平板消解、微波消解和石墨消解-石墨炉原子吸收法测定土壤中的镉 毛慧;姚军;吴晶
【摘 要】采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法对土壤样品进行预处理,采用石墨炉原子吸收法测定土壤中镉的含量,研究了4个土壤标准物质(GSS-3、GSS-27、GSS-5、GSS-18)的精密度和准确度,结果表明:平板消解法、微波消解法和石墨消解法的检出限、精密度和准确度均能满足土壤检测的要求,石墨消解法仪器设备较先进,集加酸、消解、赶酸、定容功能于一体,具有更好的精密度和准确度. 【期刊名称】《现代农业科技》
【年(卷),期】2016(000)020
【总页数】3页(P149-150,152)
【关键词】平板消解法;微波消解法;石墨消解法;石墨炉原子吸收法;镉
【作 者】毛慧;姚军;吴晶
【作者单位】江苏省泰州市环境监测中心站,江苏泰州 225300;江苏省土壤有机物重点实验室;泰州市环境保护局海陵分局;江苏省泰州市环境监测中心站,江苏泰州 225300;江苏省土壤有机物重点实验室
【正文语种】中 文
【中图分类】X833
镉是一种稀有分散元素，未经污染的土壤中镉主要来源于成土的母质，一般在世界范围内土壤中镉的含量为0.01～2.00mg/kg，中位值0.35mg/kg[1]。镉常用于电镀、油漆着剂、塑料稳定剂、光敏元件的制备以及电池生成等行业，这些行业的发展必然导致大量的镉进入土壤、水体和大气环境中[2-3]。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体健康[4-5]。镉具有较强的致癌、致畸和致突变作用，如闻名的十大公害病之一的“骨痛病”就是人体吸食了超标的镉导致的[6-7]。因此，长期以来，国内外对镉污染及其环境行为十分关注。
目前，镉的测定方法主要有石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体质谱法[8-10]，这2种方 法灵敏度高，检出限低，均能满足土壤中较低含量镉的测定要求，但是由于电感耦合等离子体质谱仪的运行成本较高，对于绝大多数实验室而言，测定土壤中镉的首选方法是石墨炉原子吸收法。本文采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法这3种前处理方法做比对，通过对4个土壤标准物质的检出限、精密度和准确度的研究来比较这3种处理方法对土壤中镉测定的影响。
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器。美国Perkin Elmer有限公司石墨炉原子吸收分光光度计（900Z）；梅特勒托利多电子天平（XS105DU）；加拿大全自动石墨消解仪（Vulcan84）；美国莱伯泰科技仪器有公司电热板（EG20A）；微波消解萃取仪（MARS）。
1.1.2 试剂。国药集团化学有限公司硝酸，ρ（HNO3）=1.42g/mL，优级纯；盐酸，ρ（HCl）=1.18g/mL，优级纯；，ρ（HF）=1.16g/mL，优级纯；上海桃浦化工厂高氯酸；磷酸二氢铵（1%）；硝酸镁（0.06%）；
标准溶液：镉标准储备液，浓度为1 000.0mg/L；镉标准使用液，浓度为4 μg/L。
1.1.3 土壤标准物质。GBW07403（GSS-3）、GBW07456（GSS-27）、GBW07405（GSS-5）、GBW07447（GSS-18），购自国家标准物质研究中心。
1.1.4 石墨炉原子吸收分光光度计工作条件。波长288.8nm，光谱通带0.7 nm，灯电流4mA，塞曼扣背景校正，进样体积20 μL，峰面积积分。石墨炉升温程序见表1。
1.2 土壤样品前处理方法
平板消解方法：称取土壤样品0.3g（精确至0.000 1g）于100mL聚四氟乙烯烧杯中，加少许水润湿样品，加入12mL盐酸、4mL硝酸、4mL、1mL高氯酸，盖上烧杯盖，在电热板上以150℃加热回流2 h，打开盖子，将电热板温度升至200℃加热赶酸，待蒸至近干时，取下冷却，加入2mL王水提取样品，加热赶酸蒸至近干，冷却定容，同时做空白试验。
微波消解方法：称取土壤样品0.3g（精确至0.000 1g）于消解罐中，加少许水润湿样品，加入6mL硝酸、2mL，混匀样品。将消解罐装入支架后放入微波消解仪，按照仪器推荐的升温程序进行微波消解。冷却后，缓慢泄压放气，打开消解罐。将消解后的溶液转
