等离子体质谱法
参见2-41。
2-2 镉、铅
2-2-1 石墨炉原子吸收分光光度法
A主题内容与适用范围
A-1 标准规定了测定土壤中铅、镉的石墨炉原子吸收分光光度法。
A-2 本标准的检出限(按称取0.5g试样消解定容至50 mL计算)为:铅0.1 mg/kg,镉0.01 mg/kg。
A-3 使用塞曼法、自吸收法和氘灯法扣除背景,并在磷酸氢二铵或氯化铵等基体改进剂存在下,直接测定试液中的痕量铅、镉未见干扰。
B原理
采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸全分解的方法,彻底破坏土壤的矿物晶格,使试样中的待测元素全部进入试液。
然后,将试液注入石墨炉中。
经过预先设定的干燥、灰化、原子化等升温程序使共存基体成分蒸发除去,同时在原子化阶段的高温下铅、镉化合物离解为基态原子蒸气,并对空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收。
在选择的最佳测定条件下,通过背景扣除,测定试液中铅、镉的吸光度。
C试剂
本标准所用的试剂除另有说明外,均使用符合国家标准的分析纯试剂和去离子水或同纯度的水。
C-1 盐酸(HCl),ρ=1.19g/mL,优级纯。
C-2 硝酸(HNO3),ρ=1.42g/mL,优级纯。
C-3 硝酸溶液,1+5,用(C-2)配制。
C-4 硝酸溶液,体积分数为0.2%;用C-2 配制。
C-5 氢氟酸(HF),ρ=1.15g/mL。
C-6 高氯酸(HClO4),ρ=1.68g/mL,优级纯。
C-7 磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)(优级纯)水溶液,重量分数为5%。
C-8 铅标准贮备液,0.500 mg/mL:准确称取0.5000g(精确至0.0002g)光谱纯金属铅于50 mL烧杯中,加入20 mL硝酸溶液(C-3),微热溶解。
冷却后转移至1000 mL容量瓶中,用水定容至标线,摇匀。
C-9 镉标准贮备液,0.500 mg/mL:准确称取0.5000g(精确至0.0002g)光谱纯金属铅于50 mL烧杯中,加入20 mL硝酸溶液(C-3),微热溶解。
冷却后转移至1000 mL容量瓶中,用水定容至标线,摇匀。
C-10 铅、镉混合标准使用液,铅250µg/L、镉50µg/L:临用前将铅、镉标准贮备液(C-8)(C-9),用硝酸溶液(C-4)经逐级稀释配制。
D仪器
D-1 一般实验室仪器和以下仪器。
D-2 石磨炉原子吸收分光光度计(带有背景校正器)。
D-3 铅空心阴极灯。
D-4 镉空心阴极灯。
D-5 氩气钢瓶。
D-6 10µL手动进样器。
D-7 仪器参数
不同型号仪器的最佳测试条件不同,可根据仪器使用说明书自行选择。
通常本标准采用的测量条件见表2-2-1。
表2-2-1 仪器测量条件
元素
铅 镉 测定波长(nm ) 通带宽度(nm ) 灯电流(mA ) 干燥(℃/s ) 灰化(℃/s ) 原子化(℃/s ) 清除(℃/s )
氩气流量( mL/min ) 原子化阶段是否停气 迸样量(μl )
283.3 1.3 7.5 80~100/20 700/20 2000/5 2700/3 200 是 10
228.8 1.3 7.5 80~100/20 500/20 1500/5 2600/3 200 是 10
E 分析步骤
E-1 试液的制备
准确称取0.1~0.3g (精确至0.0002g )试样于50 mL 聚四氟乙烯坩锅中,用水润湿后加入5 mL 盐酸(C-1),于通风橱内的电热板上低温加热,使样品初步分解,当蒸发至约2~3 mL 时,取下稍冷,然后加入5 mL 硝酸(C-2),4 mL 氢氟酸(C-5),2 mL 高氢酸(C-6),加盖后于电热板上中温加热1小时左右,然后开盖,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应经常摇动坩埚。
当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机碳化物分解。
待坩埚上的黑色有机物消失后,开盖驱赶白烟并蒸至内容物呈粘稠状。
视消解情况,可再加入2 mL 硝酸(C-2),2 mL 氢氟酸(C-5),1 mL 高氯酸(C-6),重复上述消解过程。
当白烟再次基本冒尽且内容物呈粘稠状时,取下稍冷,用水冲洗坩埚盖和内壁,并加入1 mL 硝酸溶液(C-3)温热溶解残渣。
然后将溶液转移至25 mL 容量瓶中,加入3 mL 磷酸氢二铵溶液(C-7),冷却后定容,摇匀备测。
由于土壤种类较多,所含有机质差异较大,在消解时,应注意观察,各种酸的用量可视消解情况酌情增减。
