微波消解－石墨炉原子吸收法测定土壤中钴

刁小冬

(泰兴市环境监测站，江苏泰兴225400)

作为机体的必需微量元素，钴具有重要的生理作用。它是维生素B12的组成成分，是某些酶的组分或催化活性的辅助因素，具有刺激造血的作用，并对某些微量元素的代谢有一定影响。但长期暴露于过量的钴环境中，可引起钴中毒。因此，对环境中特别是农作物土壤中钴的监测是有必要的［1］。目前，常用的土壤试样消解方法主要是硝酸－高氯酸－氢氟酸消解体系湿法前处理样品，该方法电热板敞开式加热，消解时间长、消耗酸量大，在消解过程中会产生大量酸雾，给分析人员身体健康带来极大的危害［2］。本文以硝酸钯作为基体改进剂，使用热涂层石墨管，采用微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中钻，较好地消除了基体干扰，方法灵敏、准确，用酸量少。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

PinAAcle－900Z石墨炉原子吸收光谱仪 (带自动进样器)、热解涂层石墨管;钴空心阴极灯;Mars6型微波消解仪;电子控温电加热器。

钴标准储备溶液 (1000mg/L，国家钢铁材料测试中心)，使用时用1%硝酸溶液稀释至所需要浓度;硝酸、氢氟酸、盐酸、高氯酸:均为优级纯;硝酸钯，分析纯;ESS－1环境标准物质:(14.8±0.7)μg/g，中国环境监测总站。试验用水为二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

选用钴灯，塞曼效应扣除背景，波长240.7nm，灯电流4.0mA，光谱通带宽度0.4nm。以氩气为载气，载气流量300ml/min，原子化温度为2000℃，保留时间4s，基体改进剂加入体积5μl，进样量 10μl。

1.3 土壤前处理

准确称取土壤样品0.4000g置于微波消解罐中，用少量水润湿后，加入4ml硝酸、3ml氢氟酸、2ml盐酸，按表1中微波消解程序消解。消解结束待消解液冷却后再加入高氯酸1ml置于电子控温电加热器上赶酸，温度控制140℃，蒸发至白烟冒尽，内容物呈白色或淡黄色黏稠状时，冷却，加入1%硝酸温热溶解可溶性残渣，全量转移至50ml比色管中，用1%硝酸溶液定容，放置澄清待测。

表1 微波消解程序

2 结果与讨论

2.1 消解体系的选择

经试验，微波消解采用硝酸－氢氟酸－盐酸体系，样品的消解效果较好。取土壤样品约0.4g，加入硝酸4ml、氢氟酸3ml、盐酸2ml，消解耗时大约25min左右，冷却、赶酸约需3h。而采用电热板消解，共需加入硝酸20ml、氢氟酸5ml、高氯酸3ml，消解耗时超过10h。由此可见，采用微波法消解样品，比传统的电热板法节约了试剂和时间。

在土壤测定过程中，酸对金属和原子吸收光谱仪均有影响，必须在消解后，将剩余的酸赶走，大量的酸存在会对测试产生干扰，严重影响试验效果，使实验结果产生误差。

2.2 基体改进剂的确定

加入基体改进剂，可以消除测定干扰，提高灰化温度和分析灵敏度。用于石墨炉原子吸收法测定的基体改进剂有硝酸钯、硝酸镁、抗坏血酸、磷酸二氢铵等。采用上述基体改进剂，对不同基体的土壤中钴的测定，效果不够理想。试验中，采用5g/L硝酸钯溶液作为基体改进剂，可有效地消除基体干扰，测定效果较佳。

2.3 标准曲线及检出限

用1%硝酸配制成钴浓度为10.0μg/L的标准工作液，再由仪器自动稀释配制成0.00、1.00、3.00、5.00、8.00、10.0μg/L的标准系列，按仪器条件测定吸光度，并绘制标准曲线。全程序空白，标准系列和样品溶液注入石墨管，仪器采用硝酸钯溶液作为基体改进剂，实验测得钴回归方程Y=0.0584X+0.006，相关系数r=0.9993。

按照样品分析的全部步骤，连续分析7个低浓度样品，计算测定结果的标准偏差S为0.026μg/L。检出限 MDL=S·t(n－1，0.99)，式中 t(n－1，0.99)为置信度99%、自由度为 n－1时的 t值 (t(6，0.99)=3.143)，S表示n次平行测定的标准偏差［3］。计算得出钴检出限为0.082μg/L。当称取0.40g土壤样品时，方法检出限为0.01μg/g。

2.4 精密度和准确度试验

准确称取ESS－1土壤标准参考样0.40g于消解罐中，按1.3步骤消解样品，在上述仪器分析条件下进行样品分析，重复进样6次，测得的土壤钴浓度为14.7μg/g，在定值范围内，钴的 RSD为8.94%，见表2。试验表明，该方法测定结果重现性比较好，符合精密度和准确度试验要求。

2.5 加标回收试验

准确称取实际土壤样品3份 (均为0.40g)，在上述条件下做加标回收试验，结果见表3。

表2 精密度试验 (μg/g)

表3 加标回收试验

3 结论

本方法采用微波消解土壤样品，硝酸钯作为基体改进剂，石墨炉原子吸收法测定土壤中的钴。与常规样品电热板消解土壤样品方法相比，微波消解具有用酸量少、消解时间短、样品污染小等特点。实验表明本方法操作简便快捷，方法的精密度与准确度较好，用酸量少，减轻了分析人员的工作强度，适合于土壤中痕量钴的测定。

［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，2002:341－344．

［2］刘玉兰，李珊．环境土壤中痕量钴测定方法的研究 ［J］．化工劳动保护:工业卫生与职业病分册，1998，19(5):205－206．

［3］HJ168－2010，环境监测分析方法标准制修订技术导则 ［S］．