微波消解ICP-AES法测定土壤中的重金属
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微波消解-ICP-OES测定土壤中重金属元素苏海芳;戴森;翟永恒;朱耿正;唐金顺;朱钰懿【摘要】HNO3-HF-HClO4微波消解法和HNO3-HF-H2O2微波消解法是土壤样品前处理的重要方法,其中HNO3-HF-H2O2微波消解时间短、速度快、污染小、背景干扰小.电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES测定土壤中铜、锌、铅、铬、镍时,其线性范围为0~3μg/mL,相关系数均在0.999以上,能满足土壤重金属测定要求.通过HNO3-HF-H2O2微波消解法和电感耦合等离子体发射光谱仪检测可知,土壤标准样品GSS-8、GSS-20、GSS-23、GSS-27的铜、锌、铅、铬和镍结果在定值范围内.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】3页(P28-30)【关键词】微波消解;ICP-OES;土壤;重金属【作者】苏海芳;戴森;翟永恒;朱耿正;唐金顺;朱钰懿【作者单位】江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡 214063;江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡 214063;江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡214063;江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡 214063;江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡 214063;江苏格林勒斯检测科技有限公司,江苏无锡 214063【正文语种】中文【中图分类】X832;O657.31随着工业化和城镇化的推进,农业生态领域的重金属污染日益严重。
因此,对土壤中金属污染物进行检测和治理已经迫在眉睫。
土壤样品的前处理是土壤重金属元素准确测定的重要环节。
传统样品制备技术具有局限性,例如,干法灰化法样品取样量大,处理时间长,空白值高,耗电量大;湿法消解法试剂用量大,劳动强度大,废气量大,造成环境污染和危害健康。
而密闭微波消解方法速度快,效率高,试剂用量少,空白值低,污染小,元素损失小,回收率高,能溶解常法难以溶解的物质,适合批量土壤的重金属污染检测[1-3]。
微波消解icp-aes测定土壤中微量的重金属元素实验报告下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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微波消解ICP-MS法测定土壤中11种重金属元素作者:梁雁辉甘伟威林启灵来源:《绿色科技》2018年第10期摘要:采用微波消解ICP-MS法测定了土壤中Cd、Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn、V、As、Tl11种重金属元素,利用王水微波消解样品,稀释定容后用ICP-MS法测定消解液中儿种重金属元素。
结果表明:该方法具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9996~0.9999,检出限为0.004~0.090mg/kg;测试国家标准物质GBW07408土壤中的元素,测定值在保证值范围内,相对标准偏差在1.5%~6.8%;利用该方法测定的江门市3种类型的土壤样品,为土壤中重金属元素的测定提供了快速、可靠的分析方法。
关键词:微波消解;电感耦合等离子体质谱;土壤;重金属中图分类号:X833文献标识码:A文章编号:1674-9944(2018)10-0115-031引言土壤是地球最重要的自然资源,是人类赖以生存的物质基础,是自然环境的重要组成部分。
土壤安全是农产品安全的基本保障。
随着经济的发展,我国土壤重金属污染问题日益凸显,而土壤中重金属含量是评价土壤污染状况的重要指标,因此,探索快速、可靠测定土壤中重金属的方法具有重要的现实意义。
目前,测定土壤中重金属的方法主要有火焰原子吸收法(F-AAS)、石墨炉原子吸收法(GF-AAS)、原子荧光法(AFS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)。
F-AAS、GF-AAS和AFS不能同时检测多种元素,如须测试另一元素则要换相应的元素灯并且重新配制校准曲线,过程繁琐,分析速度慢。
ICP虽可同时检测多元素,但对于痕量元素(Cd和Pb)的测定,准确度不高。
由于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的灵敏度高、线性范围宽,检出限低和多元素同时测定等特点,是目前微量和痕量重金属分析最先进的技术。
F-AAS、GF-AAS、AFS和ICP的前处理普遍采用电热板消解法,前处理较为麻烦,化学试剂用量大,赶酸时间长,不适宜处理大批量样品。
微波消解ICP-AES 法测定土壤中的多种金属元素韩俊丽,王景凤,隆英兰(青海西部矿业工程技术研究有限公司,青海 西宁 810001)摘 要:利用电感耦合与微波消解技术等离子发射光谱法,把双氧水-氢氟酸-盐酸-硝酸作为溶剂测定土壤中的锌、铊、银、硒、铅、铜等多种金属元素。
这种方式分析了共存离子的消除与干扰方法,优化了等离子发射光谱仪与微波消解仪的工作参数。
