石墨炉原子吸收法测定土壤中的种金属元素

母 章，郑 鑫

（新疆地矿局物化探大队，新疆 昌吉 831100）

在分析测定土壤重金属含量过程当中，如何科学合理的做好样品前处理工作，并有效消除分析过程当中的干扰因素，对于分析结果有着十分重要的影响，在对样品开展前处理过程当中，过去常常应用电热板消解法进行消解，然而这种方法加热过程当中属于敞开式间接加热，有着很长的消解周期，而且需要大量的能量损耗，在实际应用方面量也非常大，另外，造成待测元素出现污染或者损失情况，影响分析测试工作的顺利开展，降低测定结果的精准性。而样品消解过程当中，运用密闭微波消解技术，上述问题能够得到更好的解决，由于微波辐射产生的内加热以及吸收极化作用，可以产生非常大的压力和温度，可以大大加快消解速度，控制和减少试剂应用量，同时，样品消解过程当中是处于密闭的消解罐中进行消解，这也大幅减少了测定样品元素遭受污染或者损失的情况发生。在土壤元素分析测定过程当中，密闭微波消解法有着非常多的应用报道，具体应用过程当中，都存在样品消解完成之后再进行赶酸、定容与测定。如史啸勇等在测定土壤当中Cu、Zn、Pb、Cd等元素过程当中，对比分析赶酸和不赶酸的结果，通过相应的试验认为，在测定土壤金属元素过程当中，样品消解后，不进行赶酸，造成的结果偏低。EPA3052方法应用过程当中也建议进行赶酸。

下文结合实践主要对测定土壤当中金属元素时，运用微波消解土壤样品而不进行赶酸直接开展土壤样品金属元素测定方法进行探讨，通过试验发现这一方法，在结果分析方面效果较好，取得可靠的结果，具有很好的重复性，对于土壤样品金属元素例行分析和研究具有重要的参考作用。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

选用意大利Milestone公司生产的微波消解炉(ETHOS MPR-600型) 与北京东西电子技术研究所生产的原子吸收分光光度计(AA7003型)。采用的元素标准物质均属于国家标准溶液，为1000ug／mL浓度范围，HF以及HNO3均为优级纯；超纯水是是试验用水为18Mn·cm以上的电阻率。

1.2 实验方法

（1）微波消解法。将0.2g土壤样品利用电子天平精确称取（称取0.3gESS系列样品），在消解罐中放置，将HNO3与LHF分别运用移液枪进行9ml于4ml移取，加入其中均匀的进行振摇，盖上盖子进行密封，在微波炉当中放置，于5.5min之内将温度上升到185℃，并持续进行10min，之后进行通风，使样品不断冷却达到使温水瓶，利用聚乙烯容量瓶（50ml）进行盛取，定容时运用2%HNO3来完成，达到相应刻度，之后进行测定。

（2）仪器分析条件。与国家有关标准和仪器说明书充分结合开展元素仪器分析。测定Pb（高含量）（Gss-5，Gss-6）过程当中，运用火焰法，获得的结果更加的精准。测定Ni和Cr在土壤当中含量时，未根据国家有关标准当中火焰法的应用进行测定，而是运用石墨炉法对稀释后的样品进行测定。

2 结果与讨论

样品进行微波消解过程当中，主要通过EPA3052方法来完成，在酸量方面应用分别为LHF（4ml）、HNO3（9ml），酸量应用较少，消解过程当中运用的时间约为15.5min，时间相对较短，因此在对土壤样品当中5种金属元素进行测定过程当中，基本符合保证值，所以进一步优化消解方法没有较大的意义。

2.1 方法的可行性

在土壤样品金属元素测定过程当中，选择原子吸收分光光度计（AA7003型），根据试验方法对土壤样品当中（GSS-5，GSS-6，ESS-1，ESS-3，ESS-4）标准物质开展测定工作，通过实验研究获得的结果参见表1。

表1 六种金属元素在土壤样品当中测定结果（n＝41（pg／g）

通过上表不难发现，Ni在GSS-6与ESS-3内以及Cd在ESS-1内稍高于保证值之外，在测定其他元素结果方面，均分布在保证值范围之中，测定不同的元素过程当中RSD标准偏差在6.5%以下，证实这一方法具有很好的可靠性。

2.2 容器材质的影响

为了验证各种材质容器在测定土壤样品过程当中，给结果造成的影响，如聚乙烯材质和玻璃材质。运用玻璃容器对六种元素在GSS-5中的含量，结果参见表2。

表2 玻璃容量瓶对测定结果的影响（Ⅱ＝4）

通过表中不难发现，土壤，金属元素运用玻璃容器进行分析过程当中，因没有全面消除样品消解过程当中应用的氢氟酸，引发一些元素在测定过程当中出现较高的空白值，这一致于文献2中的相关报道。特别是在测定Zn元素过程当中，空白溶液达到了1以上的吸光度，同时均高于试样溶液，这是因Zn元素在玻璃在玻璃当中具有较高含量所导致。氢氟酸在空白溶液内和试样浓度相比，相对较高。（HF在试样当中被Si02等造成一定消耗），氢氟酸和玻璃在反应速度上，和氢氟酸浓度有着非常紧密的关联性，进而引发空白溶液相较于试样有着更高的吸光度，但在测定结果方面相对较低。一些元素在试样当中具有较高的测定浓度，主要是因为增加的干扰元素浓度所导致。如果进行试验时，容量瓶运用聚乙烯材质，运用火焰法过程当中空白溶液有着较小的吸光度，不需要进行计入。试验过程当中应当注意，样品通过微波消解，试液转移过程当中，不可运用玻璃材质的胶头滴管，这样会引发空白值误差，特别是影响Zn元素。

