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微波消解法测定土壤重金属元素方法研究

更新时间:2009-03-28

随着工业的发展,农业的重金属污染,已成为严重的生态问题。国家2016年颁布了 “土十条”,加大力度对于土壤环境进行普查,为下一步的防控工作提供支持。

目前,土壤样品前处理的方法,按消解体系有混合酸湿法消解,有硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法、王水消解法、硝酸-氢氟酸-双氧水,按所用仪器设备有微波消解法、电热板消解法、石墨消解法等[1-3]。重金属元素的测定方法有分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子质谱法。本文采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中的铜、锌、铬元素,对仪器工作条件和酸消解体系的选择,以及光谱干扰和基体干扰等条件进行了研究[4-6]

1 实 验

1.1 主要仪器和试剂

ICAP-Duo-6300电感耦合等离子体发射光谱仪,美国赛默飞世尔科技有限公司;CPA224S型分析天平,德国赛多利斯科学仪器有限公司;ETHOS UP微波消解仪,意大利迈尔斯通有限公司;VB15型石墨消解仪,莱伯泰科有限公司。

亲爱的炳发哥哥:你来的几次信我都收到了。我身体很好,在金府上住得也很安适,不必挂念。倒是我在北京很挂念你,因为上海那个地方,太繁华了,像你这样的老实人,是容易花那无谓的银钱的。不大老实的朋友,我望你少和他们往来。

硝酸(优级纯),广州化学试剂厂;盐酸、氢氟酸、高氯酸(优级纯),西陇化工股份有限公司;多种元素混合标准溶液(100 mg/L),国家有色金属及电子材料分析测试中心;土壤成分分析标准物质(GSS-17,GSS-27),中国地质科学地球物理地球化学勘察研究所;土壤样品,取自广东省肇庆市的菜园土。

1.2 仪器工作条件

(1)水基淬火剂淬火异常现象可能是由于淬火冷却介质老化和浓度改变引起的,因此应该及时检测浓度变化并做出调整。

1.3 实验方法

 

表1 微波消解程序Table 1 The procedure of microwave digestion

  

11800 5 120 1 2 1800 3 150 5 3 1800 4 180 10 4 1800 6 210 30

试验结果表明:不同消解体系消解样品后,测定结果存在一定差异性,①体系消解能够使土壤样品完全消解,测定结果满足标准物质要求;②体系消解后测定的结果,个别结果满足要求,其余结果低于保证值,消解不够完全,不能满足方法要求。因此,选用8 mL硝酸+2 mL氢氟酸+2 mL高氯酸为本试验消解体系,能有效破除土壤晶格,使得消解过程更为彻底,测定结果更加准确。

亳文化译介的目的是让亳州走向世界,让世人了解亳州,展示弘扬亳州独具特色的地域文化,加深亳州国际化和对外开放的力度。从文化的国际传播角度进行亳文化的译介,主要探讨亳文化的译介主体、译介受众、译介策略。

2 结果与讨论

2.1 酸消解体系的选择

参考标准方法及仪器厂家推荐谱线进行测定分析,根据图谱、曲线线性、质控结果,选出最优的分析谱线。如表3所示,选用的谱线校准曲线相关线性吸收都在0.999以上,为本

本试验考察了硝酸-氢氟酸-高氯酸和王水体系对土壤前处理结果的影响,分别是①8 mL硝酸+2 mL氢氟酸+2 mL高氯酸;②10 mL王水(具体见表2)。

 

表2 不同消解体系的测定结果Table 2 The determinations of different digestion systems

  

注:①为硝酸+氢氟酸+高氯酸消解体系;②为王水+高氯酸。

 

① GSS-17 12.2 13.1 12.8 12.7 12.6±0.6 27.5 29.8 28.1 28.5 29±2 22.8 26.7 24.1 24.5 25±5 GSS-27 54.8 53.0 52.4 53.4 54±2 125.8 123.2 127.5 125.5 127±4 90.6 94.7 92.1 92.5 92±4② GSS-17 9.4 9.0 8.6 9.0 12.6±0.6 20.8 20.2 19.8 20.3 29±2 20.1 19.5 22.9 20.8 25±5 GSS-27 45.8 45.9 44.5 45.4 54±2 101.9 101.3 99.3 100.8 127±4 75.1 75.0 73.8 74.6 92±4

称取土壤样品0.3000±0.0020 g与聚四氟乙烯内衬管中,加少许水润湿后,加入土壤酸消解体系,待土壤样品与酸充分混合均匀后,加盖密封于消解罐中,置于微波消解仪样品转盘上,按照表1中的消解程序进行消解。消解完成并自然冷却后,把内衬管从消解罐中取出,放入赶酸仪于160℃赶酸2 h,冷却后用去离子水转移定容至50 mL。在选定的仪器工作条件下,用ICP-AES测定元素浓度。