土壤消解液应呈白色或淡黄色(含铁较高的土壤),没有明显沉淀物存在。
注意:电热板温度不宜太高,否则会使聚四氟乙烯坩埚变形。
E-2 测定
按照仪器使用说明书调节仪器至最佳工作条件,测定试液的吸光度。
E-3 空白试验
用去离子水代替试样,采用和(E-1)相同的步骤和试剂,制备全程序空白溶液。
并按步骤(E-2)进行测定。
每批样品至少制备2个以上的空白溶液。
E-4 校准曲线
准确移取铅、镉混合标准使用液(C-10)0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00 mL 于25 mL 容量瓶中,加入3.0 mL 磷酸氢二铵溶液(C-7),用硝酸溶液(C-4)定容。
该标准溶液含铅0、5.0、10.0、20.0、30.0、50.0 µg/L 。
含镉0、1.0、2.0、4.0、6.0、10.0 µg/L 。
按(E-2)中的条件由低到高顺次测定标准溶液的吸光度。
用减去空白的吸光度与相对应的元素含量(µg/L )分别绘制铅、镉的校准曲线。
F 结果的表示
土壤样品中铅、镉的含量W (P b(Cd), mg/kg )按下式计算:
)
1(f m V
c W -⋅=
式中:c —试液的吸光度减去空白试验的吸光度,然后在校准曲线上查得铅、镉的含量,µg/L; V —试液定容的体积, mL ; m —称取试样重量,g ;
f —试样中的水份含量,%。
G 精密度和准确度
多个实验室用本方法分析ESS 系列土壤标样中铅、镉的精密度和准确度见表2-2-2。
表2-2-2 方法的精密度和准确度
元素实验室数土壤标样保证值
mg/kg 总均值
mg/kg
室内相对
标准偏
差%
室间相对
标准偏
差%
相对误差
(%)
Pb 19
21 ESS-1
ESS-3
23.6±1.2
33.3±1.3
23.7
33.7
4.2
3.9
7.3
8.6
0.42
1.2
Cd 25
28 ESS-1
ESS-3
0.083±0.011
0.044±0.014
0.080
0.045
3.6
4.1
6.2
8.4
-3 .6
2.3
H 土样水分含量测定
参考附件2-1中H
I 参考资料
土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法GB/T17141-1997
2-2-2 KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法
A 主题内容与适用范围
A-1 本标准规定了测定土壤中铅、镉的碘化钾、甲基异丁基甲酮(KI-MIBK)萃取火焰原子吸收分光光度法。
A-2 本标准的检出限(按称取0.5g试样消解定容至50 mL计算)为:铅0.2 mg/kg,镉0.05 mg/kg。
A-3 当试液中铜、锌的含量较高时,会消耗碘化钾,应酌情增加碘化钾的用量。
B 原理
采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸全分解的方法。
彻底破坏土壤的矿物晶格,使试样中的待测元素全部进入试液中。
然后,在约1%的盐酸介质中,加入适量的KI,试液中的Pb2+、Cd2+、I-形成稳定的离子缔合物,可被甲基异丁基甲酮(MIBK)萃取。
将有机相喷入火焰,在火焰的高温下,铅、镉化合物离解为基态原子,该基态原子蒸气对相应的空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收。
在选择的最佳测定条件下、测定铅、镉的吸光度。
当盐酸浓度为1%~2%、碘化钾浓度为0.1 mol/L时,甲基异丁基甲酮(MIBK)对铅、镉的萃率分别是99.4%和99.3%。
在浓缩试样中铅镉的同时,还达到与大量共存成分铁铝及碱金属、碱土金属分离的目的。
C试剂
本标准所使用的试剂另有说明外,均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和去离子水或同等纯度的水。
C-1 盐酸(HCl),ρ=1.19g/mL,优级纯。
C-2 盐酸溶液,1+1:用3:1配制。
C-3 盐酸溶液,体积分数为0.2%:用3:1配制。
C-4 硝酸(HNO3),ρ=1.42g/mL ,优级纯。
C-5 硝酸溶液,1+1:用3:4配制。
C-6 氢氟酸(HF),ρ=1.15g/mL。
C-7 高氯酸(HClO4),ρ=1.68g/mL 优级纯。
C-8 抗坏血酸(C6H8O6)水溶液,质量分数为10%。
C-9 碘化钾(KI),2 mol/L;称取33.2gKI溶于100 mL水中。
C-10 甲基异丁基甲酮(MIBK,(CH3)2CHCH2COCH3),水饱和溶液:在分液漏斗中放入和MIBK 等体积的水,振摇1 min,静置分层(约3 min)后弃去水相,取上层MIBK相使用。
