石墨消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中铜、锌、镍、铬

石墨消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中铜、锌、镍、铬任兰;胡晓乐;吴丽娟【摘要】建立石墨消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中铜、锌、镍、铬4种重金属的含量.采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸作为消解体系对样品进行消解,铜、锌、镍以1%硝酸定容,铬以3%盐酸定容,采用火焰原子吸收光谱仪进行测定.铜、锌、镍、铬的质量浓度在0.00~1.00 mg/L范围内与吸光度均呈良好的线性关系,相关系数为0.9994~0.9995,方法检出限为0.7~1.5 μg/g.测定结果的相对标准偏差为1.8%~3.4%(n=6),样品加标回收率为92.0%~105%.土壤和沉积物标准样品的测定值均在标准值可接受范围内.该方法操作简单、快速,结果准确、可靠,适用于土壤和沉积物样品中铜、锌、镍、铬等金属元素的测定.%A method for the determination of 4 heavy metals of copper(Cu), zinc(Zn), nickel(Ni) and chromium(Cr) in soil and sediment by graphite digestion-flame atomic absorption spectrometry was established. The samples were digested by hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid, then diluted to constant volume by 1% nitric acid solution for Cu, Zn, Ni determination and by 3% hydrochloric acid for Cr determination. The mass concentration of Cu, Zn, Ni and Cr had good linear relationships with the absorbance in the range of 0.00-1.00 mg/L with the correlation coefficient of 0.999 4-0.999 5, and the detection limits were 0.7-1.5 μg/g. The relative standard deviation of the results was 1.8%-3.4% (n=6), and the sample recoveries were 92.0%-105%. The measurements of soil and sediment standard samples were within the uncertainty of certified values. Themethod is simple, fast, accurate and reliable. It is suitable for the determination of Cu, Zn, Ni, Cr and other metallic elements in soil and sediment samples.【期刊名称】《化学分析计量》【年(卷),期】2018(027)002【总页数】4页(P14-17)【关键词】石墨消解;火焰原子吸收法;土壤;沉积物;铜;锌;镍;铬【作者】任兰;胡晓乐;吴丽娟【作者单位】南京市环境监测中心站,南京 210013;南京市环境监测中心站,南京210013;南京市环境监测中心站,南京 210013【正文语种】中文【中图分类】O657.3土壤重金属污染是全球主要环境危害之一，特别是铜、锌、镍、汞等金属，容易在土壤中积累，极有可能通过农作物进入人类食物链。

土壤污染具有隐蔽性、滞后性、累积性、不均匀性以及难可逆性。

2016年5月底国务院正式发布《土壤污染防治行动计划》“土十条”，土壤重金属污染物的检测分析越来越重要，合理、科学的检测技术可真实反映土壤重金属的污染状况，为治理土壤重金属污染提供重要的技术支持。

国内有关土壤中铜、锌、镍、铬全量测定的国标方法有《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》［1］、《土壤质量镍的测定火焰原子吸收分光光度法》［2］、《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》［3］，标准中的消解方法有电热板消解法和微波消解法，电热板消解法耗酸量大、消解时间长［4］，微波消解法完成微波程序后需要在电热板上进一步赶酸，批处理样品量少。

石墨消解仪作为无机样品前处理设备，采用湿法消解原理，可将复杂的实验步骤程序化［5］，具有加热面积大，可同时加热多个样品，效率高，控温精确，加热时间自由设置等优点，近年来主要用于食品、生物样品、污水处理、土壤环保、农产品检测等行业［6–10］。

笔者采用石墨消解法，采用盐酸–硝酸–氢氟酸–高氯酸体系消解土壤和沉积物，火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中的铜、锌、镍和铬。

与电热板消解法相比，该法减少了加酸量，缩短了消解时间；与微波消解法相比，该法操作简便，增加了批处理样品量，测定结果准确、可靠。

1 实验部分1.1 主要仪器与试剂火焰原子吸收光谱仪：AA 240FS型，氘灯扣背景，美国安捷伦科技公司；铜空心阴极灯、锌空心阴极灯、镍空心阴极灯、铬空心阴极灯：美国安捷伦科技公司；智能石墨消解仪：SC191型，美国Environmental Express公司；乙炔气：含量不低于99.5%，南京天泽气体有限责任公司；标准储备溶液：环境保护部标准样品研究所，参数见表1；表1 标准储备液参数元素质量浓度/(mg·L–1)相对不确定度/% 介质编号Cu 500 1 1% H2SO4 GSB 05–1117–2000 Zn 1 000 1 1% HCl GSB 07–1259–2000 Ni 500 1 1% HNO3 GSB 07–1260–2000 Cr 500 1 纯水 GSB 07–1284–2000土壤、沉积物标准样品：编号分别为GSS–12(GBW 07426)、GSS–23(GBW 07452)，地球物理地球化学勘探研究所；盐酸、硝酸、氢氟酸：优级纯，苏州晶瑞化学股份有限公司；高氯酸：优级纯，国药集团化学试剂有限公司；氯化铵：优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司；实验用水为二次去离子水。

