微波消解—混合基体改进剂石墨炉原子吸收光谱法测定沉积物中的铜锌铅镉

施风宁，胡 涛

(云南省水文水资源局水质监测处，云南 昆明 650106)

水体中的沉积物既是水体中污染物的储备库，又是水体潜在的污染源。水体中主要的重金属是铜、锌、铅、镉、砷、汞，会导致人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，而水体与沉积物中的重金属含量具有动态平衡关系，因此水体沉积物中重金属含量的检测是水环境监测的重点之一。现行沉积物的测定方法都是采用土壤的测定方法，在消解和测定过程中，土壤与沉积物具有较大的差别。土壤中硅酸盐含量较高，沉积物中有机质、氮、磷、钾、钠含量较高，且具有较深的颜色，因此需要建立一套适合水体沉积物中重金属的监测方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

石墨炉原子吸收分光光度计(热电SOLAAR 969Z MKⅡ);铜、锌、铅、镉空心阴极灯;美国CEM 高通量密闭微波消解系统;铜、锌、铅、镉标样(中国计量科学研究院)配制混合标准使用 浓度为:铜(10μg/L)、锌(5μg/L)、铅(10μg/L)、镉(5μg/L)。稀释液、空白均为0.2%硝酸溶液;EDTA2Na(分析纯);硝酸铵(分析纯);硝酸(优级纯);Ca、Mg、K、Na、N、P 干扰液。

1.2 微波消解程序

硝酸具有非常强的氧化性，因此选择硝酸作为消解液。双氧水具有一定的氧化性和漂白性，对沉积物有消色作用，同时双氧水对硝酸的氧化能力有辅助作用，因此选择硝酸与双氧水混合液作为消解液。通过实验得出硝酸与双氧水比例为8∶1 比较合适。0.5g 复杂样本12ml 消解液能够保证样品完全消解。由于沉积物有机质含量高、背景复杂，同时考虑到安全和消解完全，因此采用程序升温的方式。以相对偏差＜5%的平行试验下确定的消解程序见表1。最终确定称取0.2g 样本加4ml 去离子水润湿转移至消解管中，加6ml 按8∶1 混合的硝酸和双氧水并放置15min，按消解程序消解后放入除酸器进行赶酸至1ml 以下，然后移入100ml 容量瓶定溶，自然沉降5h 后取上清液上机检测。上清液应为无色、灰白色或淡黄绿色透明液体［1，2］。

表1 消解程序

1.3 混合基体改进剂的选择

石墨炉原子吸收光谱的主要干扰是基体干扰，消除基体干扰目前主要有三种方式，分别为向样品中加入无机试剂、有机试剂和使用活性气体［3］。使用活性气体比较复杂、安全性差、要求高，且损耗石墨管，因此本实验采用加入无机及有机试剂。为了在样品中不引入其他离子或引入的离子本身不产生吸收干扰以及考虑到试剂的综合特性(毒性、价格等)，选择无机试剂为硝酸铵、硫酸铵，有机试剂为EDTA2Na、抗坏血酸，配置成5 种混合基体改进剂，分别为1# 不加基体改进;2# 硝酸铵1%+EDTA2Na1%;3# 硫酸铵1%+EDTA2Na 1%;4# 硝酸铵1%+抗坏血酸1%;5# 硫酸铵1%+抗坏血酸1%。加入方式为自动湿式加入，加入量为10μl，样品量为10μl。结果显示选用2#(硝酸铵1%+EDTA2Na1%)作为实验混合基体改进剂对各监测项目的背景消除、干燥和灰化阶段待测离子的稳定性、吸光度的增强等都比较理想。对确定集体改进剂的最佳浓度进行了正交试验，浓度分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，结果显示最佳浓度为硝酸铵1%+EDTA2Na1%。在此条件下的干燥、灰化、原子化图见图1。

图1 中灰化阶段有两个峰，这是硝酸铵的加入促使挥发物质整体灰化形成的，且其峰值都在灰化的初始阶段，可以提高基体的挥发性，减少在干燥和灰化过程中被测元素的损失。在原子化中，峰形对称，背景较小，这是由于EDTA 的加入，其与金属螯合，增加被测元素的稳定性，同时其含有丰富的碳元素，能在原子化阶段保持强还原气氛，从而提高灵敏度。

1.4 仪器条件

灯电流5mA，狭缝0.5mm，塞曼校正，干燥及灰化时气体流量为0.2L/min，清洗时气体流量为0.3L/min。由于仪器所在地海拔为1900m 左右，为了防止爆沸、溶液溅出，采用了干燥分两个阶段进行，其它参数见表2。

表2 仪器参数

1.5 检出限

对空白样品进行11 次平行测定，求出标准差，按三倍标准差计算检出限铜(0.5μg/L)、锌(0.1μg/L)、铅(0.5μg/L)、镉(0.3μg/L)。

1.6 线性范围及工作曲线

铜的线性范围为0～100μg/L;锌的线性范围为0～10μg/L;铅的线性范围为0～120μg/L;镉的线性范围为0～10μg/L。工作曲线相关参数见表3。

表3 工作曲线参数表

1.7 干扰

铜、锌、铅加入Ca、Mg、K、Na 的浓度分别为100mg/L 产生负干扰;镉加入Ca、Mg、K、Na 的浓度分别为10 mg/L 产生负干扰;N、P 基本无干扰。

1.8 精密度和准确度

进行6 次平行测定及加标回收试验，结果为:铜RSD 3.2%、回收率94.2%～104%;锌RSD 3.4%～ 6.7%、回收率92.1%～ 105%;铅RSD3.8%～5.9%、回收率93.8%～107%;镉RSD 4.1%～6.7%、回收率94.5%～106%。

2 结论

采用本文建立的微波消解—基体改进剂石墨炉原子吸收法测定水体沉积物中的铜、锌、铅、镉，具有良好的稳定性、重现性、灵敏度和准确度，可作为水体沉积中重金属的实用监测方法。

［1］姜秋俚，孙铁珩，张见昕，等.微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅和镉［J］.环境保护科学，2010，(6).

［2］李秀丽，李达，李洁莎.微波消解-石墨炉原子吸收光谱法快速测定食品中铁、钠、铜、铅、砷和镉［J］.分析试验室，2008，(S2).

［3］冯立顺.石墨炉原子吸收光谱法测定金属过程中常用基体改进剂效用分析［J］.福建分析测试，2007，16(3):46-48.