姜传军 程燕 陈卓
摘要:分别采用HCl-HN03-HF-HClO4全消解和HC1-HN03-HF快速消解对土壤进行消解,用石墨炉原子吸收分光光度法测定其中铅的含量。结果表明,快速消解的准确度、精密度均符合要求,与全消解相比,其所需的消解时间大大缩短、所用酸量大为减少。
关键词:土壤;铅;快速消解;石墨炉;原子吸收
中图分类号 TS210.7 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2020)16-0158-03
随着我国经济社会的发展,重金属对环境的污染越来越受到公众的关注。重金属元素通过各种途径进入土壤,以致在土壤中积累而造成污染[1]。土壤中的重金属可通过动植物进而迁移到人体内,对人体健康造成严重危害[2],因而重金属已被很多国家列为优先控制污染物[3-4]。铅是土壤重金属污染中常见的污染源,其来源广泛,长期积累对动植物及人类的影响较大[5]。我国对土壤污染的质量标准主要有GB 15618-2018、GB36600-2018,2个标准都对铅的浓度进行了限定[6-7]。
目前,我国对土壤样品常用的消解方法有电热板湿法消解法、王水提取法、微波消解法等;消解体系常用HCl- HN03-HF-HCl04、HN03-HF-HC104、HN03-HF-H2O2、王水等[8-12]。这些消解方法大部分都存在较长的赶酸时间且用酸量较大的问题。为此,本研究分别采用HCl-HN03-HF石墨消解仪进行半密闭回流快速消解和hcl-hno3-hf-hclo4全消解法表明,对土壤进行消解,用石墨炉原子吸收法测定土壤中铅,以期为土壤中铅含量的测定提供一种简单快速的分析方法。
1 主要仪器与试剂
1.1 仪器设备 (1)美国PE:AAS-900Z石墨炉原子吸收分光光度计;(2)瑞士梅特勒-托利万分之一电子天平;(3)北京动迈世纪GS-24消解赶酸仪。
1.2 主要试剂 铅标准溶液:100mg/L国家有色金属及电子材料分析测试中心;国家土壤标准物质GBW07430(GSS-16)地球物理地球化学勘查研究所(IGGE);硝酸钯溶液:Pd18.09%wt,阿拉丁试剂有限公司;硝酸(HN03):p1.42g/mL,优级纯,国药集团化学试剂有限公司;氢氟酸(HF):p1.15g/mL,優级纯,国药集团化学试剂有限公司;浓盐酸(HCl):p1.18g/mL,优级纯,国药集团化学试剂有限公司;高氯酸(HClO4): pl.76g/mL,优级纯,天津政成化学制品有限公司;试验用水均为超纯水,电阻率为18.2MH*cm 以上。
2 试验方法
2.1 消解方法
2.1.1 HC1-HN03-HF快速消解法 称取0.2g左右土壤样品(精确至O.OOO1g),于50mL带盖塑料离心管(PP材料)中,用适量水湿润,加1.OmL HN03+1.0mL HCl +2.0mL-HF,加盖(盖子不可旋紧),在120℃石墨消解仪上加热,中途可拿起离心管轻摇几下离心管使反应更充分,消解60min,取下稍冷,用去离子水定容至50mL,摇匀,3000r/min离心10min或静置过夜待测。
2.1.2 HCl-HN03-HF-HCl04全消解法称取0.2g 左右土壤样品(精确至O.OOO1g),于50mL聚四氟乙烯消解罐中(消解罐于50%HN03中浸泡过夜后用超纯水冲洗干净除干后备用)。用少量水润湿后加入5mLHCl,于通风橱内的石墨消解仪上120℃加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩3mL取下稍冷。加入5mL HN03、5mLHF、3mLHCl04,加盖160℃加热1h。开盖,180℃继续加热,并经常摇动消解罐,当白烟冒尽且内容物呈粘稠状时,取下稍冷,加入1mL HN03温热溶解可溶性残渣,冷却后全量转移至500mL容量瓶,用实验用水定容至标线,摇匀,待测。
2.2 仪器参数 工作条件波长283.3,光谱通带0.7nm,灯电流10mA,载气为高纯氩气,纵向交流zeeman效应背景校正。石墨炉升温程序如表1所示。
2.3 样品测定
2.3.1 快速消解法测定 将铅国家标准溶液(100mg/L)用1%硝酸逐步稀释成50μg/L,再由仪器自动稀释成0μg/、12.5μg/L、25μg/L、37.5μg/L的标准系列溶液,选择标准加入法,按仪器工作条件进行测定,制作标准曲线。然后取消解后上清液稀释10倍后上机测定。进样体积为16μL+硝酸钯(Pd:90μg/L)基体改进剂5μL+超纯水16μL。
2.3.2 全消解法测定 将铅国家标准溶液(100mg/L)用1%硝酸逐步稀释成50μg/L,再由仪器自动稀释成0μg/L、10μg/L、20μg/L、30μg/L、40μg/L、50|μg/L的标准系列溶液,选择外标法,按仪器工作条件进行测定,制作标准曲线。然后取消解后溶液上机测定。进样体积为20μL+硝酸钯(Pd:90μg/L)基体改进剂5μL+超纯水2μL。
3 结果与分析
