微波消解-原子吸收光谱法测定土壤中的铅、镉

1、微波消解 -原子吸收光谱法测定土壤中的铅、 镉杨启霞 1, 孙海燕 1, 秦绍艳 2, 黄国富 1, 于洪利 1(1. 烟台大学环境与材料工程学院, 烟台 264005; 2. 烟台大荣设计公司, 烟台 264000摘 要:用微波消解土壤, 然后电热板加热驱酸的方法对土壤样品进行前期处理, 并与标准法相比较, 克服了标准法中湿法溶样的 缺点, 该法溶样完全、 简便快速、 消耗试剂量少, 相对标准偏差均小于 4. 8%, 回收率分别在 96. 1%102. 3%和 94. 0%98. 7%之间, 具 有较好的精密度和较高的回收率。关键词:微波消解; 火焰原子吸收法; 土壤; 铅, 镉中图分类号:

2、O657. 31 文献标识码:B 文章编号:1003-6504(2005 05-0047-02土壤测定 Pb 、 Cd 的溶样方法大多采用国家标准 分析方法 1, 但该法耗时长, 消耗试剂量大, 溶样不完 全。随着微波溶样技术的发展, 在土壤溶解过程, 得到 广泛 应 用, 但 后 续 测 定 有 的 采 用 石 墨 炉 原 子 吸 收 法 2, 该法具有灵敏度高, 检出限低的特点, 但由于土 壤组分 复 杂, 基 体 干 扰 多; 有 的 采 用 火 焰 原 子 吸 收 法 3, 但没考虑到残留酸对 Pb 、 Cd 测定影响。本文采 用微波溶样, 充分利用微波能量, 使试样分解完全; 同 时

3、考虑到溶样后剩余氧化性酸的存在对后续测定的影 响, 通过控制温度加热驱酸, 用火焰原子吸收光谱法分 别测定土壤中 Pb 、 Cd , 并将该法与标准法相比较结果 满意。!" 实验部分1. 1 主要仪器与试剂AAS7002原子吸收分光光度计 (北京市东西电子 技术研究所 及相应的空心阴极灯; 微波消解仪 (上海 新屹厂 ; 硝酸:优级纯; 高氯酸:优级纯; 氢氟酸:优级 纯; 抗坏血酸:10%的水溶液; 碘化钾 (KI 20moI /L , 33. 2gKI 于 100mL 水中。甲基异丁基甲酮 (MIBK 水饱和溶液:在分液漏 斗中放入和 MIBK 等体积的水, 振摇 1min ,

4、静止分层 (约 3min , 弃去水相, 取上层 MIBK 相使用。铅标准储备液:1. 000mg /L ; 镉标准储备液:1. 000 mg /L ; 铅、 镉标准使用液:Pb 5mg /L ; Cd 0. 25mg /L ; 铁 氰化钾 -草酸:溶解铁氰化钾 20g , 草酸 4g 于 120mL 水 中, 稀释至 200mL 。除特殊说明外, 所用试剂均为分析 纯, 试验用水为二次蒸馏水。1. 2 仪器分析条件火焰原子吸收法测定土壤中的铅、 镉的一起工作 条件见表 1。表 !" 仪器工作条件元素波长(nm 灯电流(mA 光谱通带(nm 空气 -乙炔 流量比(MPa Pb 283

5、. 33. 00. 42. 9I 0. 4 Cd 228. 74. 00. 43. 0I 0. 5 1. 3 样品前处理(1 微波消解法 称取 0. 25g 左右的土样于消解 仪配套的聚四氟乙烯罐中, 加少量水湿润, 加入 4mLHNO3, 1mL HCIO4, 2mL HF , 盖上密封碗装入消解罐 中, 旋紧盖子, 放入微波消解炉中, 按表 2方案消解。 表 #"微波消解方案工步 123压力 (MPa 0. 51. 01. 5功率 (W 400600800时间 114微波消解结束后, 将消解液转移到聚四氟乙烯坩 埚中, 并加少量水洗涤。将聚四氟乙烯坩埚放电热板 上逐渐升温加热,

6、并控制温度在 180220C 之间, 当 浓厚白眼冒尽且内溶物呈粘稠状时, 取下稍冷, 用水冲 内壁, 并加入 1mL 的盐酸。全量转移到 50mL 比色管 中。然后加入 2. 0mL 抗坏血酸, 2. 5mL KI , 摇匀。准 确加入 10. 00mL 甲基异丁基甲酮 (MIBK , 摇动 1 2min , 静止分层。同时作全程空白。(2 HCI HNO3 HCIO4 HF 消解法 1该法为 国家标准分析法 GB /T17140-1997, 具体步骤略。 1. 4 测定(1 Pb 、 Cd 混合标准系列的配制 取铅、 镉混合标 准使用液, 用 1%的盐酸并用水稀释至约 30mL , 加入

