馬珂
摘 要: 采取微波消解-電感耦合等離子發(fā)射光譜法對(duì)土壤中的鉛、鎘、砷、汞、鉻進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)證明,這種方法能快速、高效、低干擾、安全、可靠地完成土壤金屬元素的測(cè)定,提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 微波消解;ICP-AES;土壤;金屬元素;測(cè)定
土壤中的金屬元素監(jiān)測(cè)是當(dāng)前環(huán)境下的重要工作。金屬污染物作為一種移動(dòng)性小、可溶性低、降解難度高、消除可能性小的物質(zhì),對(duì)土壤環(huán)境威脅較大。土壤監(jiān)測(cè)的重要一環(huán)在于土壤消解,微波分解作為一種具有明顯優(yōu)勢(shì)的技術(shù),能夠更加快速、高效的進(jìn)行消解。電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)能夠同時(shí)測(cè)定多種寬線性范圍的金屬元素,且靈敏度高、干擾因素少。這兩種技術(shù)相結(jié)合是當(dāng)前土壤測(cè)定領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)。
一、實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)儀器
ICP-AES(Thermo Fisher iCAP7400);美國(guó)超純水系統(tǒng)(Millipore公司Milli-Q Advantage A10);微波消解儀(Labteck公司ED16)。實(shí)驗(yàn)中要用到的玻璃器皿都要在(1+1)硝酸深液中浸泡24h后,再用去離子水清潔后,并保持干燥。
2、實(shí)驗(yàn)試劑
硝酸HNO3,過(guò)氧化氫H2O2,鹽酸HCI;氫氟酸HF,均為優(yōu)級(jí)純;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心1.0mg?mL-1,砷、鉛、鎘、汞、鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液;超純?nèi)ルx子水。
3、土壤樣品處理
根據(jù)國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)選擇某個(gè)工廠污染物排放口的土壤為樣品土壤。將烘箱設(shè)定在105℃后烘干土壤樣品,如果土壤樣品為淤泥時(shí),因水分較多,可能需要較長(zhǎng)時(shí)間烘干,烘干后再研磨,將研磨后的小顆粒再進(jìn)行烘干)。烘干冷卻后,再研碎過(guò)100目篩篩選。
4、樣品微波消解
取土壤樣品0.2g,將HNO3:H2O2:HF分別為7:1:1(mL)放入消解罐中,1h后待反應(yīng)平靜后加蓋,放入微波消解儀中消解,消解完畢后取出趕酸,直至溶液蒸發(fā),樣品呈近干狀態(tài)。再將樣品放入消解罐中,加入溶液HNO3(1:4):HCI(1:1)分別為2:1(mL),加蓋低溫加熱,大約2h后將沉淀過(guò)濾掉,用去離子水定容至50mL,搖勻后備用。同時(shí)進(jìn)行平行樣、空白實(shí)驗(yàn)以及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(在土壤樣品中加入一定量的五種待測(cè)元素,測(cè)定回收率)。
5、設(shè)定ICP-AES儀器參數(shù)
輔助氣流速1.0L?min-1,等離子氣流速為10 L?min-1,載氣流速為0.7 L?min-1,高頻頻率為27.12MHz,高頻輸出1.2kW功率。
二、結(jié)果和討論
1、選擇分析線,進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)
分析譜線需要具備高靈敏度,并要避開(kāi)各元素間的干擾,結(jié)合各元素譜線的強(qiáng)度、干擾以及穩(wěn)定度,選擇一個(gè)高強(qiáng)度、高精密度和低干擾的譜線作為分析線。根據(jù)分析結(jié)果,五種元素推薦分析譜線為鉛:220.353n,鎘228.802nm,鉻283.563nm,汞194.168nm,砷228.812nm。
2、制作標(biāo)準(zhǔn)曲線
根據(jù)各測(cè)定元素標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參比溶液的配制,并作空白試驗(yàn)。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液,獲取各元素標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)值,并扣除空白,再制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,橫坐標(biāo)為溶液濃度,縱坐標(biāo)為發(fā)射光譜強(qiáng)度,根據(jù)線性回歸方法,對(duì)各元素線性方程以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果如下:
鉛:Y=0.8732+0.0057X,相關(guān)參數(shù)為0.99999
鎘:Y=0.0947+57.3093X,相關(guān)參數(shù)為0.99997
鉻:Y=0.4362+11.1921X,相關(guān)參數(shù)為0.99999
汞:Y=0.9475+4.9931X,相關(guān)參數(shù)為0.99996
砷:Y=0.0644+1.3247X,相關(guān)參數(shù)為0.99989
3、方法檢出限
按照測(cè)定條件,用空白溶液測(cè)定7份樣品,7次測(cè)定取標(biāo)準(zhǔn)偏差,將3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差條件下的元素濃度設(shè)定為檢出限。各檢出限分別為鉛:0.092,鎘:0.0021,鉻:0.0051,汞:0.028,砷:0.080。
4、方法精密度實(shí)驗(yàn)
加標(biāo)和不加標(biāo)土壤樣品各一份,分別連續(xù)測(cè)定各金屬元素7次,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差與加標(biāo)回收率進(jìn)行分析和計(jì)算,分析方法的精密度和準(zhǔn)確度。誤差率分別為1.23%、1.96%、1.3%、1.15%、0.49%,準(zhǔn)確度均達(dá)到了98%以上,回收率均達(dá)到了99%以上,試驗(yàn)結(jié)果可靠性、精密性、準(zhǔn)確性都很高。
5、測(cè)定結(jié)果
樣品最終金屬元素測(cè)定值為鉛995.3μg?g-1,鎘74.58μg?g-1,鉻1188.5μg?g-1,汞32.62μg?g-1,砷539.5μg?g-1,均嚴(yán)重超過(guò)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),屬重污染區(qū),需要及時(shí)進(jìn)行治理。
三、結(jié)語(yǔ)
采用微波消解和ICP-AES技術(shù),以工廠排污口土壤為樣品,通過(guò)樣品處理、微波消解、ICP-AES測(cè)定、精密度試驗(yàn)、回收試驗(yàn)等嚴(yán)密的步驟,測(cè)定結(jié)果表明該方法操作快、效率高、干擾低、準(zhǔn)確性高、安全性強(qiáng),有極好的推廣優(yōu)勢(shì)。
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