原子吸收分光光度法測(cè)定水中的重金屬鉛和鎘

張 青，李業(yè)軍

原子吸收分光光度法測(cè)定水中的重金屬鉛和鎘

張 青1，李業(yè)軍2,3

（1. 西部礦業(yè)股份有限公司鋅業(yè)分公司,青海 湟中 811600； 2. 青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局, 青海 西寧 810007；3. 青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青海 西寧 810007）

水樣采用Mg（OH）2作為共沉淀劑，預(yù)富集水中的鉛和鎘，建立火焰原子吸收分光光度法直接測(cè)定了水樣中的鉛和鎘的含量。通過(guò)測(cè)定得出方法RSD為1.9%～4.1%，加標(biāo)回收率為93.0%～106.5%，另外與石墨爐原子吸收分光光度法對(duì)照測(cè)定值，兩種方法測(cè)定結(jié)果基本一致。方法簡(jiǎn)便、快速、實(shí)用，具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，結(jié)果令人滿意，適用于大體積水樣預(yù)處理及重金屬元素的測(cè)定。

共沉淀；原子吸收分光光度法；水；鉛；鎘

我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，人均水資源占有量只有2 300 m3，約占世界平均水平的1/4。然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人口急劇膨脹和生活水平的提高，城市化進(jìn)程步伐不斷加快，人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，將大量生活污水、工業(yè)廢水和其它廢棄物超標(biāo)排放，引起河流、湖泊、水庫(kù)等水體污染日益嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展，乃至社會(huì)的穩(wěn)定[1]。重金屬污染不同于其它類型污染，具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)。重金屬在水中非常穩(wěn)定，不易被微生物分解，可以通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)逐步濃縮富集，成為持久性污染物，對(duì)人類有嚴(yán)重的潛在危險(xiǎn)。重金屬污染是近年來(lái)FAO（聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織）和WHO的全球水污染監(jiān)測(cè)計(jì)劃中的重要項(xiàng)目。十多年來(lái)，在國(guó)家和各級(jí)政府的高度重視和全國(guó)人民的共同努力下，我國(guó)的水污染治理取得了巨大成效，各大流域的水環(huán)境都有了很大的改善，但目前我國(guó)的水污染依然相當(dāng)嚴(yán)重。

鉛和鎘是工業(yè)上用途廣泛的元素，具有極大地生物毒性，富集在人體內(nèi)會(huì)造成極大的危害。鉛和鎘主要通過(guò)大氣沉降、土壤瀝出液以及地表徑流進(jìn)入天然水體，其來(lái)源主要為采礦、冶金、電鍍、燃煤等大規(guī)模工業(yè)活動(dòng)造成的。由于鉛與人體蛋白質(zhì)上的疏基有高度親和力，可使蛋白質(zhì)變性進(jìn)而對(duì)人體產(chǎn)生毒害，對(duì)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、腎臟和神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的損害。鉛含量攝入過(guò)多會(huì)造成貧血、腸胃功能紊亂、厭食、頭疼、頭暈、疲乏、記憶力減退等病癥。特別是對(duì)嬰幼兒的影響更大，可造成嬰幼兒智力低下，發(fā)育異常；鎘能在人體中積蓄，造成對(duì)肝、腎和骨骼的損害，會(huì)引起骨質(zhì)疏松、骨骼軟化、高血壓等病癥，并具有致癌、致畸、致突變性。大劑量鎘中毒可以造成肺水腫和腎皮質(zhì)破壞性變化，嚴(yán)重者可因心肺功能受損而死亡。國(guó)標(biāo)GB5749-2006[2]規(guī)定了生活飲用水中鉛的限量是0.01 mg/L，鎘的限量是0.005 mg/L，嚴(yán)格控制了水中鉛和鎘的含量。因此，如何快速、有效地測(cè)定水中的重金屬鉛和鎘的含量，對(duì)水質(zhì)的評(píng)價(jià)、治理和人體的健康具有重要的意義。