7、2. 0 mL 抗坏血酸, 2. 5mL KI 溶液, 摇匀, 准确加入 10. 00mL 甲基异丁基甲酮 (MIBK , 振摇 12min , 配制成以下标 准系列:MIBK 中 Pb 的浓度, mg /L :0. 00、 0. 50、 1. 00、 2. 00、 3. 00、 5. 00、 10. 00; MIBK 中 Cd 的浓度, mg /L :0. 00、 0. 025、 0. 05、 0. 10、 0. 15、 0. 25、 0. 50。 7 4微波消解 -原子吸收光谱法测定土壤中的铅、 镉 杨启霞, 等(2 校准曲线的绘制及测定 按仪器工作条件, 测 定标准系列、 空白溶液、 样

8、品溶液中有机相的吸光度, 仪 器自动绘制标准曲线并读数。 2 结果与讨论2. l 样品前处理方法的选择取 ESS-l 系列标准土样约 0. 25g 共两份, 分别按微波消解法 (A 法 和 GB /Tl7l40-l997(B 法 进行前 处理, 并用火焰原子吸收法进行测定, 结果见表 3, 试 验结果表明,A 法前处理时间短, 耗用试剂少且消解较 完全。将 两 种 方 法 的 测 定 结 果 进 行 F-检 验 和 t-检验4, 二者的精密度和准确度都没有显著性差异, 且 在精密度、 准确性、 操作简便等方面 A 法均比 B 法好。 本文推荐采用微波消解法。表 3 样品预处理方法的用酸量、 处

9、理时间及 RSD 比较预处理 方法 HNO 3(mL HCL (mL HF(mL HCIO 4(mL 前处理 时间 (min 含量 (mg /kg RSD (%, n =l0 Pb Cd Pb Cd 保证值A 法 402l 4523. 450. 08l 3. 03. 6Pb :23. 61l. 2B 法l520l08l057l20l5020. 860. 0824. 75. 2Cd :0. 08310. 0ll2. 2 微波消解方案及酸加入量的探讨微波消解时间、 压力和功率及加入酸的种类、 体积 都直接影响土壤样品的消解效果, 为此, 按照微波消解 的操作步骤, 我们设计了四种消解方案 (见表

10、4 , 作为 土壤消解效果和铅、 镉测定结果的影响因素 B , 以不同 酸的组合作为影响因素 A , 按照 l. 3的测定步骤, 对测 定结果进行双因素试验, 考察在各种因素的各个水平 下测定结果有无显著性差异, 结果见表 5。表 4 不同微波消解方案工步 工步 l(0. 5MPa 工步 2(l. 0MPa 工步 3(l. 5MPa 方案 0lmin , 400W 5min , 600W 方案 l lmin , 400W 2min , 600W 3min , 800W 方案 2lmin , 400W lmin , 600W 4min , 800W 方案 3lmin , 400Wlmin , 6

11、00W5min , 800W表 5 不同因素对测定结果的影响(mg /kg 因素 A 因素 BHNO 36(mL HNO 3+HF4+2(mL HNO 3+HCIO 4+HF4+l+l(mL HN03+HCIO 4+HF4+l+2(mL PbCdPb Cd Pb Cd Pb Cd 方案 02l. 360. 0722l. 780. 0742l. 830. 07622. 850. 075方案 l 2l. 890. 07422. ll 0. 07722. 540. 07823. 0l 0. 080方案 222. l20. 07522. l40. 07822. 560. 07823. 450. 08l

12、 方案 322. l50. 07422. l60. 07922. 570. 08023. 690. 08l从测定结果并考虑其他方面的因素, 选择微波消 解方案 2与 HNO 3+HCIO 4+HF (4+l +2 的组合比 较理想, 不但可以保证结果的准确度和精密度, 而且还 可以提高仪器的使用率。 2. 3 驱酸温度的控制在 酸 性 条 件 下, Pb 2+和 Cd 2+与 I -反 映 生 成PbI 42-和 CdI 42-, 消解后残留的硝酸和高氯酸都具有氧化能力, 能将 I -氧化成 I 2, 使 I -离子失去配位 能力, 对 Cd 、 Pb 测定有影响, 必须在消解后, 将剩余的