通过优化后微波消解酸体系及用量比例为:H2O2:HF:HCl:HNO3=1:3:2:5,每个元素的检出限最低为0.0002mg/L,最高为0.0101mg/L,方法线性良好,土壤样品经测定后其加标回收率在85.5%至108.5%之间,标准偏差在0.001至0.051之间。
通过该种方式进行测定可知,微波消解ICP-AES法测定土壤中的多种金属元素,其准确度好、精密度高、检出限低,测定结果让人满意。
关键词:土壤;微波消解;ICP-AES;金属元素中图分类号:X833 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2019)15-0242-2Determination of Metal Elements in Soil by ICP-AES with Microwave DigestionHAN Jun-li, WANG Jing-feng, LONG Ying-lan(Qinghai West Mining Engineering Technology Research Co., Ltd., Xining 810001, China)Abstract: Inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP-AES) with microwave digestion technology was used to determine zinc, thallium, silver, selenium, lead and copper in soil using hydrogen peroxide-hydrofluoric acid-hydrochloric acid-nitric acid as solvent. In this way, the elimination and interference methods of coexisting ions are analyzed, and the working parameters of plasma emission spectrometer and microwave digestion instrument are optimized. After optimization, the acid digestion system and dosage ratio of microwave digestion are as follows: H2O2:HF:HCl:HNO3=1:3:2:5, the detection limit of each element is 0.0002 mg/L and the maximum is 0.0101 mg/L. The method has good linearity. After determination, the standard recovery of soil samples is between 85.5% and 108.5%, and the standard deviation is between 0.001 and 0.051. Through this method, it can be seen that the microwave digestion ICP-AES method for the determination of various metal elements in soil has good accuracy, high precision, low detection limit and satisfactory results.Keywords: soil; microwave digestion; ICP-AES; metal elements收稿日期:2019-07作者简介:韩俊丽,女,生于1976年, 河北保定人,汉族,大专,工程师,研究方向:工业分析。
微波消解ICP-AES法测土壤中的重金属中山大学化学与化学工程学院广州510275摘要:利用微波消解法对土壤样品进行处理,用电感耦合等离子体原子发射法(ICP-AES)对土壤样品中多种不元素进行同时测定,并与国家标准对照。
结果表明:Cr:21.00 mg⋅kg-1,Mn:340.12 mg⋅kg-1,Cu:21.88 mg⋅kg-1,Zn:151.25mg⋅kg-1;Cr、Cu含量符合国家一级标准,Zn含量符合国家二级标准,Mn不作为污染物质。
该法灵敏度高,耗时短,结果准确,是一种分析环境介质中的重金属元素含量的优越方法。
关键词:微波消解ICP-AES 土壤重金属(Zn,Mn,Cu,Cr)Determination of Heavy Metal in Soil By Microwave Digestion and ICP-AES Abstract: A method involving microwave digestion and Inductively Coupled Plasma-- Atomic Emission Spectrimentry(ICP-AES) analysis were established for the determination of heavy metal ( including Zn, Mn, Cu, Cr) in soil. Result of measurements: Cr: 21.00mg⋅kg-1 , Mn: 340.12 mg⋅kg-1, Cu: 21.88 mg⋅kg-1, Zn: 151.25 mg⋅kg-1. Comparison with national standards shows that Cu, Cr content meet the national standard, Zn content meet the national secondary standard. Mn is not a pollutant.The method is sensitive andtime-consuming,with high accuracy and good precision and can be widely applied to the determination of soil samples.Key Words: Microwave Digestion; ICP-AES; soil; heavy metal (Zn, Mn, Cu, Cr)1. 引言土壤是人类赖以生存的主要物质基础,随着工业的发展和农业生产现代化的推进,大量的污染物进入土壤环境,土壤污染日益严重。
