石墨炉原子吸收在土壤微量元素测试中的应用

石墨炉原子吸收在土壤微量元素测试中的应用
作者：田佳
来源：《中国新技术新产品》2014年第04期
摘要：本文阐述了用石墨炉原子吸收分光光度法测定土壤中铅、镉，改进了样品的处理方法，分析过程中的灯电流、灰化温度、原子化温度等因素对灵敏度的影响，确定了石墨炉的最佳条件，取得了可靠结果。

关键词：石墨炉；土壤；铅；镉
中图分类号：O657 文献标识码：A
1 概述
铅和镉是可在人体和动物组织中蓄积的有毒金属，是一种常见的工业污染物，对人体健康产生严重影响。

因此铅，镉的测定一直很受重视。

根据国标GB/T17141-1997用石墨炉法测定土壤中的铅、镉，我们采用盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸全消解的方法，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。

将试液注入石墨炉中进行铅、镉的测定，同时进行了石墨炉最佳工作参数的选择，采用硝酸钯作为铅、镉的基体改进剂，既提高灵敏度，也能克服基体干扰。

为了提高测定结果的准确性，通过多次试验，验证对其方法进行了灯电流、灰化温度、原子化温度的改进，确定了石墨炉的最佳条件。

2 实验部分
为检验分析方法及仪器设备及试剂的有效性，购买了多种已知浓度的土壤标准样品，对其进行分析，确保过程及结果的真实有效性。

2.1 主要仪器与试剂（见表1）
2.2 样品预处理
称取0.3000g试样于50mL聚四氟乙烯干锅中，用水润湿后加5mL盐酸，在通风橱内的电热板上低温加热，当蒸发至约2～3 mL时，取下稍冷，然后加5mL硝酸，4mL氢氟酸，2mL 高氯酸加盖后于电热板上中温加热1h左右，然后开盖，继续加热除硅，为了达到良好的飞硅效果，应该常摇动干锅。

当加热至冒浓厚高氯酸白烟时，加盖，使黑色有机碳化物充分分解。

待黑色有机物消失后，开盖驱赶白烟并蒸至内物呈粘稠状。

（视消解情况，可再加入2mL硝酸，2mL氢氟酸，1mL高氯酸，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，用水冲洗干锅盖和内壁，并加入1mL硝酸溶液温热溶解残渣。

然后将溶液转移至25mL容量瓶中，加入3mL磷酸氢二铵溶液冷却后定容，摇匀被测。

2.3 仪器工作条件
2.3.1A800原子吸收光光度计工作参数见表2
2.3.2A800程序升温参数见表3
2.4 测定方法
配制如表4所示的标准系列，铅、镉分别取20uL标准溶液与石墨管中，读取吸光度并绘制标准工作曲线。

将处理好的样品20uL注入石墨管中，于标准工作曲线上读取吸光度并计算浓度。

3 结果及讨论
3.1 土壤样品的预处理
原子吸收光谱分析中，待测样品的基体复杂，共存元素多，对测定结果的影响是致命的，而且有些干扰时难以消除的，这就需要再样品预处理中，既要避免共存元素对测定的影响，又不能使待测元素有损失。

本法氢氟酸起到了良好的飞硅作用，在低温加热板加热，加热温度不宜超过300℃，避免了待测元素Pb、Cd的损失，保证了灰化完全。

3.2 仪器工作条件的优化选择及干扰的消除
用石墨炉原子吸收法分析样品，应尽量避免样品在灰化阶段待测元素的损失。

Pb、Cd属低温熔化元素，在500℃时存在样品的损失，而过低的灰化温度会使样品灰化不完全，无法实现原子化。

本次选用硝酸钯作基体改进剂，可使灰化温度提高到550℃和300℃，使样品能够灰化完全。

样品的原子化温度选择在1800℃和1100℃可获得非常好的吸收峰，可延长石墨管的寿命。

3.2.1 石墨炉灰化温度的选择
选择Pb、Cd浓度分别为20 ug/mL、3 ug/mL时，改变石墨炉灰化温度，测定其吸光度，结果如图1图2。

图1 Pb最佳灰化温度选择
图2 Cd最佳灰化温度选择
由图可见，选择石墨炉最佳灰化温度：Pb550℃、Cd300℃
3.2.2 原子化温度的选择
选择Pb、Cd浓度分别为20 ug/mL、3 ug/mL时，改变原子化温度，测定其吸光度，结果如图3图4。

图3 Pb最佳原子化温度选择
图4 Cd最佳原子化温度选择
由图3图4可见，最佳原子化温度：Pb为1800℃、Cd为1100℃
3.2.3 基体改进剂的效果
测定时发现土壤中常量元素钾、钠、镁、钙、铁、铝对铅、镉的测定存在影响，加入基体改进剂后可使影响消除，而且提高测定灵敏度。

由实验发现，使用硝酸钯作为测定铅、镉的基体改进剂，可使吸收峰更光滑，积分时间变短，峰面积增加，见表5
3.3 线性、检出限和标准偏差
在上述最佳条件下，绘制Pb、Cd标准曲线图5、图6所示，表5为各元素的检测数据。

图5 Pb的标准曲线
3.5 样品分析
准确称取试样0.3000g，按处理方法进行处理后，对空白液和待测样分别作6次平行测定，结果见表7。

3.6 加标回收实验
在已测得浓度的样品溶液中分别加入一定量的标准溶液后再进行测定，然后计算各元素的回收率，见表8
结语
用硝酸钯作基体改进剂，石墨炉最佳灰化温度：Pb550℃、Cd300℃，最佳原子化温度：Pb1800℃、Cd1100℃。

确定了石墨炉的最佳条件，使测试结果准确度好，灵敏度高等特点，可用于土壤检测铅、镉的常规分析。

参考文献
[1]GB/T 17141-1997土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法[M].
[2]国家环境保护总局，GB11892-89[S].。