原子吸收分光光度法测定水中的重金属铅和镉

张 青，李业军

原子吸收分光光度法测定水中的重金属铅和镉

张 青1，李业军2,3

（1. 西部矿业股份有限公司锌业分公司,青海 湟中 811600； 2. 青海省环境地质勘查局, 青海 西宁 810007；3. 青海省环境地质重点实验室, 青海 西宁 810007）

水样采用Mg（OH）2作为共沉淀剂，预富集水中的铅和镉，建立火焰原子吸收分光光度法直接测定了水样中的铅和镉的含量。通过测定得出方法RSD为1.9%～4.1%，加标回收率为93.0%～106.5%，另外与石墨炉原子吸收分光光度法对照测定值，两种方法测定结果基本一致。方法简便、快速、实用，具有较高的准确度和精密度，结果令人满意，适用于大体积水样预处理及重金属元素的测定。

共沉淀；原子吸收分光光度法；水；铅；镉

我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量只有2 300 m3，约占世界平均水平的1/4。然而随着社会经济的飞速发展，人口急剧膨胀和生活水平的提高，城市化进程步伐不断加快，人类的生产和生活活动，将大量生活污水、工业废水和其它废弃物超标排放，引起河流、湖泊、水库等水体污染日益严重，严重威胁着人类的生存和发展，乃至社会的稳定[1]。重金属污染不同于其它类型污染，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。重金属在水中非常稳定，不易被微生物分解，可以通过食物链在生物体内逐步浓缩富集，成为持久性污染物，对人类有严重的潜在危险。重金属污染是近年来FAO（联合国粮食及农业组织）和WHO的全球水污染监测计划中的重要项目。十多年来，在国家和各级政府的高度重视和全国人民的共同努力下，我国的水污染治理取得了巨大成效，各大流域的水环境都有了很大的改善，但目前我国的水污染依然相当严重。

铅和镉是工业上用途广泛的元素，具有极大地生物毒性，富集在人体内会造成极大的危害。铅和镉主要通过大气沉降、土壤沥出液以及地表径流进入天然水体，其来源主要为采矿、冶金、电镀、燃煤等大规模工业活动造成的。由于铅与人体蛋白质上的疏基有高度亲和力，可使蛋白质变性进而对人体产生毒害，对呼吸系统、消化系统、免疫系统、造血系统、肾脏和神经系统有明显的损害。铅含量摄入过多会造成贫血、肠胃功能紊乱、厌食、头疼、头晕、疲乏、记忆力减退等病症。特别是对婴幼儿的影响更大，可造成婴幼儿智力低下，发育异常；镉能在人体中积蓄，造成对肝、肾和骨骼的损害，会引起骨质疏松、骨骼软化、高血压等病症，并具有致癌、致畸、致突变性。大剂量镉中毒可以造成肺水肿和肾皮质破坏性变化，严重者可因心肺功能受损而死亡。国标GB5749-2006[2]规定了生活饮用水中铅的限量是0.01 mg/L，镉的限量是0.005 mg/L，严格控制了水中铅和镉的含量。因此，如何快速、有效地测定水中的重金属铅和镉的含量，对水质的评价、治理和人体的健康具有重要的意义。

目前测定重金属铅和镉的方法主要有原子荧光光谱法(AFS)[3-5]、原子吸收分光光度法(AAS)[6-13]、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)[14,15]、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[16-18]。而原子吸收分光光度法具有快速、灵敏度高、准确、选择性好、干扰少和操作简便等优点，广泛应用于样品中微量元素的测定，在重金属元素分析中得到了广泛的应用。铅和镉在空气/乙炔火焰中易于测定，但在这种火焰中容易产生光谱干扰和非光谱干扰。而由于水中铅和镉的含量较少，不能直接测定，为此，需采取各种措施来提高灵敏度，降低检出限。一般采用整合萃取或离子交换等方法富集后测定。而共沉淀法富集倍数高，基体效应小，可提高分析灵敏度，可作为一种传统的分离富集技术。

1 实验部分

1.1 实验仪器及试剂

TAS-990型原子吸收分光光度计（北京普析仪器公司）、Pd、Cd空心阴极灯（威格拉斯北京有限公司）。

Pd、Cd标准溶液（1 000 μg/mL，国家标准物质研究中心）、HNO3（优级纯）、MgCl2·6H2O、NaOH(分析纯)，实验用水全为去离子水。

所使用玻璃器皿均用5% HNO3溶液浸泡24 h以上，然后用二次蒸馏水洗净，晾干后使用。

1.2 仪器工作条件

火焰原子吸收分光光度法测定不同重金属时，不同的元素灯要使用不同的工作条件，所测铅和镉的工作条件选择如表1所示。

1.3 火焰原子吸收分光光度法工作原理

试样溶液经雾化后送入火焰中被火焰原子化，使被测元素转变为基态原子，被测元素空心阴极灯发出的共振线通过基态原子时，发生选择性共振吸收而使光强减弱，吸收遵循Beer定律。