13、酸赶 掉。 硝 酸 的 沸 点 是 l2lC , 高 氯 酸 的 沸 点 是 203C 。将消解液全量转移到聚四氟乙烯坩埚中, 控制 电热板的温度在 220C 以下 (一般聚四乙烯坩埚可在<250C 下使用 , 待高氯酸的浓厚白烟冒尽且内溶物 呈粘稠状时, 停止加热, 注意控制温度, 并不断摇荡坩 埚, 防止因温度过高聚四氟乙烯坩埚变型。 2. 4 线性范围精密度与检出限在选定的实验条件下, Pb 的标准曲线在 0l0. 00mg /L 、 Cd 标准曲线在 00. 50mg /L 范围内线性较好, 对含 Pb2. 00mg /L 和含 Cd0. l0mg /L 的标准溶液分别 连续测定

14、 l0次, 计算相对偏差 (RSD ; 按 3倍空白标 准偏差计算检出限 (DL , 结果见表 6。表 6 曲线的相关系数、 精密度和检出限 元素 相关系数 RSD (% DL (mg /L Pb 0. 99953. 80. 082Cd0. 99924. 20. 00942. 5 样品的测定精密度及回收率试验对土壤样品采用微波消解法进行前处理, 然后按 最佳实验条件进行 l0次平行试验, 结果见表 7。表 7 样品测定及回收试验 (n =l0, mg /L 样品 元素 测得值 RSD (% 加标量 测得总量回收率 (%土壤样品Pb Cdl. 630. ll3. 64. 8l. 500. l03

15、. 0l 3. 200. l970. 20796. l l02. 394. 098. 73 结论用 HNO 3+HCIO 4+HF 混合酸微波消解法进行前 处理, 然后采用 KI -MIBK 萃取火焰原子吸收法测定Pb 、 Cd , 操作简便, 省时, 用酸量少, 精密度好, 回收率 高, 准确可靠。参考文献l GB /Tl7l40-l997. 土壤质量铅、 镉的测定 KI-MIBK 萃取 火焰原子吸收分光光度法 S .2 史啸勇, 郁建桥 . 微波消解 -原子吸收光度法测定土壤中铜锌铅镉镍铬 J . 环境监测管理与技术, 2003, l5(l :32-33.3 丁清波, 潘海燕, 张鑫 .

16、微波消解 -火焰原子吸收法测定土壤中铅 J . 淮阴工学院学报, 2003, l2(3 :80-8l.(收稿 2005-02-2l ; 修回 2005-05-l084 第 微波消解-原子吸收光谱法测定土壤中的铅、镉作者:杨启霞 , 孙海燕 , 秦绍艳 , 黄国富 , 于洪利作者单位:杨启霞,孙海燕,黄国富,于洪利(烟台大学环境与材料工程学院,烟台,264005 , 秦绍艳(烟台大 荣设计公司,烟台,264000刊名:环境科学与技术 英文刊名:ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年,卷(期:2005,28(5被引用次数:15次1. 丁清波;潘海燕;张鑫 微

17、波消解-火焰原子吸收法测定土壤中铅 期刊论文-淮阴工学院学报 2003(032. 史啸勇;郁建桥 微波消解-原子吸收光度法测定土壤中铜锌铅镉镍铬 期刊论文-环境监测管理与技术 2003(011. 赵雷 . 邱会东 . 原金海 微波消解-原子吸收光谱法测定岩芯中的8种金属元素 期刊论文-岩矿测试 2011(42. 王璟 . 许臻 . 何绍良 . 杨宝红 . 王正江 . 余耀宏 . 毛进 燃煤电厂脱硫废水及泥渣中重金属含量分析 期刊论文-热力发电 2010(53. 油菜对Cd污染土壤的植物修复 期刊论文-西北农业学报 2009(44. 卓琳 . 龙良俊 . 余纯丽 . 魏星跃 . 焦震宇 微波消解

18、-火焰原子吸收法测定垃圾焚烧飞灰中的金属含量 期刊论文-广东微量 元素科学 2009(45. 张守文 . 呼世斌 . 肖璇 . 陈玉亮 . 王显蕾 油菜对Pb污染土壤的修复效应研究 期刊论文-西北植物学报 2009(16. 杨晓燕 . 刘小真 . 杜翔 . 汪月华 江西地域煤炭中重金属元素分布研究 期刊论文-环境科学与技术 2009(17. 任兰 . 杜青 . 姚朝英 微波消解-火焰原子吸收法测定土壤中的钴 期刊论文-化学分析计量 2008(68. 刘英霞 . 杨启霞 . 常显波 烟台市污水处理厂污泥中重金属的形态分析 期刊论文-安徽农业科学 2008(279. 徐小艳 . 孙远明 . 田兴国 微波消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤中镍 期刊论文-华南农业大学学报 2008(310. 关晓彤 . 于大伟 . 李良 . 杨旭鹏 微波消解在环境样品分析中的应用 期刊论文-江苏地质 2008(