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摘 要: 采取微波消解-电感耦合等离子发射光谱法对土壤中的铅、镉、砷、汞、铬进行测定。试验证明,这种方法能快速、高效、低干扰、安全、可靠地完成土壤金属元素的测定,提供科学依据。
关键词: 微波消解;ICP-AES;土壤;金属元素;测定
土壤中的金属元素监测是当前环境下的重要工作。金属污染物作为一种移动性小、可溶性低、降解难度高、消除可能性小的物质,对土壤环境威胁较大。土壤监测的重要一环在于土壤消解,微波分解作为一种具有明显优势的技术,能够更加快速、高效的进行消解。电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)能够同时测定多种宽线性范围的金属元素,且灵敏度高、干扰因素少。这两种技术相结合是当前土壤测定领域广泛应用的技术。
一、实验
1、实验仪器
ICP-AES(Thermo Fisher iCAP7400);美国超纯水系统(Millipore公司Milli-Q Advantage A10);微波消解仪(Labteck公司ED16)。实验中要用到的玻璃器皿都要在(1+1)硝酸深液中浸泡24h后,再用去离子水清洁后,并保持干燥。
2、实验试剂
硝酸HNO3,过氧化氢H2O2,盐酸HCI;氢氟酸HF,均为优级纯;国家标准物质研究中心1.0mg?mL-1,砷、铅、镉、汞、铬标准溶液;超纯去离子水。
3、土壤样品处理
根据国家环境标准选择某个工厂污染物排放口的土壤为样品土壤。将烘箱设定在105℃后烘干土壤样品,如果土壤样品为淤泥时,因水分较多,可能需要较长时间烘干,烘干后再研磨,将研磨后的小颗粒再进行烘干)。烘干冷却后,再研碎过100目筛筛选。
4、样品微波消解
取土壤样品0.2g,将HNO3:H2O2:HF分别为7:1:1(mL)放入消解罐中,1h后待反应平静后加盖,放入微波消解仪中消解,消解完毕后取出赶酸,直至溶液蒸发,样品呈近干状态。再将样品放入消解罐中,加入溶液HNO3(1:4):HCI(1:1)分别为2:1(mL),加盖低温加热,大约2h后将沉淀过滤掉,用去离子水定容至50mL,摇匀后备用。同时进行平行样、空白实验以及加标回收实验(在土壤样品中加入一定量的五种待测元素,测定回收率)。
5、设定ICP-AES仪器参数
辅助气流速1.0L?min-1,等离子气流速为10 L?min-1,载气流速为0.7 L?min-1,高频频率为27.12MHz,高频输出1.2kW功率。
二、结果和讨论
1、选择分析线,进行干扰实验
分析谱线需要具备高灵敏度,并要避开各元素间的干扰,结合各元素谱线的强度、干扰以及稳定度,选择一个高强度、高精密度和低干扰的谱线作为分析线。根据分析结果,五种元素推荐分析谱线为铅:220.353n,镉228.802nm,铬283.563nm,汞194.168nm,砷228.812nm。
2、制作标准曲线
根据各测定元素标准溶液进行标准参比溶液的配制,并作空白试验。测量标准溶液,获取各元素标准响应值,并扣除空白,再制作标准曲线,横坐标为溶液浓度,纵坐标为发射光谱强度,根据线性回归方法,对各元素线性方程以及相关参数进行計算结果如下:
铅:Y=0.8732+0.0057X,相关参数为0.99999
镉:Y=0.0947+57.3093X,相关参数为0.99997
铬:Y=0.4362+11.1921X,相关参数为0.99999
汞:Y=0.9475+4.9931X,相关参数为0.99996
砷:Y=0.0644+1.3247X,相关参数为0.99989
3、方法检出限
按照测定条件,用空白溶液测定7份样品,7次测定取标准偏差,将3倍标准偏差条件下的元素浓度设定为检出限。各检出限分别为铅:0.092,镉:0.0021,铬:0.0051,汞:0.028,砷:0.080。
4、方法精密度实验
加标和不加标土壤样品各一份,分别连续测定各金属元素7次,对标准偏差与加标回收率进行分析和计算,分析方法的精密度和准确度。误差率分别为1.23%、1.96%、1.3%、1.15%、0.49%,准确度均达到了98%以上,回收率均达到了99%以上,试验结果可靠性、精密性、准确性都很高。
5、测定结果
样品最终金属元素测定值为铅995.3μg?g-1,镉74.58μg?g-1,铬1188.5μg?g-1,汞32.62μg?g-1,砷539.5μg?g-1,均严重超过三级标准,属重污染区,需要及时进行治理。
三、结语
采用微波消解和ICP-AES技术,以工厂排污口土壤为样品,通过样品处理、微波消解、ICP-AES测定、精密度试验、回收试验等严密的步骤,测定结果表明该方法操作快、效率高、干扰低、准确性高、安全性强,有极好的推广优势。
参考文献
[1]苏淑坛, 李天宝, 易碧华,等. 微波消解-ICP-AES法测定土壤中铅、砷、铬、镉和汞[J]. 福建分析测试, 2013, 22(5):45-48.
[2]李寅寅. 微波消解ICP-AES法测定土壤中的金属元素研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(7):133-135.