目前測(cè)定重金屬鉛和鎘的方法主要有原子熒光光譜法(AFS)[3-5]、原子吸收分光光度法(AAS)[6-13]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)[14,15]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)[16-18]。而原子吸收分光光度法具有快速、靈敏度高、準(zhǔn)確、選擇性好、干擾少和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于樣品中微量元素的測(cè)定，在重金屬元素分析中得到了廣泛的應(yīng)用。鉛和鎘在空氣/乙炔火焰中易于測(cè)定，但在這種火焰中容易產(chǎn)生光譜干擾和非光譜干擾。而由于水中鉛和鎘的含量較少，不能直接測(cè)定，為此，需采取各種措施來(lái)提高靈敏度，降低檢出限。一般采用整合萃取或離子交換等方法富集后測(cè)定。而共沉淀法富集倍數(shù)高，基體效應(yīng)小，可提高分析靈敏度，可作為一種傳統(tǒng)的分離富集技術(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

TAS-990型原子吸收分光光度計(jì)（北京普析儀器公司）、Pd、Cd空心陰極燈（威格拉斯北京有限公司）。

Pd、Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）、HNO3（優(yōu)級(jí)純）、MgCl2?6H2O、NaOH(分析純)，實(shí)驗(yàn)用水全為去離子水。

所使用玻璃器皿均用5% HNO3溶液浸泡24 h以上，然后用二次蒸餾水洗凈，晾干后使用。

1.2 儀器工作條件

火焰原子吸收分光光度法測(cè)定不同重金屬時(shí)，不同的元素?zé)粢褂貌煌墓ぷ鳁l件，所測(cè)鉛和鎘的工作條件選擇如表1所示。

1.3 火焰原子吸收分光光度法工作原理

試樣溶液經(jīng)霧化后送入火焰中被火焰原子化，使被測(cè)元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子，被測(cè)元素空心陰極燈發(fā)出的共振線通過(guò)基態(tài)原子時(shí)，發(fā)生選擇性共振吸收而使光強(qiáng)減弱，吸收遵循Beer定律。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

HNO3溶液（1+1）：取50 mL濃硝酸，用超純水稀釋至100 mL；

HNO3溶液（1%）：取10 mL濃硝酸，用超純水稀釋至1 000 mL；

NaOH溶液（200 g/L）：稱取20 g NaOH，用超純水溶解稀釋至100 mL；

MgCl2溶液（100 g/L）：稱取10 g MgCl2，用超純水溶解稀釋至100 mL。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

配制 Pb系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度分別為0.00,0.05,0.10,0.15,0.20 μg/mL；

配制 Cd系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度分別為0.000,0.010,0.020,0.030,0.040 μg/mL。

用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，用最小二乘法計(jì)算，得出：

鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A=0.0267C+0.0027，相關(guān)系數(shù)為0.9998；

鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A=0.6200C+0.0000，相關(guān)系數(shù)為0.9989。

2.3 試樣的測(cè)定

取500 mL過(guò)0.45 μm濾膜的河水樣和500 mL自來(lái)水樣分別置于兩個(gè)燒杯中，分別加入 5 mL MgCl2（邊加邊攪拌），穩(wěn)定10 min，再加入NaOH溶液（邊加邊攪拌），同時(shí)測(cè)定溶液pH值，待溶液pH值大于11時(shí)，停止NaOH溶液，靜置Mg（OH）2沉淀全部析出時(shí)，吸出上清液，再用適量硝酸溶液（1+1）溶解下層溶液，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻。按此試驗(yàn)方法吸附富集測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表 2，另外與石墨爐原子吸收分光光度法對(duì)照測(cè)定值，同時(shí)做加標(biāo)回收率試驗(yàn)，測(cè)定Pb的回收率為 97.8%～106.5%，Cd的回收率為93.0%～100.7%，兩種方法測(cè)定結(jié)果基本吻合。同時(shí)制備空白對(duì)照溶液。

3 結(jié)果與討論

3.1 富集條件的選擇

因?yàn)樗畼又械你U、鎘的含量較低，所以采用了氫氧化鎂為沉淀劑，富集沉淀水樣中的鉛和鎘，另外還會(huì)被沉淀的氫氧化鎂所吸附，從而提高了富集的效果，大大提高了靈敏度。在沉淀過(guò)程中，使溶液呈較強(qiáng)的堿性，這樣才能使鉛和鎘完全沉淀出來(lái)。