分别用快速消解和全消解的标准土壤GSS-16以及实际土样中的铅进行分析GSS-16的保证值为(61±2) mg/kg,结果如表2所示。由表2可知,快速消解和全消解的6个平行样的值都在保证值内,符合准确度要求。全消解的GSS-16和实际土样6个平行样的相对标准偏差分别为0.28%、1.27%。快速消解的GSS-16和实际土样6个平行样的相对标准偏差分别为1.33%、2.55%;快速消解的精密度略低于全消解,但完全满足GB/T17114-1997的要求。
4 结论与讨论
土壤消解的好坏直接决定了结果准确与否,同时消解的过程也是最费时费力的,因此,如何选择一个合适的消解方法是非常关键的。传统的全消解是对样品进行彻底的消解,打开土壤中的所有晶格,使待测元素形成可溶性的离子状态而全部进入试液[13]。但这就使得在消解的过程中所需要的酸量较大,消解时间较长,而且由于消解罐的重复使用,极易引起铅元素的残留问题。半密闭回流快速消解,利用混合酸加热回流打开土壤样品的矿物晶格,溶出待测元素,只要待测元素已溶出就达到了消解目的[14]。与全消解方法相比,消解时间大大缩短、消解所用的酸量也大为减少。并且由于消解所用的塑料离心管是一次性的,所以很好地解决了铅元素残留问题。消解管不用浸泡清洗,大大减少了HNO3的使用量,减轻了实验人员的工作量,提高了工作效率。
本试验采用全消解和半密闭回流快速消解对土壤样品进行消解,以硝酸钯为基体改进剂,优化仪器条件对土壤样品进行铅含量测定。结果表明,快速消解准确度、精密度都能满足测定要求,适合于日常土壤样品中铅含量的测定,特别是对于量大、时间要求紧的样品,能够快速完成样品的分析。
参考文献
[1]张芹芹.石墨消解仪低温快速消解法测定土壤中的铅、镉元素含量[J].云南化工,2018,45( 10) : 130-131.
[2]魏复盛.土壤环境监测分析方法[M].北京:中国环境出版集团,2019.
[3]Moller A, Muller H W, Abdullah A,et al.UrhansoilpollutioninDa-mascus, Syria : Concentrations andpatterns of heavy metals in thesoils of the DamascusGhouta[J].Geoderma,2005,124(2) :63-71.
[4]Wang Yuanpeng,Shi Jiyan,Wang Hui,et al.Theinfluence of soilheavy metals pollution on soil microhiabiomass, enzyme activity,and community compositionnear a copper smelter [J].Ecotoxicolo-gy ancIEnvironmental Safety, 2007,67(1) : 75-81.
[5]王麗华,唐容,刘尉.土壤中铅污染及其植物修复技术综述[J].南方农业,2017,11 (22): 105-107.
[6]生态环境部,国家市场管理总局.GB 15618-2018 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)[S].2018.
[7]生态环境部,国家市场管理总局.GB 36600-2018土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)[S].2018.
[8]国家环境保护局.GB/T 17141—1997 土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法[S].1997.
[9]环境保护部.HJ 803-2016土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法[S] .2016.
[10] 环境保护部.Hj 832-2017 土壤和沉积物金属元素总量的消解微波消解法[S].2017.
[11]龙加洪,谭菊,吴银菊,等.土壤重金属含量测定不同消解方法比较研究[J].中国环境监测,2013,29(2):123-126.
[12]Silva Yj , Nascimento CW,Biondi CM.Comparison of USEPA di-gestion methods to heavy metals in soils samples [J]. EnvironMonit Assess,2014,186:47-53.
[13]字润祥,刘云,董文怡.回流在土壤样品前处理过程中的应用[J].环境科学导刊,2016,35(4): 111-114.
[14] 朱文进.快速消解-石墨炉原子吸收法测定土壤中镉[J].中国卫生检验杂志,2017,27 (6): 789-791. (责编:张宏民)
基金项目:安徽省科技重大专项项目(17030801028);合肥市借转补项目(J2018G26)。
作者简介:姜传军(1990-),男,安徽怀宁人,助理工程师,从事环境监测工作。 收稿日期:2020-06-30