微波消解-原子荧光光谱法测定土壤中痕量砷和汞

第24卷,第3期光　谱　实　验　室V ol.24,N o.3 2007年5月Ch inese J ou rnal of S p ectroscop y L aboratory M arch,2007

微波消解-原子荧光光谱法测定

土壤中痕量砷和汞

王素燕①ab　陈学泽c　陈韵b　曾雪峰a

a(中南林业科技大学研究生院　湖南省株洲市　412006)

b(韶关学院英东生物工程学院实验中心　广东省韶关市　512005)

c(中南林业科技大学理学院　湖南省株洲市　412006)

摘　要　采用微波消解处理样品,以原子荧光光谱法测定土壤中痕量元素砷和汞,同时对试验的影响因素进行了探讨。该方法简单、快速、灵敏度高、准确性好,砷和汞的回收率在91.00%—104.18%,相对标准偏差小于3.44%。

关键词　微波消解,原子荧光光谱法,砷,汞。

中图分类号:O657.31 文献标识码:B 文章编号:100428138(2007)0320406204

1　前言

近年来,全球土壤重金属污染日趋严重。世界范围内每年土壤中被输入大量的有害金属[1]。农作物生存环境之一的土壤受污染后,就有可能导致农作物体内有害物质(特别是重金属)的积累,从而进入人或动物的食物链,最终对人类健康构成极大的威胁[2]。砷和汞在历年的农业部耕地地力调查中,都被列为重点监督的有害元素[3]。因而,对茶园土壤中痕量砷和汞进行监测和评价,具有一定的现实意义。

本文采用微波消解样品预处理技术和原子荧光光谱法,测定了农家茶园的土壤中砷和汞的含量,预测土壤中砷和汞污染对茶树安全影响发展趋势,为该地区茶叶安全生产提供科学依据。

2　试验部分

2.1　仪器及工作条件

A FS2820双道原子荧光光谱仪(北京吉天仪器有限公司),附专属砷、汞空心阴极灯;ETHO S PC型微波消解炉(意大利M ile2Stone公司);KL Z艾柯超纯水器(成都康宁实验专用纯水设备厂)。

通过实验,选择了原子荧光光谱仪的最佳工作条件见表1,微波消解最佳工作条件见表2。

表1　原子荧光光谱仪的最佳工作条件

元素A:H g B:A s原子化器高度(mm)8

灯电流(mA)A:30B:36读数时间(s)A:10 B:15

P M T负高压(V)A:240B:400延迟时间(s)1

原子化器温度(℃)200进样体积(mL)0.5

载气流量(mL m in)A:500B:600读数方式峰面积

屏蔽气流量(mL m in)A:1000B:800检测方式校准曲线

①联系人,手机:(0)134********;E2m ail:w suyan@https://www.360docs.net/doc/1e2288311.html,

作者简介:王素燕(1978-),女,湖南省邵阳市人,实验师,在读硕士,从事食品分析及食品安全检测工作。

收稿日期:2007202205;接受日期:2007203207

表2　微波消解工作条件

连续步骤

功率(W )

时间(m in )

温度(℃)

1800101802100082003100092204

700

5

200

2.2　试剂及标准溶液

(1)50g L 硫脲溶液:称取25g 硫脲,微热溶解于500mL 去离子水中。(2)2%KHB 4溶液+0.5%KOH 溶液(砷还原剂)(3)1%KHB 4溶液+0.5%KOH 溶液(汞还原剂)(4)5%(V V )盐酸溶液(载流)。

(5)砷、汞的标准使用液:用1000m g L 标准贮备液(国家钢铁材料测试中心)逐级稀释而成。(6)盐酸、硝酸、氢氟酸及硫酸均为优级纯,30%过氧化氢、氢氧化钾、硼氢化钾、硫脲均为分析

纯,实验用水为艾柯超纯水器制备的去离子水。2.3　样品采集

在湖南省宁乡县四户农家茶园(代号为茶园A 、茶园B 、茶园C 、茶园D )内选择有代表性的点,采集0—40c m 的土壤,置于实验台上风干。在风干过程中,捡去石块、树根和草根等杂物。再用四分法逐步缩分土壤,盛于木盒中,用木锤碾碎,过2mm 筛后装于塑料瓶中备用。2.4　样品处理

称取土壤样品0.25g (精确至0.0001g ),置于微波消解罐中,加入5mL HNO 3、2mL H F 、1mL H 2O 2,加盖密封,放入微波消解炉中,按表2工作条件消解,待冷却至室温后,转移至聚四氟乙烯坩

埚中,于电热板上加热蒸至近干,以驱除H F ,加入2mL (1+5)硝酸溶液,温热溶解残渣,转移至50mL 容量瓶,用水定容,每批样品加做双份全程序空白,定容好的溶液可作为测汞的分析液。

用移液管吸取25mL 测汞的分析液于50mL 容量瓶中,加入5mL 50g L 硫脲溶液,用水定容,摇匀,此液作为测砷的分析液。2.5　标准溶液配制

汞标准溶液配制:分别移取0.1m g L 的汞标准工作液0.00、

0.50、1.00、2.00、4.00、5.00mL 于50mL 容量瓶中,用硝酸溶液(1+9)稀释至刻度,摇匀,所得校准曲线浓度为0、1、2、4、8、10ng mL 。

砷标准溶液配制:分别移取1m g L 的汞标准工作液0.00、0.10、0.40、1.00、2.00mL 于50mL 容量瓶中,再分别加入25mL 硫酸溶液(1+9)及5mL 50g L 硫脲溶液,用水定容,摇匀,所得校准曲线浓度为0、2、8、20、40ng mL 。2.6　测定

