全自动消解石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中的镉

刘辞

摘 要：利用全自动消解仪对土壤进行处理，由软件控制加酸-消解-赶酸-定容及摇匀等过程，并利用石墨炉原子吸收光谱法对土壤中含有的镉含量进行测定。通过对国家土壤标准物质，即GBW07404、GBW07405及GBW07406等进行检测发现，测定的结果与标准值均接近，镉元素实际的回收率要超95%，这种方法的检出限是0.0048mg/kg，出现的相对标准偏差控制在5%以内，具有较高的准确度以及精密度，与我国《土壤环境监测技术规范》上规定的要求相一致。经实验得出，全自动消解操作具有操作简单方便、消耗较低，与国家标准推荐的电热板消解法相比，这种方法更具有优势，在批量土壤样品的前期处理环节中可进行应用。

关键词：全自动消解；石墨炉原子吸收光谱法；土壤；镉

对土壤样品进行前处理时使用的传统方法是混合酸湿法消解，包括硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法以及硝酸-氢氟酸-双氧水消解法等[1]。按照所使用的仪器设备不同划分的有微波消解法以及密封消解罐消解法及电热板消解法等等。这些消解法在实际使用时都需要在其中加入一些很容易挥发且具有较强腐蚀性的酸，操作程序繁琐不说，还会对参与实验操作的工作人员产生危害。本次使用全自动消解仪对土壤样品进行处理。这种方法只需要在消解管中称取适当样品，按照软件指令全自动消解仪就可以自动向其中添加各种酸，防止酸对参与实验的人员产生各种伤害。并且，还能避免在手动操作中出现各种错误，使得样品处理的重复性及精密度得以提高。在它工作时，可以对60个样品同时消解，实现样品处理的稳定性与高效性，进而对工作效率进行提高。经过长期的实践表明，这种方式操作十分简单，在实际工作中应用价值较大。

1.实验方法

1.1试剂及仪器

1.1.1试剂

盐酸密度为1.18g/ml，优级纯；硝酸密度为1.42g/ml，优级纯；1%硝酸溶液，利用优级纯硝酸进行配制；高氯酸密度为1.76g/ml，优级纯；2%磷酸氢二氨水溶液，优级纯，镉国家标准储备液1000ml，镉标准使用液2ug/L，以储备液利用1%硝酸溶液对其进行稀释后配制。分析中所用的水均选择超纯水，电导率要超18.2MΩ？cm。本次实验中用到的三角瓶、容量瓶及小漏斗等均需要提前用硝酸浸泡过夜，再用水对其进行反复冲洗后，最后用超纯水对其冲洗4遍，晾干后再使用。

1.1.2仪器

本次实验使用的仪器主要有原子吸收光谱仪、石墨炉系统、镉空心阴极灯、普通石墨管、全自动消解仪、电热板及小型超纯水机、电子分析天平，载气流量设置为0.2L/min。

1.2仪器的实际工作条件

原子吸收光谱仪参数设置：测量方式设置为吸收，波长228.9nm，灯电流11mA，通带0.5nm，信号为峰高，背景校正为氘灯4，测量时间为3s，工程体积为21ul，基体改进剂4ul。表1为石墨炉工作程序。

1.3待测样品

1.3.1土壤标准参考样

三种国家土壤标准物质，即GBW07404、GBW07405及GBW07406。

1.3.2土壤样品

取自野外地质勘查区土壤。

1.4全自动消解与电热板消解比较研究

利用本次研究选取的三种国家土壤标准物质，分别进行全自动消解与电热板消解，进行比较研究。

1.4.1全自动消解

称取0.1g土样放置在50ml消解管，将消解管置入全自动消解仪中。消解仪按指令自动向其中添加硝酸5ml、高氯酸2ml、氢氟酸2ml，摇匀1min，将消解管加盖。待消解仪升温至190℃时，将消解管盖子取下，在对其彻底消解同时，赶酸至样品呈现湿盐状，剩余1ml，样品利用超纯水定容至50ml，备用待测。试剂空白及样品也采用这种方式消解。

1.4.2电热板消解

按照国家标准进行消解，称取0.1g土样放置在50ml的聚四氟乙烯坩埚中，向其中加入盐酸5ml，置于电热板上进行低温加热，待其蒸发至2ml时，取下待冷却，加入硝酸5ml、氢氟酸4ml及高氯酸2ml，加盖后，利用中温对其加热，约1h。开盖后对其继续加热，除去其中硅，对坩埚经常摇动，保持其良好的飞硅效果。当加热至浓白烟时，將其加盖，充分分解黑色有机碳化物，待坩埚中的黑色有机物完全消失后，开盖后白烟进行驱赶，并蒸发至内容物呈现出粘稠状。各种酸用量可以视实际消解情况酌量增减。当白烟冒尽，且内容物呈现出粘稠状时，将其取下稍冷后，用超纯水对其定容至50ml，并开始进行试剂空白。

2.结果

2.1校准曲线

图1中的标准曲线的拟合方程应为y=0.20570x+0.0250，相关系数应为0.9995，表明镉浓度应在0-2.0ug/L这个范围内有着良好的线性。

2.2方法检出限

连续对试剂空白镉含量进行11次测量，得到的试验结果如表2。

按照称取0.1g土样，对其消解定容至50ml，可得到土壤中镉的方法检出限是0.023mg/kg，与土壤中镉测定检出限的相关要求一致。

3.总结

利用全自动消解仪对土壤样品进行分析，实验全过程都由软件进行控制。仪器 自动向其中添加各类试剂，防止各类腐蚀性酸对实验人员可能产生的伤害，使得样品消解时间大大缩短，也节省了相应的人力物力。另外，利用这种方法测定的准确度较高，有良好的精密度，可以实现全量分析，在大批量的样品中应用价值较高。

参考文献：

[1]刘静，王利红，王霞，赵长盛，薛富民，李剑.全自动消解-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中Pb和Cd[J].山东科学，2013，2605：14-17+28.