移至聚四氟乙烯烧杯中，放在电热板上以180℃加热赶酸，待蒸至近干时，取下冷却定容，同时做空白试验。
石墨消解方法：称取0.3g（精确至0.000 1g）土壤样于样品盘上的每一消解罐中，将装有样品的消解罐置于石墨消解腔内加热块上，开启主机系统、通讯开关、风机及所需压力的气体后，编辑方法如下：第一步，试剂添加，加10mL硝酸、8mL、3mL高氯酸；第二步，将消解杯盖子盖上，加热样品，200℃，恒温90min；第三步，冷却10min，盖子打开；第四步，试剂添加，加4mL硝酸、1mL；第五步，不加盖，加热样品，200℃，恒温120min；第六步，冷却15min；第七步，加2mL水、0.3mL硝酸；第八步，冷却15min，定容，同时做空白试验。
1.3 校准曲线的绘制
分别配制0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L镉标准溶液，以1%磷酸二氢铵和0.06%硝酸镁为基体改进剂，上机测试。以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标绘制校准曲线。
1.4 检出限的测定
本试验按照HJ168-2010[11]规定，进行了方法检出限的测定。准确称取1份低浓度的土壤标准样品（GSS-3）0.5g（精确值0.000 1g），按照3种不同的消解方法消解，最终定容至25mL。连续测定7次该土壤样品的浓度，计算方法的检出限。
1.5 精密度的测定
本试验精密度的计算按照分别准确称取6份低含量镉元素的土壤标准样品（GSS-3）和6份高含量镉元素的土壤标准样品（GSS-27）0.5g（精确值0.000 1g），按照3种不同的消解方法消解，最终定容至25mL。分别测定这6份高、低含量样品中镉的质量浓度，进行精密度的计算。
1.6 准确度的测定
本试验通过测定土壤标准样品（GSS-5）和土壤标准样品（GSS-18），按照3种不同的消解方法消解，测定准确度。
2.1 校准曲线
校准曲线其相关系数r=0.999 8，直线回归方程为y= 3.54×10-2x。
2.2 检出限
3种不同消解方法计算得出的检出限结果见表2。可以看出，3种消解方法测定结果计算得出的检出限均为0.01mg/kg，满足土壤方法标准[12]要求的限值，3种消解方法均可广泛应用于土壤中镉的测定。
2.3 精密度
3种不同消解方法计算得出的精密度结果见表3。可以看出，采用平板消解法测定镉的相对标准偏差为4.10%～4.78%，采用微波消解法测定镉的相对标准偏差为3.74%～3.87%，采用石墨消解法测定镉的相对标准偏差为2.08%～2.26%，说明这3种消解方法的精密度均满足要求。从相对标准偏差的数值来看，石墨消解法＜微波消解法＜平板消解法，说明石墨消解法具有更好的精密度。
2.4 准确度
准确度测定结果见表4。可以看出，采取3种消解方法测定土壤中镉的值均在土壤标准物质的保证值范围内，说明这3种前处理方法的准确度均能满足要求。而微波消解法和石墨消解
微波消解
法测定的值更接近于标准物质的真值，说明微波消解法和石墨消解法对样品的测定具有更好的准确度[11-12]。
采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法测定土壤中镉的含量，在检出限、精密度和准确度上均能满足土壤样品检测的要求。平板消解法操作简单，需要的仪器设备简单易得，操作运行成本低，但消耗时间较长，在精密度和准确度上稍劣于微波消解法和石墨消解法。从对高、低浓度土壤标准物质测定结果相对标准偏差的数值来看，石墨消解法＜微波消解法＜平板消解法，说明石墨消解法具有更好的精密度。石墨消解法仪器设备较先进，集加酸、消解、赶酸、定容功能于一体，避免对操作人员的伤害，具有更好的精密度与准确度，在目前土壤的预处理中已经得到了广泛的应用[13]。
【相关文献】
[1]刘凤枝，刘潇威.土壤和固体废弃物监测分析技术[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2]邓玉良.镉的应用和镉污染[J].化学世界，2012，53（11）：702-704.[3]曾咏梅，毛昆明，李永梅.土壤中镉污染的危害及其防治对策[J].云南农业大学学报，2005，20（3）：360-365.
[4]张亚丽，沈其荣，姜洋.有机肥料对镉污染土壤的改良效应[J].土壤学报，2001，38（2）：212-218.
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