微波消解原子分光光度法测定土壤中锌含量消解液的筛选

耿昭克

(青海省水文水资源勘测局，青海西宁 810000)



微波消解原子分光光度法测定土壤中锌含量消解液的筛选

耿昭克

(青海省水文水资源勘测局，青海西宁 810000)

[目的]筛选微波消解原子分光光度法测定土壤中锌含量的最优消解液。[方法]采用微波消解原子分光光度法测定土壤中锌含量，分别用盐酸+硝酸+氢氟酸、盐酸+硝酸+双氧水作为消解液，对土壤样品进行微波消解，通过对比分析试验，优化合适的消解液。[结果]微波消解原子分光光度法测定土壤锌含量过程中，采用盐酸+硝酸+氢氟酸消解液，消解较为完全，但是吸光度异常、无规律偏高，导致试验失败；盐酸+硝酸+双氧水消解液，能溶解土壤中大部分锌元素，满足分析要求。[结论]采用盐酸+硝酸+双氧水作为消解液测定土壤锌含量满足分析精度要求。

微波消解；原子分光光度法；土壤；锌；消解液

农田土壤是农业生产的主要载体，也是生态环境的重要组成部分。锌是农作物生长所必需的微量元素，对植物的生长和光合作用有重要作用。然而，锌作为一种重金属，其含量的高低，不但会影响植物生长和光合作用，还与食品质量与安全密切相关。因此，监测土壤中锌含量对食品安全、土壤生态环境保护具有重要意义。火焰原子吸收分光光度法检测重金属具有操作简便、反应灵敏、结果准确、降低操作人员劳动强度等优点,目前广泛应用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析中。近年来，微波消解法以加热快、消解能力强、消耗溶剂少、消解时间短等优点，在土壤成分分析、植物营养检测、食品分析及科研教学等领域应用广泛。目前常用的消解方法有湿法、干灰化法和微波消解3种。GB/T 17138—1997[1]使用的方法是湿法消解，主要用于测定土壤中Cu、Zn等重金属元素含量。湿式消解法采用硝酸+氢氟酸+高氯酸的溶剂组合对土壤样品进行消解，存在酸消耗量大、消解时间长、试样容易污染、消解程度不易掌握等缺点，且由于高氯酸与有机物接触易发生爆炸，在微波消解法中禁止使用高氯酸，一般推荐采用氢氟酸或双氧水代替。潘本锋等[2]研究表明，锌含量检测过程中，采用氢氟酸作为消解液，会对空白和样品的测定结果产生正干扰，导致检测失败。笔者采用微波消解原子分光光度法检测土壤中的锌含量，分别用盐酸+硝酸+氢氟酸、盐酸+硝酸+双氧水作为消解液对土壤样品进行微波消解，优化选择消解液，旨在为提高土壤中锌含量检测的成功率和精确度提供科学依据。

1　材料与方法

1.1仪器与试剂仪器：原子吸收分光光度计(A3 AFG-12型，北京普析通用仪器有限责任公司)、微波消解仪(MARS5，CEM公司)、分析天平、锌空心阴极灯、空气压缩机。试剂：盐酸、硝酸、氢氟酸、氢氟酸(均为优级纯)；GSS-13土壤标准物质、锌标准溶液(500 μg/mL)、超纯水、氩气、乙炔(纯度≥99.99%)。玻璃器皿：移液管、烧杯、容量瓶等实验室常规玻璃仪器洗净备用。0.2%硝酸：取2 mL硝酸至1 000 mL容量瓶，用超纯水定容后转移至细口瓶保存备用。10 μg/mL锌标准溶液：取10 mL锌标准溶液(500 μg/mL)至500 mL容量瓶，用0.2%硝酸定容。

1.2仪器工作条件根据仪器使用经验，优化原子吸收分光光度计火焰测量条件：波长213.8 nm,灯电流1.3 mA,狭缝0.7 nm,负高压230.5 V,空气流量17.0 L/min,乙炔流量2.0 L/min。

1.3土壤样品用分析天平称取A、B 2组各4份GSS-13土壤标准物，每份试样为0.10～0.15 g，分别标记为A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4，放入50 mL消解罐(PFA材质)中。A、B 2组试样质量：A1、A2、A3、A4的质量分别为0.121 1、0.134 8、0.115 7、0.126 6 g,B1、B2、B3、B4的质量分别为0.123 1、0.115 3、0.136 5、0.128 8 g。

1.4试验方法

1.4.1测定方法。土壤中锌含量采用GB/T17138—1997方法检测，土样消解方法：称取0．10～0.15 g土壤样品，采用微波消解法对土壤试样进行消解，分别以盐酸+硝酸+氢氟酸、盐酸+硝酸+双氧水作为消解液，消解后定容于50 mL容量瓶中，以火焰原子吸收光谱法测定土壤样品消解液中的锌含量。

土壤中锌含量的计算公式：w=(c0×v)/m

(1)

