原子吸收分光光度計石墨爐法測定土壤中鎘

原子吸收分光光度計石墨爐法測定土壤中鎘

0原子吸收分光光度計石墨爐法測定鎘鎘是人體的重要組成部分，對神經(jīng)、消化和血液循環(huán)的系統(tǒng)都有危害。必須嚴格控制食品中的鎘含量，樹立安全的農(nóng)產(chǎn)品安全標準，限制農(nóng)產(chǎn)品和生產(chǎn)區(qū)的鎘含量。鎘元素的測定也是檢測土壤污染狀況的重要指標,是作為農(nóng)田土壤是否適合生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品的重要依據(jù),因此測定土壤中的鎘含量具有重要意義。原子吸收分光光度計石墨爐法是測定土壤中鎘含量的通用方法,也是國標GB/T17141-1997中使用的方法,但該標準只是一個通用性方法,在不同的試驗室,不同的儀器和土壤條件下,不一定完全適用。眾所周之,在實際測定土壤中鎘元素中,土壤樣品背景干擾元素復雜,基體干擾大,嚴重影響測定結(jié)果的準確性。土壤中鎘元素含量的測定,一直是土壤元素測定中比較棘手的問題。此文介紹采用島津AA-6800原子吸收分光光度計石墨爐法測定鎘時,通過對基體改進劑和試驗條件的優(yōu)化,實現(xiàn)4種土壤標樣測定結(jié)果全部符合土壤標樣標準值。選擇國標中使用的5%磷酸氫二銨做基體改進劑,磷酸氫二銨在樣品消解液中的實際含量為4.5%,使用機加基改劑的方式,樣品與基改劑的加入體積比為4:36;測定鎘的最佳石墨爐程序為:灰化溫度900℃,原子化溫度1300℃,采用峰高定量模式。試驗于2009年10月開始至今,在北京農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所進行研究。1試驗部分1.1cemmos分級島津AA-6800原子吸收分光光度計;高密石墨管;微波消解儀CEMMars3100。Cd標準溶液(1000mg/L);硝酸(MOS級),氫氟酸(優(yōu)級純),高氯酸(優(yōu)級純),蒸餾水。土壤標樣及Cd含量標準值見表1。1.2測試方法1.2.1標準系列配置1.2.2測試方法(1)微波消解程序此試驗采用微波消解法對4種土壤標準樣品進行前處理。準確稱取表1中的4種土壤樣品各0.3g于微波消解管中,加入8mLHNO3,再加入3mLHF,浸泡1h。微波消解程序見表2。樣品消解完畢后,向消解管中加入2滴高氯酸,170℃趕酸,最后用1%HNO3轉(zhuǎn)移定容至25mL容量瓶中待用。(2)石墨裝置的測量條件的優(yōu)化儀器工作條件為:波長228.8nm;狹縫1.0nm;燈電流8mA。采用自動進樣器,機加基改劑方式進樣。1組試驗比較此試驗分別對磷酸氫二銨、硝酸鈀和硝酸鎂三種基改劑進行試驗比較。進樣GBW07409消解液10μL,再進10μL上述基改劑,采用表3升溫程序進行檢測,采用儀器默認的峰面積積分,比較檢測結(jié)果,找出最佳基體改進劑。2最佳灰化溫度的確定此試驗分別進樣GBW07409消解液10μL,最佳基改劑10μL,灰化溫度從500℃向上以每次100℃遞增,其他條件不變,觀察吸光度的變化,找到最大吸光度時的灰化溫度,即最佳灰化溫度。3最佳基改劑的確定此試驗分別進樣GBW07409消解液10μL,最佳基改劑10μL,采用最佳灰化溫度,其他條件不變,改變原子化溫度,改變量為每次100℃,觀察吸光度的變化,找到最大吸光度時的原子化溫度。4進樣總體積比試驗此試驗采用最佳灰化溫度和最佳原子化溫度,其他條件不變,分別進樣GBW07409消解液和最佳基改劑,以進樣總體積為20μL為基準,調(diào)節(jié)GBW07409消解液與基改劑的進樣體積比,按照不同的進樣體積比,進樣Cd標準工作曲線和GBW07409消解液,測定GBW07409的Cd含量。通過不同體積比得出的GBW07409Cd含量與標準值的比較,確定基改劑添加比例。5峰面積積分法島津AA-6800的圖像積分規(guī)則有峰高積分和峰面積積分兩種。此試驗分別對GBW07409的檢測結(jié)果進行峰高積分和峰面積積分,通過與標準值的比較確定最佳積分規(guī)則。6消解液的預處理將通過微波消解處理好的4種土壤標樣的消解液倒入樣品瓶中,采用最佳基改劑、灰化溫度和原子化溫度,按照最佳基改劑添加比例進樣,進行分析測定。2結(jié)果與討論2.1石墨爐升溫程序試驗結(jié)果基體改進劑的加入,是為了提高被測元素的測定靈敏度?；w改進劑與被測元素生成復合物,從而降低了揮發(fā)度,防止在較高的灰化溫度時損失。3種基體改進劑按照表3石墨爐升溫程序試驗結(jié)果見表4。由表4可以看出,5%磷酸氫二銨作為基改劑所測結(jié)果的吸光值最大,但是背景值也最高。硝酸鎂與磷酸二氫銨混合基改劑的吸光值偏低,但背景值較低。硝酸鈀與磷酸二氫銨混合基改劑的效果最差。由于此試驗是測定土壤中的Cd含量,所測Cd含量普遍較低,因此,保證較高的吸光值強度是必需的。