环形聚焦单模微波消解—火焰原子吸收光谱法测定土壤中的铬

范磊 朱建丰 陈军

（江阴市疾病预防控制中心，江苏江阴 214400）

1 引言

随着工业化进程的推进，土壤中重金属的污染问题已成为备受人们关注的环境问题之一［1］。铬污染是重金属污染中尤其严重的一种，主要集中在填埋场、铬渣堆积场及铬盐生产厂等区域［2］。其主要存在形式是 Cr（III）和 Cr（Ⅵ），其中后者对人体危害较大。这主要是因为Cr（Ⅵ）不易受到土壤颗粒的吸附故迁移性较强，可对受污染地区周围的环境造成严重污染，并且对活细胞有强烈的氧化作用，引起人体各种器官和系统的一系列病变［3］，因此被国际公认为47 种最危险的废物之一［4］。所以建立高效、快速、准确的土壤中铬含量的测定方法，对监测环境重金属污染水平，维护人类健康有着重要意义。

土壤中重金属的测定方法主要有原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱法（ICP-OES）等［5］。本文使用的是火焰原子吸收光谱法，该方法操作简单、分析速度快、谱线交叉干扰小，适合用于土壤中重金属含量的测定。

土壤的前处理是影响测定结果准确度最重要的环节。目前，土壤的消解方式主要是微波消解法和电热板消解法［6］。电热板消解法虽然设备简单，但步骤繁琐，时间过长，操作不当容易造成组分损失。而微波消解法与之相比操作简单、耗时短、解放人力、消解彻底，不易被污染且可批量处理［7］。本文使用的环形聚焦单模（CEM Discover SPD）微波消解仪较普通的微波消解更为方便，其以均匀的定量耦合、高密度的微波场、功率的稳定性，从根本上满足了微波辅助反应中微波场的可控性和可重复性等要求［8］。并且该微波消解仪拥有配套的赶酸仪，消解罐中的土壤溶液可直接放入赶酸仪中赶酸，无需转移，减少了转移的损失。

2 试验部分

2.1 试验仪器和试剂

纯水仪：Milli-Q Advantage A10 超纯水系统，美国millipore 公司；CEM discover 环形聚焦单模微波消解仪：Discover SP-D 型，美国 CEM 公司；控温电热板赶酸仪：EHD-16 型，北京东航科仪仪器有限公司；ContraAA700 原子吸收光谱仪：德国耶拿分析仪器股份公司；AE200S 电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；铬标准储备液：编号GSB（E）080257，浓度为1 000 μg/mL，中国计量科学研究院；土壤成分分析标准物质：编号GBW07405（GSS-5），中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所；硝酸（60%）：德国 Merck 默克，UltrapurR高纯试剂；盐酸：永华化学科技（江苏）有限公司，MOS；氢氟酸：江阴化学试剂公司，MOS；双氧水：德国Merck 默克，SuprapurR高纯试剂。

2.2 仪器工作条件

2.2.1 环形聚焦单模微波消解程序条件

环形聚焦单模微波消解程序条件见表1。

表1 消解条件

2.2.2 ContraAA700 原子吸收光谱仪仪器条件

原子吸收光谱仪仪器条件见表2。

表2 原子吸收光谱仪仪器条件

2.3 样品预处理

采用四分法筛选风干土样，用玛瑙研钵将其粉碎后过100 目尼龙筛制得土壤样品。准确称取0.070 0 g（精确到 0.000 2 g）样品于 30 mL 含聚四氟乙烯内衬石英管中，加入4 mL 硝酸、1 mL 盐酸、1 mL 氢氟酸、0.5 mL 双氧水，加盖，直接微波消解。消解完全后赶酸至消解液剩余约1 mL，用纯水冲洗管壁3 次，冲洗液一并转入50 mL 容量瓶，用纯水定容至刻度，待仪器稳定上机测定，同时做空白试验。

2.4 标准系列配制

用单标线吸管（A 级）吸取10 mL 铬标准储备液于100 mL 容量瓶（A 级）中，用1%硝酸溶液定容至刻度，此为标准中间液，浓度为10 mg/L。用单标线吸管（A 级）吸取5 mL 标准中间液于100 mL 容量瓶（A 级）中，用3%盐酸+1%氯化铵混合溶液定容至刻度，此为标准使用液，浓度为0.5 mg/L。以标准使用液为母液，仪器自动稀释标准系列为0.00，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40 mg/L。

3 数据结果

3.1 工作曲线与检出限

在试验设定的测定条件下，以铬的浓度为横坐标（x），吸光度为纵坐标（y），得标准曲线的回归方程为 y＝0.000 204 8+0.078 598 5x，相关系数 r＝0.999 60 连续测定标准空白溶液10 次，以3 倍标准偏差计算出该方法的检出限为0.002 mg/L。

3.2 准确度、精密度和回收率

按试验方法对GBW07405（GSS-5）土壤标准物质进行测定，取6 次测定结果的平均值。测定结果、测定值的相对标准偏差（RSD）和回收率见表3。由表3 可知，铬的测定值的RSD 为1.6%且均在认定值范围内，回收率在98.0%～102.0%之间，说明该方法微波消解过程中消解彻底且损失低，准确度、精密度、回收率均较高。

表3 铬的精密度、准确度和回收率

4 结语

环形聚焦单模微波消解比普通微波消解更快速、高效、彻底。本方法具有线性范围宽、精密度高、准确度高的优点，适合用于土壤中铬含量的测定。