式中,w为土壤样品中锌含量，μg/g；c0为样品消解溶液中锌含量，μg/mL；v为样品消解溶液定容后的体积，mL；m为土壤样品质量，g。

1.4.2微波消解。将称取的土样分别用3 mL水润湿后，2组分别加空白样A0和B0做全程序空白试验，A组加入3.0 mL HCl+6.0 mL HNO3+3.0 mL HF，B组加入3.0 mL HCl+6.0 mL HNO3+3.0 mL H2O2，加盖，在微波消解仪上进行如下消解程序：1 200 W 4 min到100 ℃，保持5 min；1 200 W 4 min到160 ℃，保持5 min；1 200 W 4 min到210 ℃，保持15 min。

消解程序完毕，待消解室冷却，取出消解罐可见，A组土壤样品消解溶液无固体残渣，呈黄色透明，消解较完全。B组土壤样品消解溶液有少量颗粒状晶体残渣，呈土黄色微浊，消解不完全。

1.4.3赶酸。将消解溶液转移至50 mL烧杯中用蒸馏水洗涤消解罐2～3遍倒入烧杯，将烧杯置于电热板上进行赶酸，至试液为1～2 mL，转移至50 mL容量瓶中，加超纯水定容至标线，静置20～30 min后测定吸光度。

1.5校准曲线的绘制分别转移0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL锌标准溶液(10 μg/mL)到100 mL容量瓶，用0.2%硝酸定容，静置5～10 min后测定吸光度。测定标准液浓度系列吸光度见表1。

表1　校准曲线绘制条件

用标准系列浓度和吸光度绘制标准曲线如下：

y=0.585 3x+0.014 5

(2)

式中，x为样品吸光度；y为试液浓度，μg/mL。相关系数(R2)为0.998 3，斜率为0.585 3，截距为0.014 5(图1)。

图1　校准曲线Fig. 1　Calibration curve

2　结果与分析

对2组样品试液进行检测，将吸光度度带入(2)式计算锌浓度，将试液锌浓度带入(1)式计算土壤试样锌含量。测定结果表明，样品试液A0为0.781，4个土壤试液的吸光度为0.815～1.416，样品吸光度不平行；样品试液空白和土壤试液吸光度均超出测定标准曲线的上限，无法计算锌含量，试验失败。

由表2可知，A0为0.009，4个土壤试液的吸光度较平行，为0.099～0.120,均在标准曲线范围内；计算得到锌含量为62.5～67.8 μg/g，均在土壤试样锌标准值[(65±3)μg/g]范围内，满足标准物质的检测精度要求。

表2　B组锌含量测定结果

由此可见：①采用盐酸+硝酸+氢氟酸作为消解液，消解土壤较为完全，但是检测所得吸光度异常，无规律偏高，导致试验失败，这可能由于试验过程中氢氟酸会腐蚀溶解接触到的玻璃器皿(一般仪器玻璃中ZnO 含量达1.7%[3])对试验产生正干扰所致。②采用盐酸+硝酸+双氧水作为消解液，土壤消解有微量结晶残渣，但是锌含量均在土样标准值范围之内，说明采用盐酸+硝酸+双氧水作为消解液，能溶解土壤中的大部分锌元素，满足分析精度要求。

3　结论

经试验对比分析，采用微波消解火焰原子分光光度法检测土壤中锌时，采用盐酸+硝酸+氢氟酸作为消解液，氢氟酸会对试验产生正干扰，导致试验失败；采用盐酸+硝酸+双氧水作为消解液，能得到较为准确的锌含量，可以有效提高检测效率。

[1] 中国环境监测总站.土壤质量铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法:GB/T 17138—1997[S].北京：中国环境监测总站，1998.

[2] 潘本锋，董建国，赵军，等.原子吸收法测定土壤中锌在样品消解阶段使用氢氟酸的注意事项[J].大众科技,2007(7):94-95.

[3] 刘珍．化验员读本：上册[M].4版．北京：化学工业出版社 ，2004：1-2.

Selection of Digestion Solution for Determining Zn in Soil by Microwave Digestion-FAAS

GENG Zhao-ke

(Qinghai Province Hydrology and Water Resources Survey Burean, Xining, Qinghai 810000)

[Objective] To select the optimal digestion solution for determining Zn in soil by microwave digestion - FAAS. [Methods] microwave digestion - FAAS was applied. Hydrochloric acid + nitric acid + hydrofluoric acid and hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution were taken as digestion solution separately. And comparative analysis experiment was carried. [Results] In the process of determining Zn in soil by microwave digestion - FAAS, the digestion was complete when using hydrochloric acid + nitric acid + hydrofluoric acid as digestion solution, but the absorbance was abnormal and irregularity was high, leading to failure of the experiment; hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution as the digestion solution could dissolve most Zn element in soil and satisfy the analysis requirement. [Conclusion] Taking hydrochloric acid + nitric acid + hydrogen peroxide solution as the digestion solution meets requirement of analysis precision in determining the soil Zn content.

Microwave digestion, FAAS, Soil, Zn, Digestion solution

耿昭克(1982- ),男，云南昭通人，工程师，从事水环境检测与评价、水文水资源管理研究。

2016-05-23

S 158.4

A

0517-6611(2016)19-156-02