2 实验方法

2.1 标准溶液的配制

HNO3溶液（1+1）：取50 mL浓硝酸，用超纯水稀释至100 mL；

HNO3溶液（1%）：取10 mL浓硝酸，用超纯水稀释至1 000 mL；

NaOH溶液（200 g/L）：称取20 g NaOH，用超纯水溶解稀释至100 mL；

MgCl2溶液（100 g/L）：称取10 g MgCl2，用超纯水溶解稀释至100 mL。

2.2 标准工作曲线的绘制

配制 Pb系列标准溶液：浓度分别为0.00,0.05,0.10,0.15,0.20 μg/mL；

配制 Cd系列标准溶液：浓度分别为0.000,0.010,0.020,0.030,0.040 μg/mL。

用火焰原子吸收分光光度法测定标准溶液的吸光度，用最小二乘法计算，得出：

铅标准曲线方程A=0.0267C+0.0027，相关系数为0.9998；

镉标准曲线方程A=0.6200C+0.0000，相关系数为0.9989。

2.3 试样的测定

取500 mL过0.45 μm滤膜的河水样和500 mL自来水样分别置于两个烧杯中，分别加入 5 mL MgCl2（边加边搅拌），稳定10 min，再加入NaOH溶液（边加边搅拌），同时测定溶液pH值，待溶液pH值大于11时，停止NaOH溶液，静置Mg（OH）2沉淀全部析出时，吸出上清液，再用适量硝酸溶液（1+1）溶解下层溶液，转入100 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀。按此试验方法吸附富集测定结果见表 2，另外与石墨炉原子吸收分光光度法对照测定值，同时做加标回收率试验，测定Pb的回收率为 97.8%～106.5%，Cd的回收率为93.0%～100.7%，两种方法测定结果基本吻合。同时制备空白对照溶液。

3 结果与讨论

3.1 富集条件的选择

因为水样中的铅、镉的含量较低，所以采用了氢氧化镁为沉淀剂，富集沉淀水样中的铅和镉，另外还会被沉淀的氢氧化镁所吸附，从而提高了富集的效果，大大提高了灵敏度。在沉淀过程中，使溶液呈较强的碱性，这样才能使铅和镉完全沉淀出来。

3.2 共存离子的干扰

根据水样中可能存在的元素及含量，分别考察了几种共存元素对Pb（2 μg/mL)，Cd（1 μg/mL)混合溶液测定的影响，相对误差小于 5%时，共存元素的允许浓度为：Ca：12 00 μg/mL，Mg：800 μg/mL，K：1 250 μg/mL，Na：1 200 μg/mL，Fe：400 μg/mL，Zn：400 μg/mL，Cu：70 μg/mL，Mn：100 μg/mL， Ni：60 μg/mL等。

3.3 火焰原子吸收分光光度法测定重金属时常见问题及处理方法

3.3.1 样品的前处理

不同的样品需要采取相应的处理方式，如：透明或无沉淀的水样可以直接测定，带有泥沙的水样应沉淀后吸取上部清液后再进行消解离心沉淀；固体样品应完全消解，绝对不能有微小的颗粒进入雾化器；油性样品需浸提法消解，避免油脂粘在撞击球而影响雾化效果，避免堵塞毛细管。样品测定完后，为了彻底消除雾化器中的油脂，所以用热水进样几分钟。

3.3.2 火焰吸光度不稳定

在测定镉等活泼元素的时候，国产旧空心阴极灯要有足够的预热时间，要保证合格、纯度高的燃气，燃气和助燃气需定期检漏。

3.3.3 测量灵敏度下降

按照仪器说明书选择适当的测量条件，燃气和助燃气的流量比例要适当，燃烧器高度太低时元素尚未完全原子化，太高时被燃烧的气流冲稀，在火焰的中间薄层最为合适。在测量过程中细心观察随温度的变化是否造成波长位置漂移。空心阴极灯应保持足够的光源强度，在稳定发射的条件下，尽量控制灯电流。在测量前检查仪器内部故障或污染，燃烧器缝口容易沉积盐类，造成测量光程缩短，雾化效果降低，这时要清除沉积盐，再用稀酸和蒸馏水清洗干净。当撞击球被污染时，要用沾了无水酒精的棉球轻轻擦拭表面，再用1% HNO3和去离子水空烧。另外，当某些空心阴极灯长期不用时，应定期点燃几小时，避免自吸等原因造成损坏［12］。

4 结 语

原子吸收分光光度法作为一种成熟的分析方法，已广泛应用于冶金、化工、医学、地质、农业等领域中，为简化和提高效率。使用火焰原子吸收分光光度法测定克服了石墨炉原子吸收光谱法的重现性差的缺点，从而提高了精密度和准确度。

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Determination of Heavy Metal Lead and Cadmium in Water by Atomic Absorption Spectrophotometry

ZHANG Qing1，LI Ye-jun2,3
(1. Western Mining Incorporated Company Zinc Industry Branch, Qinghai Huangzhong 811600, China; 2. Qinghai Province Environmental Geological Exploration Bureau, Qinghai Xining 810007, China；3. Qinghai Provincial Key Laboratory of Environment and Geology, Qinghai Xining 810007, China)

Preconcentration of lead and cadmium in water sample was carried out by using Mg (OH)2as coprecipitator, and direct flame atomic absorption spectrophotometry was established for determining the content of lead and cadmium in the water sample. The method RSD was 1.9%～4.1%, standard addition recovery was 93.0%～106.5%.The results determined by the method are basically identical to the results determined by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry. The method is simple, rapid and practical, has high accuracy and precision, the results are satisfactory, suitable for large volume water sample pretreatment and determination of heavy metal elements.

Coprecipitation; Atomic absorption spectrophotometry; Water; Lead; Cadmium

O 657.31

： A

： 1671-0460（2015）05-1188-03

2014-11-26

张青（1982-），女，青海湟中人，助理工程师，研究方向：从事冶金化学分析工作。