另外,基改劑的加入種類越多,對背景造成的干擾因素越復雜。因此,綜合以上考慮,結(jié)合試驗數(shù)據(jù),最終確定選用5%磷酸氫二銨作為最佳基體改進劑。2.2樣品中總蒸發(fā)因素的確定灰化是為了減少或消除原子化時基體組分對被測元素可能帶來的干擾,灰化應在不損失被測元素的前提下盡可能除去各種干擾因素。如果被測元素與基體中某成分揮發(fā)溫度相近,灰化溫度選擇偏高,則被測元素損失;灰化溫度選擇偏低,則基體的蒸發(fā)會對檢測結(jié)果造成嚴重干擾。此試驗對500~1100℃之間的灰化溫度進行了對比試驗,所得結(jié)果見圖1。如圖1所示,當灰化溫度在700~1000℃之間時,所得吸光值差別不大,但當灰化溫2.4不同灰化溫度和添加量對樣品吸附cd的影響基改劑添加比例的多少,關系到所測結(jié)果的靈敏度和準確性?；膭┨砑舆^少,則不能有效地與被測元素形成復合物,從而降低檢測靈敏度?；膭┨砑舆^多,則很可能造成不必要的背景干擾,對試驗結(jié)果的準確性造成影響。此試驗按照磷酸氫二銨在20μL總進樣體積中的不同實際百分含量檢測的結(jié)果見圖3。由圖1可以看出,當磷酸二氫銨含量占總進樣體積4%~8%時,所測GBW07409中Cd含量均在標準值0.068±0.023范圍內(nèi)。當磷酸二氫銨含量為4.5%時,所測Cd含量為最大值0.069mg/kg。因此,當磷酸二氫度低于800℃時,吸收的背景線大大高于吸收線,背景干擾非常嚴重。當灰化溫度為900℃時,背景干擾明顯下降,且吸光度也略高于800℃和1000℃。當灰化溫度高于1000℃時,樣品的吸光值明顯減小。圖1表明,調(diào)節(jié)合適的灰化溫度,對測定土壤中Cd時的背景干擾有明顯的作用。因此,此試驗將最佳灰化溫度設定為900℃。銨含量占20μL總進樣體積的4.5%時,為最佳基改劑添加比例,即樣品進樣體積2μL,5%磷酸氫二銨體積18μL。由于樣品進樣2μL,進樣體積偏小,進過進一步試驗,最終確定樣品進樣體積4μL,5%磷酸氫二銨進樣體積36μL為最佳進樣條件。另外,當磷酸二氫銨含量從3.5%增加到4.5%時,所測Cd值有較為明顯的增大。說明磷酸氫二銨在該濃度范圍內(nèi)對土壤消解液中Cd的復合效果最好。2.5檢測數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析此試驗對磷酸二氫銨含量占總進樣體積4%~6%之間的GBW07409檢測數(shù)據(jù)分別按照峰面積積分和峰高積分,所測結(jié)果見圖4。如圖2所示,其他條件相同的情況下,峰高積分所測得的Cd含量比峰面積積分的值要高,且更接近標準值0.068。因此,以峰高積分計算土壤中Cd含量為最佳積分規(guī)則。2.6基改劑系統(tǒng)優(yōu)化通過以上試驗結(jié)果,最終將石墨爐測定土壤中的Cd條件優(yōu)化如下?；膭?%磷酸氫二銨溶液,采用自動進樣方式,樣品進樣4μL,5%磷酸氫二銨進樣體積36μL,進樣比為4:36。石墨爐升溫程序見表5。2.74土壤樣品的檢測結(jié)果2.7.1cd工作歌線圖2.7.2四種類型樣品的試驗結(jié)果3優(yōu)化條件下的cd檢測結(jié)果此試驗通過一系列的試驗條件摸索,對石墨爐原子吸收法測定土壤中鎘的試驗條件及基改劑進行了優(yōu)化。最終確定以5%磷酸氫二銨溶液作為基改劑,樣品與基改劑進樣比為4:36,灰化溫度900℃,原子化溫度1300℃。4種不同類型的土壤標樣采用該優(yōu)化條件測得的檢測結(jié)果全部符合標準值,說明了此試驗的優(yōu)化條件適合中國大部分地區(qū)不同類型的土壤Cd檢測,具有很好的普適性。此試驗方法很好的解決了土壤中Cd含量準確檢測難題,具有很強的通用性,克服了GB/T17141-1997不具有普適性的障礙,對中國各地區(qū)土壤中Cd含量的檢測具有廣泛的推廣價值。使用1000mg/LCd標準溶液,逐步稀釋至5ng/mL作為標準使用液。用移液管分別準確量取5ng/mLCd標液0.0、1.0、2.5、5.0、7.5mL于5個25mL容量瓶中,用1%HNO3定容至刻度,得到Cd標準工作曲線濃度為0.0000、0.0002、0.0005、0.0010、0.0015mg/L。2.3灰化溫度的確定原子化溫度的選擇取決于元素的性質(zhì),與溶劑種類關系不大。一般情況下,儀器設定的原子化溫度是基于純水溶液試樣的,但在實際操作過程中,由于受到儀器狀況,環(huán)境條件等因素的影響,最佳原子化溫度的設定,還需要認真摸索。此試驗對1100~2300℃之間的灰化溫度進行了對比試驗,所得結(jié)果見圖2。如圖2所示,原子化溫度在1300℃時達到最大值,隨著原子化溫度的進一步升高,吸光值逐漸降低。因此,此試驗將最佳原子化溫度設定為1300℃。按照3.6給出的最佳石墨爐檢測條件進2.2.1Cd標準系列,所得工作曲線見圖5。4