[3]李剑, 孙友宝, 马晓玲,等. 微波消解 ICP-AES 法测定土壤中的多种金属元素[J]. 环境化学, 2013(6):1113-1114.
关键词: 微波消解;ICP-AES;土壤;金属元素;测定
土壤中的金属元素监测是当前环境下的重要工作。金属污染物作为一种移动性小、可溶性低、降解难度高、消除可能性小的物质,对土壤环境威胁较大。土壤监测的重要一环在于土壤消解,微波分解作为一种具有明显优势的技术,能够更加快速、高效的进行消解。电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)能够同时测定多种宽线性范围的金属元素,且灵敏度高、干扰因素少。这两种技术相结合是当前土壤测定领域广泛应用的技术。
一、实验
1、实验仪器
ICP-AES(Thermo Fisher iCAP7400);美国超纯水系统(Millipore公司Milli-Q Advantage A10);微波消解仪(Labteck公司ED16)。实验中要用到的玻璃器皿都要在(1+1)硝酸深液中浸泡24h后,再用去离子水清洁后,并保持干燥。
2、实验试剂
硝酸HNO3,过氧化氢H2O2,盐酸HCI;氢氟酸HF,均为优级纯;国家标准物质研究中心1.0mg?mL-1,砷、铅、镉、汞、铬标准溶液;超纯去离子水。
3、土壤样品处理
根据国家环境标准选择某个工厂污染物排放口的土壤为样品土壤。将烘箱设定在105℃后烘干土壤样品,如果土壤样品为淤泥时,因水分较多,可能需要较长时间烘干,烘干后再研磨,将研磨后的小颗粒再进行烘干)。烘干冷却后,再研碎过100目筛筛选。
4、样品微波消解
取土壤样品0.2g,将HNO3:H2O2:HF分别为7:1:1(mL)放入消解罐中,1h后待反应平静后加盖,放入微波消解仪中消解,消解完毕后取出赶酸,直至溶液蒸发,样品呈近干状态。再将样品放入消解罐中,加入溶液HNO3(1:4):HCI(1:1)分别为2:1(mL),加盖低温加热,大约2h后将沉淀过滤掉,用去离子水定容至50mL,摇匀后备用。同时进行平行样、空白实验以及加标回收实验(在土壤样品中加入一定量的五种待测元素,测定回收率)。
5、设定ICP-AES仪器参数
辅助气流速1.0L?min-1,等离子气流速为10 L?min-1,载气流速为0.7 L?min-1,高频频率为27.12MHz,高频输出1.2kW功率。
二、结果和讨论
1、选择分析线,进行干扰实验
分析谱线需要具备高灵敏度,并要避开各元素间的干扰,结合各元素谱线的强度、干扰以及稳定度,选择一个高强度、高精密度和低干扰的谱线作为分析线。根据分析结果,五种元素推荐分析谱线为铅:220.353n,镉228.802nm,铬283.563nm,汞194.168nm,砷228.812nm。
2、制作标准曲线
根据各测定元素标准溶液进行标准参比溶液的配制,并作空白试验。测量标准溶液,获取各元素标准响应值,并扣除空白,再制作标准曲线,横坐标为溶液浓度,纵坐标为发射光谱强度,根据线性回归方法,对各元素线性方程以及相关参数进行計算结果如下:
铅:Y=0.8732+0.0057X,相关参数为0.99999
镉:Y=0.0947+57.3093X,相关参数为0.99997
铬:Y=0.4362+11.1921X,相关参数为0.99999
汞:Y=0.9475+4.9931X,相关参数为0.99996
砷:Y=0.0644+1.3247X,相关参数为0.99989
3、方法检出限
按照测定条件,用空白溶液测定7份样品,7次测定取标准偏差,将3倍标准偏差条件下的元素浓度设定为检出限。各检出限分别为铅:0.092,镉:0.0021,铬:0.0051,汞:0.028,砷:0.080。
4、方法精密度实验
加标和不加标土壤样品各一份,分别连续测定各金属元素7次,对标准偏差与加标回收率进行分析和计算,分析方法的精密度和准确度。误差率分别为1.23%、1.96%、1.3%、1.15%、0.49%,准确度均达到了98%以上,回收率均达到了99%以上,试验结果可靠性、精密性、准确性都很高。
5、测定结果
样品最终金属元素测定值为铅995.3μg?g-1,镉74.58μg?g-1,铬1188.5μg?g-1,汞32.62μg?g-1,砷539.5μg?g-1,均严重超过三级标准,属重污染区,需要及时进行治理。
三、结语
采用微波消解和ICP-AES技术,以工厂排污口土壤为样品,通过样品处理、微波消解、ICP-AES测定、精密度试验、回收试验等严密的步骤,测定结果表明该方法操作快、效率高、干扰低、准确性高、安全性强,有极好的推广优势。
参考文献
[1]苏淑坛, 李天宝, 易碧华,等. 微波消解-ICP-AES法测定土壤中铅、砷、铬、镉和汞[J]. 福建分析测试, 2013, 22(5):45-48.
[2]李寅寅. 微波消解ICP-AES法测定土壤中的金属元素研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(7):133-135.
[3]李剑, 孙友宝, 马晓玲,等. 微波消解 ICP-AES 法测定土壤中的多种金属元素[J]. 环境化学, 2013(6):1113-1114.