开机后设定好仪器工作条件并预热30m in ,先测量标准系列,绘制校准曲线,然后进行样品测量。

3　结果与讨论

3.1　微波消解液的选择

测定土壤中的砷和汞,消解是关键。用HNO 32HC l 2H 2O 2体系和HNO 32H F 2H 2O 2体系分别对土

7

04第2期王素燕等:微波消解2原子荧光光谱法测定土壤中痕量砷和汞

壤样品进行消解,其结果见表3。由此可见,HNO35mL、H F2mL、H2O21mL是最佳的消解液。

表3　消解液的用量比较实验

处理方法HNO3(mL)HC l(mL)H2O2(mL)H F(mL)试样分解后的现象A法2.006.001.000.00黑色混浊

B法6.002.001.000.00黄色

C法8.004.002.000.00黄色

D法5.000.002.001.00近无色

E法5.000.001.002.00无色

3.2　校准曲线和检出限

砷、汞校准曲线见表4。在实验选定的条件下,分别对试剂空白溶液和标准溶液交替测定11次,按DL=3S K(其中S为空白溶液11次测得标准偏差,K为校准曲线斜率)计算,得出汞的检出限为0.049ng mL,砷的检出限为0.012ng mL,方法的相对标准偏差分别为2.06%和1.35%。

表4　砷、汞校准曲线

元素回归方程相关系数(r)线性范围

(Λg?L-1)检出限

(ng mL)

A s y=147.46x-71.8370.99972—400.049

H g y=100.03x+5.68450.99920.1—100.012

3.3　方法的回收率和精密度

按试验方法对茶园茶园A的土壤样品进行分析并加入一定量的砷、汞标准溶液进行回收试验,回收率=(加标测定值-样品原含量) 标准加入量?100%,测定结果见表5。

表5　土壤样品中的砷、汞加标回收率(n=3)

元素次数样品原含量

(ng mL)

标准加入量

(ng mL)

加标测定值

(ng mL)

回收率(%)RS D(%)

汞11.021.001.9795.003.16 21.021.002.03101.000.09 31.021.001.9391.001.97

砷136.8150.0088.90104.181.72 236.8150.0086.1298.622.67 336.8150.0085.3397.040.85

3.4　实际样品的测定

按本方法处理的农家茶园的土壤样品,测定结果见表6。

表6　实际样品的测定

采样地点

A s

测定平均值(m g kg)RS D(%)

H g

测定平均值(m g kg)RS D(%)

茶园A14.73071.460.20401.87

茶园B15.22692.090.24572.71

茶园C13.90851.140.31351.06

茶园D17.61980.830.29663.44

4　结论

(1)表3的结果表明,HNO32HC l2H2O2体系不能将土壤消解完全,而HNO32H F2H2O2体系可将土壤消解完全,其E法处理时间短,耗用试剂少且消解较完全。

(2)土壤评价标准参考无公害茶园土壤环境质量标准值[4],砷≤40m g kg,汞≤0.30m g kg。从表6可知,本实验土壤样品中砷含量符合无公害茶园的规定,但汞的含量偏高甚至超标,因此,所选的农家茶园土壤汞污染较严重,有待进一步探究其原因以及改善其环境条件。

(3)采用微波消解对样品进行预处理,可大大缩短样品前处理时间,减少试剂用量,提高工作效

804光谱实验室第24卷

率;原子荧光光谱法具有快速、准确、灵敏度高等优点,微波消解2原子荧光光谱法对土壤中砷和汞的测定,具有很好的可行性和适用性。

参考文献

[1]王再岚,何江,刘玉虹等.鄂尔多斯地区公路两侧土壤重金属污染特征[J ].南京林业大学学报(自然科学版),2006,30(2):15—

19.

[2]魏成熙,谭丽娟,常德荣.贵阳市主要土壤重金属状况研究[J ].中国土壤与肥料,2006,(4):20—24.

[3]马名扬,张朝阳,毕鸿亮.土壤中汞和砷分析的热分解浸提前处理方法探讨[J ].光谱实验室,2005,22(4):871——875.[4]谭和平,陈能武,黄苹等.四川茶区土壤重金属背景值及其评价[J ].西南农业学报,2005,18(6):747—751.

D eter m i n a ti on of Trace Arsen i c and M ercury i n So il by M i crowave D i gesti on -A to m i c Fluorescence Spectro m etry

W AN G Su 2Yan a ,b C H EN Xue 2Ze c C H EN Yun b Z EN G Xue 2Feng

a

a (T he P ostg rad uates D ep art m ent ,Central S outh U niversity of Forestry and T echnolog y ,Z huzhou ,H unan 412006,P .R .China )

b (Y ing d ong Colleg e of B ioeng ineering ,S haog uan U niversity ,S haog uan ,Guang d ong 512005,P .R .China )

c (S chool of S ciences ,Central S outh U niversity of Forestry an

d T echnolog y ,Z huzhou ,H unan 412006,P .R .China )

Abstract T he sa mp les w ere decompo sed by m icrow ave digesti on .A n atom ic fluo rescence s pectropho tom etry for the deter m inati on of trace ele m en ts (A s and H g )in s oil w as devel oped .T he experi m ental facto rs w ere investigated .T he m ethod is si m p le ,rap id ,sensitive ,and accurate .T he recovery is in the range of 91.00%—104.18%,and the relative standard deviati on is 3.44%.

Key words M icrow ave D igesti on ,A tom ic F luo rescence Spectrom etry ,A rsen ic ,M ercury .

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04第2期王素燕等:微波消解2原子荧光光谱法测定土壤中痕量砷和汞