第27卷 第4期2008年 7月环 境 化 学ENV I RONME NT AL CHE M I ST RYVol .27,No .4July 2008 2007年11月3日收稿. 3江西省环保局(200602)资助项目.33通讯联系人:yangfan_at@sina 1com微波消解I CP 2AES 法测定土壤及植物中的重金属3刘 雷1 杨 帆1,233 刘足根2 黄冬根1 黄精明2 方红亚2 杨国华2(1 南昌大学环境科学与工程学院,南昌,330031;2江西省环境保护科学研究院,南昌,330029)摘 要 建立了微波消解、电感耦合等离子体发射光谱法(I CP 2AES )同时测定赣南钨矿区尾砂库的土壤和植物中重金属的测试方法.结果表明:土壤和植物分别经HNO 32HF 2HCl O 4(4∶5∶2)和HNO 32HCl O 4(8∶2)消解后完全分解,适当增加RF 功率和雾化速率有利于提高重金属的信噪比,采用内标法有效地改善了检测结果的准确度和精密度.土壤和植物分析方法的加标回收率分别为9610%—11316%和9712%—10710%,RS D 分别为1131%—4116%和1159%—4117%. 关键词 微波消解,I CP 2AES 法,土壤,植物,重金属. 土壤和植物中重金属的含量是矿区生态环境调查中的必检项目,传统的测定方法主要采用分光光度法或原子吸收光谱法,虽然测定结果准确但操作步骤多,花费时间长且试剂消耗量大.I CP 2AES 法具有高精密度、低检出限、线性范围宽和多元素同时测定等特点,近十年来成为各种物料中重金属分析普遍采用的检测手段[1,2]. 土壤样品的前处理方法主要有电热板消解(湿法消解)和微波消解,植物样品常用的前处理方法有干灰化法、湿法消解和微波消解.其中微波消解不仅可迅速地消解样品,且试剂用量少,空白低,避免了分析元素的挥发损失,回收率高. 本文对赣南钨矿区尾砂库的土壤和植物样品中的Cu,Pb,Zn,Cd,Mo,W ,A s,N i 和Cr 采用微波消解进行前处理,I CP 2AES 法测定.通过加标回收实验和精密度测定验证了方法的可行性和检出限,以及实际试样的回收率和测量的精度.1 样品的采集及预处理 分别于江西省大余县四个钨矿区尾砂库采集土壤和植物样品.土壤采用梅花形采样法,设5个采样点,采集深度为5c m 左右的表层土壤,将采集的试样混合后,反复按四分法弃取,收集1kg 样品.同时收集土壤上生长的优势植物.土壤样品自然风干后在研钵中磨细,分别过20目和80目筛.植物样品依次用自来水和蒸馏水洗净,在105℃杀青30m in,80℃下烘干2h,不锈钢粉碎机粉碎后备用. 准确称取015g (精确至010001g )样品置于100m l 聚四氟乙烯消解罐中,用少量水润湿后加入混合酸浸泡过夜,次日放入密闭式微波消解仪中以多步消解的方式(5at m /2m in —10at m /3m in —15at m /5m in —20at m /10m in )消解,然后使消解罐冷却,再移至电热板上180℃加热赶酸,样品蒸至近干时取下冷却,移至100m l 容量瓶中用3%硝酸定容,同时做平行样和空白,待测. 采用Op ti m a 2100DV 型等离子体发射光谱仪(美国Perkin El m er 公司)测定Cu,Pb,Zn,Cd,Mo,W ,A s 和N i,Cr 的含量.2 微波消解条件的选择 分别用HNO 32HF 2HCl O 4和HNO 32HF 2H 2O 2两种混酸消解体系及不同的酸用量,与MDS 系列密闭微波消解系统操作手册建议的HNO 32HF 2HCl 进行了比较,结果表明,酸比例为4∶5∶2的HNO 32HF 2HCl O 4效果最佳.采用同样的微波消解系统,弓晓峰等[3]在沉积物样品的前处理研究中,最佳消解体系的酸比例为4∶4∶2的HNO 32HF 2HCl O 4和HNO 32HF 2H 2O 2,与本文结果不同,这可能是因为矿区土壤512 环 境 化 学27卷除包括通常意义的土壤外,还有部分不同粒径的砂砾、尾矿废物及其风化产物等[4].因此,在消解比正常土壤含有更多硅化合物的尾矿土壤时,HF的比例会有所增加. 消解植物常见的混酸体系有HNO32HCl O4,HNO32H2O2和HNO32HCl.由于采集的矿区优势植物大多数为禾本科植物.因此,选用一种禾本科植物(狗牙根)进行消解试验.结果表明,酸比例为8∶2的HNO32HCl O4效果最佳.3 I CP仪器操作参数的优化 在I CP仪器操作参数优化实验中,对起主要影响作用的射频发生器RF的功率和雾化速率进行了优化试验.分析结果表明,适当增加RF的功率和雾化速率有利于提高A s和N i的信噪比,降低检出限,如图1所示.因此,RF功率可以由仪器初始设定的1300W增加至1400W,雾化速率可以由原来的018L・m in-1增加至019L・m in-1.