C-11 铅标准贮备液,1.000 mg/mL;称取1.000g(精确至0.0002g)光谱纯金属铅于50 mL烧杯中,加入20 mL硝酸溶液(C-5),温热溶解,全量转移至1000 mL容量瓶中,冷却后,用水定容至标线,摇匀。
C-12 镉标准贮备液,1.000 mg/mL:称取1.000 g (精确至0.0002 g) 光谱纯金属镉于50 mL烧杯中,加入20 mL硝酸溶液(C-5),温热溶解,全量转移至1000 mL容量瓶中,冷却后,用水定容至标线,摇匀。
C-13 铅、镉标准使用液,铅5 mg/L,镉0.25 mg/L;用盐酸溶液(C-3)逐级稀释铅、镉标准贮备液(C-11)、(C-12)配制。
D 仪器
D-1 一般实验室仪器和以下仪器。
D-2 原子吸收分光光度计(带有背景校正装置)。
D-3 铅空心阴极灯。
D-4 镉空心阴极灯。
D-5 乙炔钢瓶。
D-6 空气压缩机,应备有除水、除油和除尘装置。
D-7 仪器参数
不同型号仪器的最佳测条件不同,可根据仪器使用说明自行选择,通常本标准采用的测量条件见表2-2-3。
表2-2-3 仪器测量条件
元 素
铅 镉 测定波长(nm ) 通带宽度(nm ) 灯电流(mA ) 火焰性质
217.0 1.3 7.5 氧化性
228.8 1.3 7.5 氧化性
E 分析步骤
E-1 试液的制备 E-1-1 消解
准确称取0.2~0.5g (精确0.0002g )试样于50 mL 聚四氟乙稀坩锅中,用水润湿后,加入10 mL 盐酸(C-1),于通风橱内的电热板上低温加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩3 mL 左右时,取下稍冷,然后加入5 mL 硝酸(C-4)、5 mL 氢氟酸(C-6)和3 mL 高氯酸(C-7),加盖后于电热板上中温加热1 h 左右,然后开盖,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应经常摇动坩锅。
当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机物充分分解。
待坩锅壁上的黑色有机物消失后,开盖,驱赶白烟并蒸至内容物呈粘稠状。
视消解情况,可再加入3 mL 硝酸(C-4),3 mL 氢氟酸(C-6),1 mL 高氯酸(C-7),重复上述消解过程。
当白烟再次冒尽内容物呈粘稠状时,取下稍冷,用水冲洗坩埚盖及内壁,并加入1 mL 盐酸溶液(C-2)温热溶液残渣。
然后全量转移至100 mL 分液漏斗中,加水至约50 mL 处。
由于土壤种类多,所含有机质差异较大,在消解时,应注意观察,各种酸的用量可视消解情况酌情增减。
土壤消解液应呈白色或淡黄色(含铁较高的土壤),没有明显沉淀物存在。
注意:电热板温度不宜太高,否则会使聚四氟乙烯坩埚变形。
E-1-2 萃取
在分液漏斗中,加入2.0 mL 抗坏血酸溶液(C-8),2.5 mL 碘化钾溶液(C-3),摇匀,然后,准确加入5.00 mL 甲基异丁基甲酮(C-10),振摇1~2min ,静置分层。
取有机相备测。
注:由于MIBK 的比重比水小,分层后可直接喷入火焰,不一定必须与水相分离,因此,在实际操作中可以用50 mL 比色管替代分液漏斗。
E-2 测定
按照仪器使用说明调节仪器至最佳工作条件,测定有机相试液(MIBK )的吸光度。
E-3 空白试样
用去离子水代替试样,采用和(E-1)相同的步骤和试剂。
制备全程序空白溶液,并按步骤(E-2)进行测定,每批样品至少制备2个以上的空白溶液。
E-4 校准曲线
参考表2-2-4 在100 mL 分液漏斗中加入铅、镉混合标准使用液(C-13),其浓度范围包括试样中铅、镉的浓度。
然后加入1 mL 盐酸溶液(C-2),加水至50 mL 左右,以下操作同(E-1-2)。
按步骤(E-2)中的条件由低到高浓度顺次测定标准溶液的吸光度。
用减去空白的吸光度与相对应的元素含量(mg/L )绘制校准曲线。
表2-2-4 校准曲线溶液浓度 混合标准溶液体积, mL
0.00 0.50 1.00 2.00 3.00 5.00 MIBK 中Pb 的浓度,mg/L 0 0.5 1 2 3 5 MIBK 中Cd 的浓度,mg/L 0 0.025 0.05 0.10
0.15 0.25
F 结果的表示
土样中铅、镉的含量W(Pb(Cd), mg/kg)按下式计算:
)
1(f m V
c W -⋅=
式中:c —试液的吸光度减去空白试验的吸光度,然后在校准曲线上查得铅、镉的含量,mg/L; V —试液(有机相)的体积, mL ; m —称取试样重量,g ;。