原子吸收法测定土壤中的铅、铬和镉

吕子健 尹 晶 姜延国

（辽宁省丹东市卫生健康服务中心 辽宁丹东 118000）

1 前言

近年来，重金属铅（Pb）、铬（Cr）和镉（Cd）的污染一直困扰着人们的日常生活，尤其土壤中重金属的污染日趋严重。解决此问题需对重金属的含量有所了解，所以准确测量土壤中Pb、Cr、Cd成为首要任务。目前，有关元素的检测通常采用石墨炉原子吸收光谱法[1]、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPAES）[2]等。本文选择原子吸收光谱法进行检测，它成本较低且测量的准确性较高。

2 材料和方法

2.1 仪器和试剂

火焰原子吸收分光光度计（美国热电）；石墨炉原子吸收分光光度计（美国热电）；铅、铬、镉空心阴极灯，加热板，分析天平；

硝酸（HNO3）、高氯酸（HClO4）、盐酸（HCl）、氢氟酸（HF）均为优级纯；镉标准储备液（GBW08612）、铬标准储备液（GBW08614）、铅标准储备液（GBW08619）均为 1 000 μg/mL。

2.2 仪器工作条件

根据要求选择各元素最佳仪器条件，其中Pb和Cd选择石墨炉原子吸收法，具体优化后的仪器工作条件详见表1。

2.3 实验方法

采用 HCl-HNO3-HF-HClO4全消解的方法，取土壤试样0.100 0～0.300 0 g置于聚四氟乙烯坩埚中，先向土壤中加少量水润湿，再加5 mL浓HCl，加盖稍浸泡0.5 h，放加热板加热，温度为140℃；待剩余2mL HCl时，取下稍冷，再依次加入5mL浓HNO3、5mL HF及2mL HClO4，加盖140℃低温加热1h后，加热板升温至220℃，开盖，多次摇晃坩埚。当出现浓厚的HClO4白烟时，加盖使黑色物质完全消解。待坩埚中几乎无黑色物质后，开盖至坩埚内容物呈白灰色黏稠状同时几乎无白烟。取下稍冷，用少量水冲洗坩埚盖和坩埚，定容至25 mL容量瓶中。

表1 原子吸收分光光度计工作条件

3 结果与讨论

3.1 消解方法及消解仪器的选择

根据张霖琳等[3]的全消解方法，测定值均在标准值参考范围之内，因此，在实际分析过程中应采用全消解的方式处理样品。

目前，常见的样品预处理的方法有微波消解法和电热板加热法2种，也有采取石墨仪消解样品的[4]。微波消解的优势是消解时间短，且耗酸量少，但微波消解不适用大批量的样品消解；电热板设备简单，可进行大批量的样品消解，仪器价格便宜。本文选用电热板消解土壤样品，以满足日常分析需求。

3.2 消解体系对测定结果的影响

原子吸收法测定土壤样品中重金属元素，通常采用的消解体系有2种：一种是HCl-HNO3-HF-HClO4消解体系，用来测定Pb和Cd；另一种是H2SO4-HNO3-HF消解体系，用来测定Cr。因此，国家标准方法测定常见重金属元素时至少要溶解试样2次才能完成测量。王小琳等[5]对H2SO4-HNO3-HF消解体系进行过研究，结果显示，Cr测定结果明显偏低。按照环境标准 HJ 491—2019《土壤 总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》[6]中的方法消解也不能一次性完成3种元素的测量。为了一次性溶样且依次测3种元素，本文采用HCl-HNO3-HF-HClO4消解体系，改进酸的用量和温度，证实使用改进后的实验方法，可一次性消解土样。实验结果详见表2。

表2 改进后的HCl-HNO3-HF-HClO4消解体系

由表2可知，采用 HCl-HNO3-HF-HClO4消解体系消解样品，土壤加标回收结果符合要求。

3.3 不同的加酸方法对测定结果的影响

取土壤样品1，分别加入不同量的HClO4进行测试，结果详见表3。

表3 加HClO4不同量实验结果

由表3可知，Pb和Cd的加标回收率都符合检测要求，但Cr的测定结果明显不同，未使用高氯酸的加标结果不符合实验检测要求，而使用2 mL高氯酸后，Cr的加标回收率明显提高，使用4 mL高氯酸检测结果与2 mL结果几乎一致。因为在样品消解中，Cr与高氯酸反应或者单独与盐酸反应时，无法生成氯化铬酰；用高氯酸分解而同时存在氯化物时，Cr元素会生成氯化铬酰而挥发，使得分析结果较低。因此实验时应首先应赶尽盐酸，再加高氯酸进一步分解样品中的有机物，避免盐酸、高氯酸同时存在于样品溶解过程中而导致分析结果偏低[7]。

4 结语

用电热板消解土壤样品时，采用 HCl-HNO3-HFHClO4全消解体系，消解过程中在140℃先赶尽盐酸，稍冷加入硝酸和氢氟酸，最后加高氯酸分解样品中的有机物，加热板温度控制在220℃。本文采用原子吸收法测定土壤中Pb、Cr和Cd的含量，通过对土壤加标实验测试可以看出，电热板消解土壤样品的效果较好，加标回收率符合实验检测要求。