土壤Pb和Cd测定中石墨炉原子吸收光谱法的应用

杨琼　杨旻霓

摘 要：使用石墨消解仪消解土壤后制备待测溶液，用石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中Pb和Cd的含量。实验表明，本方法的线性系数均大于0.999 0，Pb和Cd的相对标准偏差均小于5%. 利用该方法对3种土壤国家标准物质（GBW07447、GBW07449、GBW07451）进行测定，所得结果与标准值一致，加上该方法操作性强、灵敏度高，因此是测定批量土壤样品中Pb和Cd的理想方法。

关键词：石墨炉；原子吸收光谱法；样品处理；消解方法

中图分类号：O657.31 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.076

在土壤检测项目中，重金属分析的主要元素为Pb、Cd，其含量测定时的常见处理方法有电热板消解法、微波消解法、高压釜密闭消解法等，但这些方法具有操作烦琐、分析劳动强度大、技术要求高等特点，如果用于单一样品测定尚可，但不适用于批量样品测定。对于批量土壤样品的测定，采用石墨炉原子吸收光谱法对Pb、Cd含量进行检测，则很好地弥补了传统方法的不足；且采用全自动消解仪湿法消解，仪器能实现自动加酸、梯度升温、自动定容等功能，大大提升了实验的效率和准确性。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

实验仪器：Thermo M6原子吸收分光光度仪、Deena 60石墨消解仪THOMAS CAIN、Pb、Cd空心阴极灯。实验试剂：硝酸（优级纯，上海国药），氢氟酸，高氯酸，Pb、Cd单元素标准溶液（1 000 mg/L）（国家标准物质研究中心），土壤标准物质GBW07447、GBW07449、GBW07451（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）。

1.2 实验方法

1.2.1 仪器的工作条件

仪器的工作条件如表1所示。

1.2.2 样品处理

称取0.2 g过80目筛的土壤样品置于消解罐中，并将其放置于消解架上。往消解罐中加入10 mL硝酸，然后加热至120 ℃并持续1 h，直至冷却；再加入5 mL氢氟酸，加热至140 ℃持续1 h，直至冷却；加入2 mL高氯酸，加热至160 ℃持续1 h。

为了达到赶酸的目的，继续升温至180 ℃持续1 h，待其冷却至常温后，加入水定容至50 ml，混匀以待检测。

2 结果与讨论

2.1 消解方法对比

在国家标准中，主要采用电热板湿法消解土壤Pb、Cd元素，为了更好地了解实验效果，下面以电热板消解法与全自动消解法为例，分别对标准物质GBW07447、GBW07449、GBW07451这3种土壤进行实验分析，以对比二者的测定效果，具体结果如表2所示。从表2中可以看出，全自动消解法测定结果均在标准值范围之内，符合国家标准要求且整体相对标准偏差小、精确度高；电热板消解法测定结果除GBW07451中的Pb含量偏高外，其他均在标准值范围内，但相对标准偏差较大、精准度差。综合对比分析可以得出，从测定结果及偏差上，全自动消解法都要优于电热板消解法。

易操作、处理时间短、高准确度和精密度等特点。具体优势主要有：①测定结果精密度高。电热板消解时，聚四氟乙烯消解杯加热主要集中在底部，为使样品受热、反应均衡，就必须不断摇晃消解杯，这样一来加热速度慢且温度不均匀；全自动消解时，聚四氟乙烯消解罐加热是采用石墨加热体整体加热，受热均匀且加热速度快。②合理控制偏差。电热板消解时，需要安排专人对样品进行实时关注，当消解杯加热至蒸发近干时要及时取下消解杯，否则如果样品蒸发干，就容易造成较大偏差；全自动消解法是通过采用自动化仪器并添加相应试剂等，将消解时间控制在最佳状态，保证样品完全消解，并自动定容。③可用于不同样品的批量测定。电热板消解时，样品批量处理数量控制在40个以内，消解过程必须保持一致；全自动消解时，消解仪器有三个独立的加热温控区，可分开独立进行加热，因此，一台仪器能同时采用多套不同的消解方法。④消解时间短、效率高。一般来说，电热板消解样品所需时间为8～10 h，全自动消解时间仅为其一半，在3～5 h之间，大大提升了土壤消解效率。

2.2 准确度、精密度和检出限实验

2.2.1 准确度精密度实验

采用Deena 60石墨消解仪THOMAS CAIN对3种土壤标准物质（GBW07447、GBW07449、GBW07451）进行测定，所得准确度和精密度结果如表3所示。

结合表3，从测定结果来看，土壤样品中的Pb和Cd含量均在国家标准值范围内，元素测定的相对标准偏差（RSD）合理控制在5%以内。

2.2.2 检出限实验

所谓“检出限实验”，就是连续测定试剂空白11次，即测量值标准差的3倍所对应的浓度。Pb和Cd的检出限分别为0.027 mg/kg和0.005 mg/kg，如表4所示。该方法测定的检出限值均低于国家标准法的检出限要求（Pb为0.10 mg/kg，Cd为0.01 mg/kg），满足土壤中Pb、Cd元素测定的检出限要求。

按照该实验方法，Pb浓度在0～100.0 tLg/L之间、Cd浓度在0～5.0 g/L之间具有良好的线性关系，线性方程Pb为y=0.002 4x+0.002，r=0.999 6；线性方程Cd为y=0.042 5x+0.002，r=0.999 9，如表5所示。

3 结束语

综上所述，在土壤中Pb、Cd的测定方法中，石墨炉原子吸收光谱法效果更好。采用全自动消解仪对样品进行测定前处理，使样品消解时间大大缩短，在降低工作量的同时，使样品分解更充分，保证了测定结果的高精准度与精密度，且操作简单易行，是当前测定批量土壤中Pb、Cd元素的理想方法。

参考文献

[1]张琪，刘琳娟.高压密闭消解一原子吸收光度法同时测定土壤中铜、锌、铅、镉、镍、铬[J].化学分析计量，2007，16（5）：48-50.

〔编辑：王霞〕