2.3 Cr和Ni的测定

在测定Cr与Ni过程当中，为了对二者测定结果进行对比，运用石墨炉法以及火焰法开展相应的测定工作，具体结果参见表3。通过表中不难发现，土壤当中Cr与Ni元素运用火焰法进行测定时，相较于保证值，测定结果都明显较低。而测定这些元素时运用石墨炉法，测定结果都较为正确，这和火焰法应用过程当中，对样品消解后剩余酸的赶去和将一些挥发物质赶去有着很大的关联性，所以产生的干扰也较大。而样品测试过程当中运用石墨炉法。由于试样经过消解，分别进行了50、10倍稀释，使基体效应大幅降低。

表3 试样当中Cr和Ni元素运用火焰法与石墨炉法测定结果对比（n＝4）

为了提高实验质量，在试验过程当中应当运用相应的控制手段：玻璃器皿；在分析样品重金属过程当中，玻璃器皿必须要干净无污染，这是实施石墨炉原子吸收法测定的重要基础，在处理样品以及定容，上机检测等各个方面，玻璃器皿必须要根据国家有关标准要求科学应用，玻璃器皿需要经24小时（1+4）硝酸浸泡，同时清洗过程当中运用去离子水冲洗干净并烘干。试验操作过程当中，倘若玻璃器皿出现污染，会对试验结果造成巨大影响，玻璃器皿浸泡用的硝酸也应当及时的进行更换。无机酸；硝酸以及盐酸是石墨炉原子吸收法应用过程当中常用的溶剂品种，倘若有金属杂质，微量的存在于无机酸当中，会对微量金属杂质造成很大影响，会对测试结果空白值造成不良影响。所以在进行试验时，应当运用高纯度酸，来控制和减少各类杂质产生的影响。另外在对各种元素进行测定过程当中，在酸醇度方面，国家也有着相关要求，通常运用优级纯无机酸。倘若无机酸溶剂出现偏高的空白值，再将石墨管以及玻璃器皿污染因素排除之后，应当利用具有更高纯度的无机酸来使容器空白值有效减少。石墨管；是石墨炉原子吸收法应用过程当中主要的耗材，普通石墨炉管灵敏度高而且具有很高的精密度，能够更好的承受低温原子化温度。而对于高温原子化温度承受方面，热解石墨管具有更高的承受力，然而在精密度，灵敏度方面相对较低。所以具体应用过程当中可结合测定元素的不同，对于石墨管合理的进行选择。进样针；在石墨炉原子吸收法应用过程当中，外界环境会影响进样器，所以在进行试验之前，每次都需要对进样器稳定性进行检查，观察什么管中能否插入进样针，插入深度是否合适，如果深度太深，排液过程当中会引发测定液体飞溅，损失一定的样品。倘若太浅，进样针管壁达不到较高的干净度，在水张力因素影响下，有水膜形成于石墨管洞口，引发污染。所以在对石墨管以及石墨管位置每次进行更换或者调整时，都需要合理的调节进样针，确保其质量水平。仪器平行性；调试仪器之后，对相同样品反复的进样，根据相应的测试数据来对仪器整体平行性。进行计算，针对相同样品可以持续性的进行数次进针，对RSD值进行计算，倘若RSD值在5%以下，提示仪器具有很好的平行性，便可开展相应实验。升温程序；对土壤样品金属元素测定过程当中运用石墨炉原子吸收法，在实践过程当中对最佳的升温程序进行摸索，直接影响检测分析工作的高效开展。

2.4 Pb和cd的测定

在对土壤样品当中Pb和cd进行测定时，对基体改进剂在测定结果影响方面进行了对比研究，通过测定获得表4相关对比结果。

表4 Pb和cd元素在土壤样品测定过程当中基体改进剂对测定结果的影响

通过表中不能发现，除其改进剂对于ESS-3内Cd有较大影响外，剩下的土壤样品没有出现较大的影响，在分析实际样品过程当中，应当将机体改进剂适当加入其中，或者对比分析没有运用改进剂的测定结果，控制和减少各类误差的发生。

3 结论

①运用该方法对土壤样品当中Cu、Zn、Pb、cd、c r与Ni等元素进行测定，所有样品测定结果均符合保证值，在RsD标准偏差方面，测定各个元素均在6.5%以下，该方法非常的可靠。②适应工作开展过程当中，为了控制样品消解之后，剩余HF结果造成的影响，选择聚乙烯容量瓶避免了干扰的存在。③在测定cr以及Ni过程当中，样品经过稀释，并通过石墨炉法进行测定，结果更加准确。④在测定土壤样品金属元素过程当中，运用基体改进剂，除对ESS-3中的Cd造成一定影响外，其他的元素测定均没有出现影响。