3.2 共存離子的干擾

根據(jù)水樣中可能存在的元素及含量，分別考察了幾種共存元素對(duì)Pb（2 μg/mL)，Cd（1 μg/mL)混合溶液測(cè)定的影響，相對(duì)誤差小于 5%時(shí)，共存元素的允許濃度為：Ca：12 00 μg/mL，Mg：800 μg/mL，K：1 250 μg/mL，Na：1 200 μg/mL，F(xiàn)e：400 μg/mL，Zn：400 μg/mL，Cu：70 μg/mL，Mn：100 μg/mL， Ni：60 μg/mL等。

3.3 火焰原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

3.3.1 樣品的前處理

不同的樣品需要采取相應(yīng)的處理方式，如：透明或無(wú)沉淀的水樣可以直接測(cè)定，帶有泥沙的水樣應(yīng)沉淀后吸取上部清液后再進(jìn)行消解離心沉淀；固體樣品應(yīng)完全消解，絕對(duì)不能有微小的顆粒進(jìn)入霧化器；油性樣品需浸提法消解，避免油脂粘在撞擊球而影響霧化效果，避免堵塞毛細(xì)管。樣品測(cè)定完后，為了徹底消除霧化器中的油脂，所以用熱水進(jìn)樣幾分鐘。

3.3.2 火焰吸光度不穩(wěn)定

在測(cè)定鎘等活潑元素的時(shí)候，國(guó)產(chǎn)舊空心陰極燈要有足夠的預(yù)熱時(shí)間，要保證合格、純度高的燃?xì)?，燃?xì)夂椭細(xì)庑瓒ㄆ跈z漏。

3.3.3 測(cè)量靈敏度下降

按照儀器說(shuō)明書選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量條件，燃?xì)夂椭細(xì)獾牧髁勘壤m當(dāng)，燃燒器高度太低時(shí)元素尚未完全原子化，太高時(shí)被燃燒的氣流沖稀，在火焰的中間薄層最為合適。在測(cè)量過(guò)程中細(xì)心觀察隨溫度的變化是否造成波長(zhǎng)位置漂移?？招年帢O燈應(yīng)保持足夠的光源強(qiáng)度，在穩(wěn)定發(fā)射的條件下，盡量控制燈電流。在測(cè)量前檢查儀器內(nèi)部故障或污染，燃燒器縫口容易沉積鹽類，造成測(cè)量光程縮短，霧化效果降低，這時(shí)要清除沉積鹽，再用稀酸和蒸餾水清洗干凈。當(dāng)撞擊球被污染時(shí)，要用沾了無(wú)水酒精的棉球輕輕擦拭表面，再用1% HNO3和去離子水空燒。另外，當(dāng)某些空心陰極燈長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)定期點(diǎn)燃幾小時(shí)，避免自吸等原因造成損壞［12］。

4 結(jié) 語(yǔ)

原子吸收分光光度法作為一種成熟的分析方法，已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中，為簡(jiǎn)化和提高效率。使用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定克服了石墨爐原子吸收光譜法的重現(xiàn)性差的缺點(diǎn)，從而提高了精密度和準(zhǔn)確度。

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Determination of Heavy Metal Lead and Cadmium in Water by Atomic Absorption Spectrophotometry

ZHANG Qing1，LI Ye-jun2,3
(1. Western Mining Incorporated Company Zinc Industry Branch, Qinghai Huangzhong 811600, China; 2. Qinghai Province Environmental Geological Exploration Bureau, Qinghai Xining 810007, China；3. Qinghai Provincial Key Laboratory of Environment and Geology, Qinghai Xining 810007, China)

Preconcentration of lead and cadmium in water sample was carried out by using Mg (OH)2as coprecipitator, and direct flame atomic absorption spectrophotometry was established for determining the content of lead and cadmium in the water sample. The method RSD was 1.9%～4.1%, standard addition recovery was 93.0%～106.5%.The results determined by the method are basically identical to the results determined by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry. The method is simple, rapid and practical, has high accuracy and precision, the results are satisfactory, suitable for large volume water sample pretreatment and determination of heavy metal elements.

Coprecipitation; Atomic absorption spectrophotometry; Water; Lead; Cadmium

O 657.31

： A

： 1671-0460（2015）05-1188-03

2014-11-26

張青（1982-），女，青海湟中人，助理工程師，研究方向：從事冶金化學(xué)分析工作。