图1 RF射频功率和雾化速率的影响1.RF1500W(Calib Std),2.RF1400W(Calib Std),3.RF1300W(Calib Std),4.RF1200W(Calib Std);5.019L・m in-1(Calib Std),6.018L・m in-1(Calib Std),7.017L・m in-1(Calib Std),8.019L・m in-1(Calib B lank),9.018L・m in-1(Calib B lank),10.017L・m in-1(Calib B lank);11.019L・m in-1(Calib Std),12.018L・m in-1(Calib Std).13.017L・m in-1(Calib Std),14.019L・m in-1(Calib B lank),15.018L・m in-1(Calib B lank)16.017L・m in-1(Calib B lank)F i g11 RF power and nebulizati on gas fl ow influence f or ele ment4 内标校正干扰 以Y为内标元素(110mg・l-1)能有效克服基体效应、接口效应和仪器波动带来的影响(表1).在测定条件下连续测定样品的试剂空白11次,以其结果的三倍标准偏差所对应的浓度值为各元素的检出限.表1 内标法对测定的校正Table1 Effects of the internal ele ments on matrix interference correcti on待测元素Cu Pb Zn Cd Mo W A s N i Cr 标准值/mg・l-1110011001100110011001100110011001100测定值/mg・l-1018901940190019301910192019401950194内标校正值/mg・l-1019901990198019701980198019801960195检出限/mg・l-10100901024010060100301004010360104201018010075 方法的加标回收率及精密度 加标回收试验结果见表2.从表2可以看出,土壤的加标回收率在9610%—11316%之间,植物的加标回收率在9712%—10710%之间,测定方法的准确度比较高.土壤和植物5次平均结果的RS D 分别为1131%—4116%和1159%—4117%.6 土样和植物样品的测定 测定四个钨矿区采集的22个土壤样品和57个植物样品中的Cu,Pb,Zn,Cd,Mo,W,A s,N i 4期刘雷等:微波消解I CP2AES法测定土壤及植物中的重金属513和Cr的含量.其中具有代表性的4个土壤样品和4个对应生长的优势植物样品的分析结果列于表3.由样品分析结果可以看出,矿区土壤重金属含量比较高,大多数均远远超出当地背景值.植物也受其生长介质影响,体内的重金属含量比在一般环境下要高很多.表2 加标回收率和测定精密度(n=5)Table2 Precisi on and the standard additi on recovery样品元素原含量/mg・l-1加入量/mg・l-1测得量/mg・l-1平均回收率/%RS D/%土壤Cu611902100081436103101152 Pb113411100021476105182176 Zn715662100091709101151149 Cd01792110001177499103179 Mo019571100021223113164116 W31783210005155296102176 A s115301100021687106124108 N i411602100061314102151118 Cr31323210005118997151131植物Cu010900110001197103192186 Pb010450110001155107101159 Zn01505015001100199164117 Cd01010011000110797152154 Mo01080011000117798131182 W01026011000112297122175 A s01058011000115598103151 N i010560110001160102172102 Cr011720110001276101162140表3 I CP2AES法分析结果(μg・g-1)Table3 Analytical results of the deter m inati on of I CP2AES元素西华山荡坪漂塘下垄土壤狗尾草土壤狗牙根土壤千金子土壤柳叶箬Cu3514071951641402714030915028185872150306159 Pb1491703015515119033105671052516523915057182 Zn661001541302401655131603781304631251915180159121 Cd51201100713018195391605180521950157 Mo3710591208517539185171859610022114544167 W657150311651611951514018911529160648100107100A s54160613849120—1331001119065119097187N i601509150321431714062140619012816035190 Cr17138—3415916193611006132101169— 综上所述,采用微波消解进行样品前处理、I CP2AES法分别测定了矿区尾砂库的22个土壤样品和57个植物样品.结果表明,采用该法可同时分析矿区的土壤和植物样品中的重金属元素,该法简便、高效、准确.参 考 文 献[1] 杨祥,金泽祥,电感耦合等离子体原子发射光谱的若干进展[J].岩矿测试,2000,19(1)∶32—41[2] 谢华林,I CP2AES法测定大气颗粒物中的金属元素[J].