球磨仪制样－微波消解－GFAAS法测定土壤中铅

黄懿敏

(上海市嘉定区环境监测站，上海201822)

球磨仪制样－微波消解－GFAAS法测定土壤中铅

黄懿敏

(上海市嘉定区环境监测站，上海201822)

建立了行星式球磨仪制样－微波消解－石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅的方法。标准曲线在0～10.0μg/L范围内线性良好，以称样0.5 g、定容体积50ml计，方法检出限为0.10mg/kg，土壤样品测定的RSD＜4%，加标回收率为91.4%～102%。

行星式球磨仪;微波消解;石墨炉原子吸收光谱法;土壤;铅

铅是可以在人体和动物组织中蓄积的有毒金属，可导致贫血症、神经机能失调和肾损害［1］。土壤中重金属，通过蔬果直接威胁人类的生命健康［2］。作为预处理步骤，密闭微波消解代替传统电热板消解广泛应用于土壤、大气颗粒物、农作物测定［3～5］。现采用德国RETSCH(莱驰)KM400行星式球磨仪，密闭微波消解，石墨炉自动进样测定土壤中铅，结果令人满意。

1 试验

1.1 主要仪器与试剂

AA－6800型石墨炉原子吸收分光光度计，ASC－6100石墨炉自动进样器，岛津公司;MARS密闭微波消解仪，美国CEM公司;KM400行星式球磨仪，德国RETSCH(莱驰)公司。

1g/L铅的标准贮备液，国家环境标准样品研究所，用1%硝酸溶液逐级稀释成1.00mg/L标准中间液;ESS－1(GSBZ50011－88)环境土壤标准样品，铅的标准值为(23.6±1.2)mg/kg，国家环境标准样品研究所;硝酸、氢氟酸、双氧水、高氯酸，均为优级纯;实验用水为超纯水。

1.2 土壤样品的制备

将采集的土壤样品用四分法缩分至所需量，放置于白色搪瓷盘。把大块的掰小，拣出碎石、动植物残体等异物。将土壤放入氧化锆研磨罐，对称放入球磨仪。设置研磨时间20min，转速200r/min，按START键自动完成。

1.3 土壤样品的预处理

1.3.1 微波消解

准确称取0.5g土壤标样或经上述加工的土壤

微波消解程序为:功率1200W，爬升时间20min，温度至120℃，保持5min，再爬升5min至180℃，保持10min。待冷却，定容50ml待测。

1.3.2 电热板消解

准确称取0.5g土壤样品，置于聚四氟乙烯杯中，用少量水冲洗内壁润湿试样，加入10ml硝酸，在低温电热板加热分解至液面平静，不产生棕黄色烟。取下稍冷，加入4ml氢氟酸，在中温电热板煮沸，蒸发至近干，取下稍冷。加入5ml高氯酸，蒸发至近干。然后再加入2ml高氯酸，蒸发至近干。全程不断摇匀，不能干涸。消解至杯中内容物呈灰白或淡黄色粘稠状。稍冷，用稀硝酸加热溶解，定容50ml待测。

1.4 石墨炉测定条件

波长283.3nm;灯电流10mA;狭缝1.0nm;氘灯扣除背景;进样体积10μl。

石墨炉升温程序为:干燥温度100℃，时间40s;灰化温度250～400℃，时间40s;原子化温度1750℃，时间3s;清洗温度1850℃，时间2s。氩气流量0.30L/min。原子化时停气，以峰高定量。

2 结果与讨论

2.1 全自动球磨仪的优点

(1)既可干磨，也可湿磨。土壤样品自然风干费用低，缺点是耗时太长，特别是南方梅雨季节，风干需要15～20d，甚至更长的时间［6］。KM400行星式球磨仪稍加风干即能研磨。通过测定土壤样品的含湿率，换算成干样的含量。

(2)大大提高分析人员的工作效率。制备土壤样品只要满足土块直径＜1cm，1kg土壤4个研磨罐可同时制备，一般只需20min。研磨后颗粒全部通过100目尼龙筛，满足分析要求。

(3)密闭研磨无污染。传统粗磨、细磨等工序，尘土飞扬，难以防范。全自动球磨仪密闭操作，消除对分析人员和环境的污染。氧化锆内胆方便清洗，样品之间无交叉污染。

(4)研磨更均匀更超细。随意设置研磨时间、转速、暂停时间、间隙时间、反转模式等参数，达到研磨均匀的效果。可实现微米级的研磨细度。

2.2 微波消解试剂和升温条件选择

CEM公司推荐硝酸+双氧水为消解剂，试验表明再加氢氟酸效果理想。试验了不同的试剂用量，加入5ml硝酸，2ml双氧水和2ml氢氟酸可达到满意的消解效果，溶液清亮。设置温度为180℃，保持10min。基本与有关微波消解土壤的相关文献相吻合［7］。