2.2 光谱干扰的去除

试验测定的最适合谱线。

由于土壤中成分复杂,必须用到多种无机酸进行联合消解,破坏土壤晶格,使其含有的金属元素溶出,进而适于仪器的分析。常用的酸有硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸,盐酸、硝酸具有强酸性,硝酸、高氯酸具有强氧化性,氢氟酸可以有效破坏矿物晶格。

由于ICP-AES可以一次同时测定多种元素,不同元素间的谱线会存在光谱干扰。通过比较同一元素不同谱线的强度、峰形和其他元素干扰等因素,选择强度大、峰型好和干扰小的谱线为分析线。

RF功率:1150 W;雾化器流量:0.70 L/min;辅助气流量:0.5 L/min;冲洗泵速:100 rpm;分析泵速:50 r/min;泵延时间:5 s;观测方向:水平观测。

2.3 基体干扰的去除

本试验对传统的标准加入法进行了改进,将所有待测的消解溶液取一定体积混匀后作为配置工作曲线基体使用,加入一定量标准溶液,以质量浓度为横坐标,仪器测定信号值为纵坐标获得标准曲线。由于标准曲线在X轴有一定截距,将曲线平移至坐标轴原点,就扣除了基体部分数值,从而消除了基体干扰(具体见表3)。

土壤中成分复杂,消解液中基体物质对测定结果有一定的干扰。普通的外标法曲线中,配置曲线的标准物质介质为水,无法较好地与土壤样品进行匹配,使得测定结果中基体干扰测定结果的准确度。标准加入法作为一种以土壤样品作为介质,加入不同浓度的标准物质配置浓度梯度曲线进行分析的方法,较好的解决了基体干扰。

 

表3 各元素的分析谱线和线性回归方程Table 3 Analysis spectral lines and regression equation of each elements

  

Cu 324.7,327.3 324.7 Y=1591X 0.9999 0.0011 Zn 213.8,228.3 213.8 Y=1575X 0.9998 0.0008 Cr 283.5,357.8 283.5 Y=1368X 0.9999 0.0018

2.4 方法检出限

按照建立的试验方法,对样品空白溶液连续进行11次,取3倍标准偏差除以曲线斜率得到各测定元素的检出限(见表3)。

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2.5 方法准确度、精密度

将菜园土按照建立的消解体系,5份平行样消解处理后,测定样品中的铜、锌、铬元素,并计算相对标准偏差。根据测定的浓度值,加入标准物质50 mg/kg,测定并计算加标回收率(见表4)。

2.2 两组患者治疗前后焦虑-抑郁状况 未治疗时,在SAS、SDS两者分值上,两组差异无统计学意义(P>0.05)。经过治疗,两组的SAS及SDS均较治疗前SAS及SDS得分差异,观察组分值下降幅度明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

 

表4 方法准确度与精密度Table 4 The accuracy and precision of the method

  

元素 测定值/(mg/kg) 平均值/(mg/kg)相对标准偏差/% 回收率/%Cu 30.6 30.9 31.4 31.8 30.3 31.2 1.94 93.2~102.6 Zn 58.1 55.7 54.6 56.3 55.8 55.6 2.30 94.3~104.1 Cr 71.4 70.8 71.9 72.3 70.3 71.5 1.13 99.1~101.8

3 结 论

本试验采用全封闭式微波消解法对土壤样品进行处理,通过对不同消解体系的试验,选取8 mL硝酸+2 mL氢氟酸+2 mL高氯酸为理想消解体系。在选定的仪器工作条件下,选择最佳特征谱线分析样品,配合标准加入法排除样品的基体干扰,对土壤样品中的铜、锌、铬进行分析,精密度为1.13% ~2.30%,加标回收率为93.2%~104.1%,使用的标准物质也在范围内,分析结果准确可靠。该法适合批量土壤样品的处理,同时快速测定多种金属元素。

参考文献

[1] 高利娟,刘善江,孙钦平,等.土壤样品重金属统一消解法的探讨[J].安徽农业科学,2010,38(36):20693-20695.

[2] 张芙蕖,蒋晶晶.三种土壤消解方法的对比研究[J].环境科学与管理,208,33(3):132-134.

[3] 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(1):123-126.

[4] 孙晓慧,李章,刘希良.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定土壤和水系沉积物中15种组分[J].冶金分析,2014,34(11):56-59.

[5] 王晓雁,刘隆,李慧慧.微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定土壤中的几种重金属[J].绿色科技,2015,8:189-192.

[6] 杨洋,赵晶,林武,等.微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中微量重金属[J].四川环境,2017,36(5):119-122.

 
黄鹏
《广州化工》 2018年第09期
《广州化工》2018年第09期文献

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