AAS测定土壤中镉、铜、铅、锌(精)

实验四原子吸收分光光度法测定土壤中的镉、铜、铅、锌

实验目的:

1、学习和掌握土壤中金属离子的测定方法和原理。

2、学习和掌握用原子吸收分光光度法测定土壤中金属离子的测定方法和原理。

实验原理:

土壤样品经过 HCl-HNO 3-HClO 4混酸体系消解后, 将消解液喷入空气 -乙炔火焰。在火焰中形成的金属 (Cd、 Cu 、 Pb 、 Zn 基态原子蒸汽对光源发射的特征电磁辐射产生吸收。测得试液吸光度扣除全程序空白吸光度, 从标准曲线查得金属含量,计算土壤中 Cd 含量。

金属 (Cd、 Cu 、 Pb 含量低时可用碘化钾 -甲基异丁酮萃取富集分离后测定, 方法简便、灵敏、准确、选择性好,可以消除背景和基体效应干扰。铜、铅含量较低时,可用石墨炉无火焰法测定,含量较高时,可用石墨炉无火焰法测定,含量较高时,可不经萃取,直接将消解液喷入空气 -乙炔火焰中进行测定(土壤受污染的成分复杂时,最好萃取分离。

仪器:

原子吸收分光光度计

镉、铜、铅、锌单元素空心阴极灯。

试剂:

硝酸 (特级纯

盐酸 (特级纯

高氯酸 (优级纯

2mol/L碘化钾溶液:称取 333.4g 碘化钾溶于 1L 去离子水中。

抗坏血酸

甲基异丁酮 (MIBK

. 镉标准储备液:称取 0.5000g 金属镉粉 (99.9%,溶于 10mL 盐酸 (1+1中, 转移至500mL 容量瓶中,用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00mg 镉。测定时将此溶液逐级稀释为 1mL 含5μg 的镉标准使用液。

铅标准储备液:称取 0.5000g 金属铅 (99.9%,用适量硝酸 (1+1溶解后,移

入 500mL 容量瓶中,用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00mg 铅。铜标准储备液:称取 1.0000g 金属铜 (99.9%,溶于 15mL 硝酸 (1+1中,转移至 1000mL 容量瓶中,用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00mg 铜。锌标准储备液:称取 1.0000g 金属锌 (99.9%,用 20mL 盐酸 (1+1溶解后, 用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00mg 锌。

样品:

1、采集与保存

将采集的土壤样品 (一般不少于 500g 混匀后用四分法缩分至约 100g 。缩分后的土样经风干 (自然风干或冷冻干燥后,除去土样中石子和动植物残体等异物,用木棒 (或玛瑙棒研压,通过 2mm 尼龙筛(除去 2mm 以上的砂砾 ,混匀, 用玛瑙研钵将通过 2mm 尼龙筛的土样研磨至全部通过 100目 (孔径 0.149mm 尼龙筛,混匀后备用。

2、试样的制备

取土样 1~5g(根据样品中待测元素含量而定 ,于 100mL 高型硬质烧杯中, 加入少许水润湿,加王水 10~20mL ,于电热板上加热保持微沸,至有机物剧烈反应后,加高

氯酸 2~10mL ,继续加热直至冒白烟,强火加热,直至土样呈灰白色,小心赶去高氯酸(注意不出现棕色烧结干块,若出现此情况,要再加少许王水复原为白色。取下样品,用 1%硝酸溶解,过滤于 50mL 容量瓶中,定容至标线,摇匀。

分析步骤:

1、标准溶液的配制

配制每毫升含镉5μg ,铜、铅、锌各为50μg 的混合标准溶液。分别向 6个

50mL 容量瓶中, 按顺序加入 0.00mL 、 0.50mL 、 1.00mL 、 1.50mL 、 2.00mL 和2.50mL 的混合标准溶液,用 0.1mol/L盐酸或 0.1mol/L硝酸溶液稀释至标线,摇匀。表 1 镉、铜、铅、锌混合标准溶液(μg/L

2、标准曲线的绘制

分别准确吸取上述标准系列混合液 20mL 于 6个 50mL 具塞试管中, 加 2mL 浓盐酸、 2mL2mol/L 碘化钾溶液及 0.2g 抗坏血酸,摇匀,准确加入 10mL 甲基异丙酮,萃取 1~2min ,静置分层后,将有机相吹入空气-乙炔火焰进行测定, 用减去空白的吸光度与相对应的金属浓度 (mg/L绘制标准曲线。

剩余的混合标准溶液直接喷入空气-乙炔火焰测定铜和锌,用减去空白的吸光度与相对应的金属浓度 (mg/L绘制标准曲线。

仪器测定条件见表 2。

表 2 测定条件

3、样品的测定:

取 20mL 滤液于 50mL 具塞试管中,按照标准曲线的萃取及测定步骤测定各元素吸光度。或直接将消解后的溶液直接喷入空气-乙炔火焰测定吸光度。然后在标准曲线上查得金属含量。

每测定约 10个样品要进行一次仪器零点校正, 并吸入 1.00mg/L的标准溶液检查灵敏度是否发生了变化。

4、空白试验

用去离子水代替试样, 采用和样品相同的步骤和试剂, 制备全程序空白溶液, 在相同的条件下进行测定。每批样品至少制备 2个以上的空白溶液。

结果计算:

土壤样品中金属的含量 c(mg/kg按以下两个公式计算:

(1 萃取

1(f m V

V V

c -⨯⨯⨯

=

ρ 式中:

c -试液的吸光度减去空白溶液的吸光度,然后在校准曲线上查得

(Cd、 Cu 、 Pb 、 Zn 的浓度(mg/L; V ‘ -萃取测定的样品体积; V -试液定容的体积, ml ; m -称取试样的重量, g ; f -试样中水份的含量, %。

(2 不萃取

f m V

c -⨯⨯=1ρ

式中:

c -试液的吸光度减去空白溶液的吸光度,然后在校准曲线上查得

(Cd、 Cu 、 Pb 、 Zn 的浓度 (mg/L; V -试液定容的体积, ml ; m -称取试样的重量, g ; f -试样中水份的含量, %。

注意事项:

1、在进行萃取测定时,有机物分层后,应立即测定,因为样品中的某些元素分解较快,有的元素则可保持 1.5h 以上不分解,可根据情况,在稳定的时间内, 完成测定。

2、若试样中镉、铅含量超出标准曲线范围时,可用甲基异丁酮稀释后测定。

3、在消解过程中,黑色底质、泥炭质土壤或其它含有机物过多的土壤,应多加王水并反复加几次, 使大部分有机物消解完毕, 方能加高氯酸, 以免有机物过多引起强烈反应, 致使瓶中有机物溅出甚至爆炸。消解时必须在通风良好的通风橱中进行。