火焰原子吸收光谱法间接测定植物叶片中的硫

1、火焰原子吸收光谱法间接测定植物叶片中的硫张琪刘琳娟(南通市环境监测中心站,南通226006)【摘 要】:将植物叶片中的有机硫和无机硫用酸消化使植物体中的各种硫转化成硫酸盐,利用硫酸盐与铬酸钡悬浊液反应释放出铬酸根,以火焰原子吸收光谱法测定溶液中游离的铬酸根,间接测定消化液中的硫酸盐。研究了试验条件对测定灵敏度的影响,确定了最佳试验条件,该法用于植物叶片中硫含量的分析,回收率在92.5%-96.3%之间。【关键词】:火焰原子吸收光谱法间接测定植物叶片硫【正文】：硫是维持生命的必要元素,它与植物的正常生理代谢活动密切相关。植物可以从土壤中摄取离子形态的硫,又可通过叶片吸收大气中的二氧化硫。近年来,

2、工业排放的二氧化硫气体不断增加,造成严重的大气污染。通过分析植物叶片中硫的含量,可以监测大气被二氧化硫污染的程度。测定植物叶片中硫含量的方法有许多种,除用一体化定硫仪 1 测定外,其它分析方法一般分为两步:一是待测液的准备; 二是待测液中硫的定量分析。待测液的准备一般采用HNO3 - HClO4消煮法,Mg(NO3)2灰化法,氧瓶燃烧法等;待测液中硫的定量方法一般参照水中硫酸盐的分析方法。水中硫酸盐的常用分析方法有重量法、离子色谱法、铬酸钡比色法和铬酸钡间接原子吸收光谱法 2 ,尽管这些方法各有特点,但也有一定的不足。火焰原子吸收法间接测定水中S042- 已列为国家标准(GB13196-199

3、1) ,但测定植物中硫的报道不多。笔者在文献2-4的基础上,采用HNO3 - HClO4消煮,间接火焰原子吸收光谱法测定消化液中硫酸盐,计算植物叶片中的硫含量。1实验部分1. 1主要仪器与试剂原子吸收分光光度计: AA - 100 型,美国PE公司;硫酸盐标准溶液: S042- 含量为1.000 g/L。称取无水硫酸钠(在105烘干2小时) 1.4786g,用水溶解,定容至1 L,分析时逐级稀释至所需浓度;铬酸钡悬浊液: 称取铬酸钡0.5 g溶于含有0.42 mL浓盐酸和14.7mL冰乙酸的200 mL水中,贮备于聚乙烯瓶中,用前摇匀;氯化钙溶液: 2. 80 g/L。称氯化钙0. 28 g溶

4、于100 mL水中,摇匀; 硝酸铜溶液: 10. 0 g/L。称取硝酸铜1. 0 g溶于100 mL水中,摇匀;实验所用其它试剂均为分析纯;实验用水为去离子水。1. 2仪器工作条件波长: 357.9 nm;灯电流: 3.0 mA;光谱通带宽:0.2nm;燃烧器高度: 6mm;空气流量: 8.0 L /min;乙炔流量: 4.5 L /min。1. 3实验方法1. 3. 1样品处理对从现场采集的新鲜植物叶片样品立即用自来水洗23次,去除叶面尘埃及附着物,再用去离子水冲洗2次,置于鼓风干燥箱中在6080下烘56 h,直至恒重。去主脉,将植物叶片剪下,用纯净水洗去叶片表面的灰,在温度为80的烘箱中烘

5、干大约4h,冷却,将烘干的样品用电动粉碎机或研钵粉碎,过250m筛孔,得到粉末状样品,置于干燥器内备用。称取适量样品0.50001.000g,置于100mL三角瓶中,加入玻璃珠2个,加优级纯HNO3 3mL,加盖后,放置过夜。第二天,放入电热板上150消化至不再冒黄烟,消化液至澄清后,加优级纯HClO4 2mL,当HClO4 分解冒白烟后,溶液至近干,试样已完全分解,冷却,用0.2%的硝酸溶液定容于50mL容量瓶中,待测,同时带试剂空白。1. 3. 2样品测定取适量消化液(S042-不超过300g)于25 mL比色管中,加水10 mL摇匀,依次加入铬酸钡悬浊液2.0 mL、钙溶液1mL、硝酸铜

6、溶液0.5mL、氢氧化铵溶液(1 + 1) 2.0 mL、无水乙醇8 mL,加水定容,摇匀,放置30 min后,用0.45m滤膜抽滤于10 mL干燥的比色管中,按1.2仪器工作条件测定吸光度,计算硫含量。X = ( ×50 ×ts ×10- 6 ×100) /3m式中: X 叶片含硫量, %;工作曲线查出的硫酸盐的质量浓度,mg/L;ts 稀释倍数;m 烘干样品质量, g。2结果与讨论2. 1消化程序消化程序决定样品是否消化完全。实验中发现植株样品经过加酸冷消化静置过夜后,在电热板上消化的效率会提高,且测定结果差别不大。消化时,要注意三角瓶中的样品,如果