1.2 样品处理称取0.2 g(精确至0.1 mg)样品置于聚四氟消解管中，用少量水润湿，加入5 mL盐酸，于100℃下消解60 min，再加入5 mL硝酸、5 mL氢氟酸和1 mL高氯酸，加盖，于120℃下消解180 min，开盖，再于160℃下消解120 min，最后温度提高至180℃赶酸，当加热至冒浓厚高氯酸白烟时，加盖，待消解管壁上的黑色有机物消失后，开盖，驱赶白烟并蒸至内容物呈不流动状态的液珠状。

用1%硝酸温热溶解可溶性残渣，转移至25 mL容量瓶中，并定容至标线，摇匀。

测定铬消解液转移、定容按照标准方法［3］，定容体积为25 mL。

1.3 仪器工作条件仪器工作条件见表2。

表2 仪器工作条件元素灯电流/mA 波长/nm 通带宽度/nm 火焰性质铜 5.0 324.7 0.5 贫燃性锌5.0 213.0 1.0 贫燃性镍 4.0 232.0 0.2 贫燃性铬9.0 357.9 0.2 富燃性1.4 溶液的配制按照标准方法［1–3］配制各元素的系列标准工作溶液。

铜、锌、镍、铬标准中间使用液：用1%硝酸溶液分别将铜、锌、镍标准储备溶液稀释成为10.0 mg/L的铜、锌、镍标准中间使用液；用水将铬标准储备溶液稀释成为10.0 mg/L的铬标准中间使用液。

铜、锌、镍、铬系列标准工作溶液：分别移取铜、锌、镍标准中间使用液 0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mL于7只100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容至标线，配制成铜、锌、镍的质量浓度分别均为0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mg/L 的系列标准工作溶液；移取铬标准中间使用液0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mL 于 100 mL 容量瓶中，加入10 mL 10%氯化铵溶液，用3%盐酸溶液定容至标线，配制成铬的质量浓度依次为0.00，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mg/L 的系列标准工作溶液。

1.5 标准工作曲线绘制在1.2仪器工作条件下，分别对铜、锌、镍、铬系列标准工作溶液进行测定，以吸光度(y)为纵坐标，铜、锌、镍、铬的质量浓度(x)为横坐标绘制标准工作曲线。

2 结果与讨论2.1 消解体系的选择土壤和沉积物消解体系的选择对各元素的测定起着关键作用，而酸的用量对测定结果有着重要影响。

酸用量过多，则赶酸时间增长，易造成酸浪费和环境污染；酸用量过少，导致消解不完全，造成分析结果不准确［11］。

石墨消解仪具有全自动加酸和振荡功能，但在具体操作中发现，如果按照全自动消解程序进行样品消解，有些沉积物样品的消解不完全，易造成结果数值偏低；若消解过程无加盖消解，则用酸量较大［12–13］，结合石墨消解的升温程序和人工操作，在同一样品用量条件下，通过改变酸用量、消解温度和消解时间，采用同一酸体系对土壤和沉积物样品进行消解比对。

实验选择5 mL HNO3+5 mL HNO3 +5 mL HF+1 mL HClO4组合作为消解体系，消解时间大约为1 d，比传统电热板消解法节约了消解时间和试剂用量。

2.2 共存离子干扰铜和锌在空气–乙炔火焰中的化学干扰较少，一般共存阴离子达1 000 mg/L对铜、锌没有影响；原子吸收光谱法测定镍受到共存元素的化学干扰较少，基体盐类的分子吸收可用氘灯或塞曼效应背景校正器扣除，镍232.0 nm附近有光谱干扰，选择尽可能窄的光谱通带；火焰原子吸收光谱法测定铬，共存元素的干扰受火焰状态和观察高度的影响较大，铝、镁等元素易产生干扰，加入氯化铵可消除其干扰［14］。

2.3 线性方程与检出限按照1.5方法绘制标准工作曲线。

根据HJ 168–2010规定［15］，重复进行 7次空白试验，按照MDL=t(n–1，0.99)S 分别计算铜、锌、镍、铬 4 种元素的检出限。

铜、锌、镍、铬的线性范围、线性方程、相关系数及检出限见表3。

由表3可知，各元素的质量浓度在0.00～1.00 mg/L范围内与吸光度具有良好线性关系，相关系数为0.999 4～0.999 5，方法检出限为0.7～1.5 μg/g，表明该方法线性范围较宽，检测灵敏度较高，满足相关规定的要求。