2.3 石墨炉升温程序条件的选择

石墨炉原子吸收光谱分析中的干扰主要来源于基体。基体蒸发在短波长范围内出现分子吸收或光散射，产生背景吸收［1］。岛津AA－6800仪器通过氘灯扣除背景;采用高密度涂层石墨管，既能提高灵敏度又能克服基体干扰;另外石墨炉测定土壤中铅，消解后上机一般需稀释50倍，样品基体浓度随之稀释。试验表明铅吸收峰上升陡直，下降迅速回基线，背景吸收峰很小，说明样品的基体干扰不大。在基体干扰不大的前提下，选择灰化温度400℃，尽量减少铅元素的损失;选择原子化温度1750℃，在不牺牲灵敏度的前提下，也考虑延长石墨管寿命。

2.4 标准曲线及仪器检出限

由自动进样器配制0～10.0μg/L标准溶液系列，以浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线。回归方程为:y=0.0394x+0.0269，r=0.9999。

配制1μg/L铅浓度样品重复进样11次，以3倍标准偏差计算，当取样量为0.5g、定容体积为50ml时，检出液为0.10mg/kg。

2.5 土壤标准样品试验

用微波法和电热板法分别处理6份ESS－1环境土壤标准样品。两种消解方法无显著差异，结果见表1。

表1 两种消解方法测定结果(n=6)

微波消解全程40min，而传统电热板消解耗时4h左右。微波消解所需试剂量只有电板热的1/2。无论是耗材、耗时、耗能、消解的均匀性，都胜一筹。

2.6 精密度和加标回收试验

用微波消解对ESS－1及实际样品作加标回收实验，结果见表2。

表2 加标回收试验结果(n=6)

3 结论

采用微波消解－石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅，精密度和准确度较好。微波法处理样品节约了时间和试剂;球磨仪自动制样，均匀快捷无污染。该法能快速解决土壤分析样品耗时费力的瓶颈，特别适合土壤应急监测，可在全国土壤调查分析中推广应用。

［1］本书编委会.水和废水监测分析方法(第4版)［M］.北京:中国环境科学出版社，2002:379，331－332.

［2］周宁晖，季国军.蔬菜与土壤环境中铅镉含量相关性调查［J］.环境监测管理与技术，2007，19(3):23－24.

［3］罗琦林，倪海燕.浅论微波消解［J］.天津化工，2008，22(2):58－60.

［4］邓继，陈国海，郑晓红，等.密闭微波消解ICP－AES法测定大气颗粒物中金属元素［J］.环境监测管理与技术，2009，21(1):28－30.

［5］刘芃岩，温春辉，冯关涛，等.微波消解－原子荧光光谱法同时测定白洋淀芦苇中砷和镉［J］.环境监测管理与技术，2008，20(6):40－42.

［6］张颖，杨国强，李成，等.利用主动土壤干燥－微波消解技术和原子荧光分光光度法分析土壤中砷的研究［J］.中国环境监测，2009，25(6):16.

［7］陈任翔，刘可，杨力，等.微波消解－石墨炉原子吸收测定土壤中钒［J］.环境监测管理与技术，2008，20(3):51.

Determination of Lead in Soil by GFAAS with Planetary Ball Mills Preparation and Microwave Digestion

HUANG Yi－min
(Jiading Environmental Monitoring Station，Shanghai 201822 China)

A method was established for determination of lead in soil samples by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry(GFAAS)with planetary ball mills preparation and microwave digestion.The linearity was good with a range of 0 μg/L－10.0 μg/L.The detection limit was 0.10 mg/kg for the sample weighed 0.5 g and diluted to 50 ml in volume.The RSD in the soil samples test was below 4%and the recoveries were from 91.4%to 102%.

planetary ball mills;microwave digestion;GFAAS;Soil;Lead

X83

A

1673－9655(2012)02－0110－03

2011－10－08

黄懿敏(1966－)，男，上海嘉定人，上海市嘉定区环境监测站工程师，本科，从事环境监测工作。样品，置于HP500消解罐内，用少量水润湿，依次加入5ml硝酸、2ml双氧水和2ml氢氟酸，轻轻摇动。视情况可在电热板预加热10min。加顶盖拧紧，消解罐对称放入密闭微波消解仪。设置消解程序，进行消解。