7、看到消化液表层有褐色的小液滴形成,应及时补加硝酸,以防止样品被碳化变黑,并继续在电热板上消化,直到消化液澄清。如果加酸不及时,样品碳化,会使测定结果偏高,造成消化失败。因此,制备消化液时,可以在前一天下班前称量好样品并加好硝酸,放置过夜,减少第二天消化的时间。消化最初1 h要注意观察消化液,防止碳化。2. 2氢氧化氨的用量在弱酸性介质中,消化液中的硫酸盐与过量的铬酸钡反应生成硫酸钡沉淀 (S042- + 2BaCrO4 = BaSO4 + CrO42- + BaCrO4 ) ,然后往试液中加氨水和乙醇,进一步降低硫酸钡的溶解度。以火焰原子吸收光谱法测定释放出的铬酸根,该反应受反应介质的酸度影响

8、较大,当介质的pH值高于8.0时,铬酸钡的溶解度基本保持稳定,空白值最小,加入适量的硫酸盐所产生铬的吸光度最大且稳定,且不随氢氧化铵的增加而变化。由于消化液具有一定的酸度,因此,按照测定水中硫酸盐的方法加氨水( 1 +1) 1.0 mL,有可能使反应介质的pH值低于8.0。如果加入氨水溶液后介质呈无色,说明氨水的加入量不够, pH值偏低。一般取5mL消化液,加入氨水(1 + 1)2.0mL,可使消化液的pH值达到8.0。2. 3共存离子的影响按实验条件,在10 mL 消化液中, Cl- ( 2 000g) ; K+ 、Na+ 、Ca2+ 、NO3- 、CO32- (各1000 g) ;Mg2

9、+ 、Cu2 + 、Cd2 + 、Zn2 + 、Fe3 + 、Sr2 + 、Ni2 + 、NO2- 、F-(各100g) ; S2O32- ( 50 g) ; Al3 + ( 20 g) ; Ag+ 、S2- (各10g) ; Ba2+ ( 5 g) ,不干扰200 g SO42-的测定。Pb2+对测定产生负干扰,但10g以下的Pb2+的干扰可忽略。PO43 -对SO42 -的测定产生正干扰,但10g以下的PO43 -未见明显干扰 2 。由于植物样品中的大部分干扰元素含量远低于干扰量,所以不必考虑其干扰。而磷属于大量元素,大量PO43 -对测定产生正干扰。为了消除磷酸根对测定的影响,在溶液中加

10、入大量的Cu (NO3 )2溶液,使其在用氢氧化铵中和时,铜离子与磷酸根反应生成溶度积比Ba3 ( PO4)2更小的Cu3(PO4)2沉淀,从而消除磷酸根对测定的干扰。试验结果显示,加入10g/L硝酸铜溶液0.5mL即可完全消除磷酸根的干扰。2. 4标准工作曲线吸取硫酸盐标准溶液0、0. 5、1. 0、2. 0、3. 0 mL于25 mL比色管中,加水至10 mL,按1. 3. 2测定方法进行吸光度测定。SO42- 的标准工作曲线的线性方程为A = 0. 002 48c,相关系数r = 0.9995,线性范围为030 mg/L。2. 5精密度和准确度取桑树、樟树、梧桐的树叶样品各7份,消化后,

11、分别用火焰原子吸收光谱法间接测定植物叶片中的含硫量,并进行加标回收试验,结果列于表1。由表1可知,测定结果的相对标准偏差均小于5.0% ,加标回收率为92.5%96.3% ,表明本方法的精密度和准确度均较高,基体干扰基本消除。表1样品精密度和准确度试验结果( n = 7)样品消化液中SO42-平均值/mg·L - 1RSD /%取样量/g加入SO42-量/g测得总量/g回收率/%桑树叶81. 24. 3203. 0200388. 092. 5樟树叶28. 53. 6142. 5200335. 196. 3梧桐树叶32. 23. 7161. 0200350. 894. 92. 6方法比

12、对用铬酸钡比色法和铬酸钡间接原子吸收光谱法分别测定消化液中的硫酸盐,测定结果列于表2。表2比对实验结果( n = 3)样品铬酸钡比色法铬酸钡间接原子吸收光谱法测定平均值/mg·L - 1RSD /%测定平均值/ mg·L - 1RSD /%桑树叶80. 55. 781. 04. 5樟树叶30. 75. 228. 24. 3梧桐树叶35. 16. 432. 43. 8 由表2可知,铬酸钡比色法和铬酸钡间接原子吸收光谱法测定的结果相近,且铬酸钡间接原子吸收光谱法的精密度优于铬酸钡比色法,因此,进一步证明了此方法的准确度良好。3结语采用HNO3 - HClO4消煮,间接火焰原子吸收光谱法测定消化液中的硫酸盐,计算植物叶片中的含硫量,具有较高的精密度和准确度。该方法简便、快捷,测定结果准确可靠。【参考文献】 1 刘应希,黄小伟. 一体化定硫仪测定植物叶片含硫量 J . 广州环境科学, 2002, 17 (4) : 25 - 26. 2 国家环保局水和废水监测分析方法编写