环境化学,2002,21(1)∶103—104[3] 弓晓峰,陈春丽,Barbara Zi m mer man等,I CP2AES测定湖泊沉积物中微量元素的样品微波消解研究[J].光谱学与光谱分析,2007,27(1)∶155—159[4] KentM,Plant Gr owth Pr oble m s in Colliery Spoil Reclamati on:A revie w[J].A ppl.Geog.,1982,2∶83—107 环 境 化 学27卷514D ETER M I NAT IO N O F HEAVY M ETAL S I N S O I L SAN D PLANTS W I TH M I CROW AVE D I GEST IO N AND I CP2AESL I U L ei1 YAN G Fan1,2 L I U Zu2gen2 HUAN G D ong2gen1 HUAN G J ing2m ing2FAN G Hong2ya2 YAN G Guo2hua2(1 School of Envir onmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang,330031,China; 2 J iangxi Pr ovincial I nstitute of Envir onmental Pr otecti on,Nanchang,330029,China)ABSTRACT The deter m inati on of Cu,Pb,Zn,Cd,Mo,W,A s,N i and Cr in s oil and p lant sa mp les of Gannan wolfra m m ine areas have been studied using m icr owave digesti on and I CP2AES.The results indicated that s oil and p lant sa mp les were digested comp letely with HNO32HF2HCl O4(4∶5∶2)and HNO32HCl O4(8∶2)syste m by m icr o wave digesti on.The signal t o noise rati o for ele ments may be i m p r oved by increasing the radi o generat or power and the nebulizati on gas fl ow p r operly.The accuracy and p recisi on f or ele ments could be greatly i m p r oved by choosing the internal standard calibrati on method.The recovery f or s oil and p lant sa mp les was9610%—11316%and9712%—10710%,and the relative standard deviati on was1131%—4116% and1159%—4117%. Keywords:m icr owave digesti on,I CP2AES,s oils,p lants,heavy metal.。
马弗炉消解—ICP-AES法同时测定土壤中的重金属元素铜、锌、铅、铬何盛珍;刘宗英;李琴【摘要】在硝酸-盐酸-氢氟酸体系中采用马弗炉消解土壤成分分析标准物质Gss-2,方法简单,酸用量少,并且消化液澄清,效果好,干扰少.用ICP-AES法同时对其中的铅、锌、铜、铬元素连续测定,结果令人满意.土壤标准物质中铅、锌、铜、铬几种元素的测定值均在质控范围内,对其进行高,中,低浓度加标回收率测定能达到95%~104%,相对标准偏差在1.3%~3.2%之间.因此该法在准确度,精密度能满足土壤有关标准要求,又能同时进行多元素分析,提高分析效率.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】4页(P72-75)【关键词】马弗炉消解;土壤;重金属;ICP-AES法【作者】何盛珍;刘宗英;李琴【作者单位】攀钢集团钒钛资源股份有限公司劳动卫生防护研究所,四川攀枝花617067;攀钢集团钒钛资源股份有限公司劳动卫生防护研究所,四川攀枝花617067;攀钢集团钒钛资源股份有限公司劳动卫生防护研究所,四川攀枝花617067【正文语种】中文【中图分类】O657土壤作为我们人类赖以生存的环境,目前正遭受现代工业,矿业生产的飞速发展而排放的废水、废渣、废气中的重金属污染,并且逐年严重。
重金属不能被生物降解,相反在食物链的作用下成千百倍富集,最后进入人体,造成重金属慢性中毒[1]。
重金属在环境中的这一迁移特性,目前是环境化学研究的前沿领域。
因此我们对土壤重金属进行及时准确的监测为相关部门提供可靠数据,对于控制土壤质量越来越重要。
目前对土壤消解方法大多采用电热板及微波消解,测定主要用原子吸收光谱法(AAS)[2]。
该法不能同时测定多种元素,试样中共存离子干扰常需加入干扰抑制剂进行消除。
在操作上繁琐、耗时,消解酸二次污染严重。
本文探讨采用马弗炉消解土壤成分分析标准物质,对Gss-2进行分析其中的几种重金属铅、锌、铜、铬元素,用电感藕合等离子体发射光谱仪ICP-AES同时测定几种元素的可行性及准确性。
微波消解ICP-AES法测定土壤中的重金属应用化学09952095 陈智毅* 潘大卫廖年华张天祥黄嘉欢黎淑贞潘璐怡杨樱芝黄秋香谢宇虹摘要本实验利用微波辅助消解土壤样品,以高频电感耦合等离子体(ICP)作为光源,采用原子发射光谱法测定了土壤样品中的Cu、Zn、Mn、Cr四种重金属的含量,分别为:Cu:49.42μg/g、Zn:59.70μg/g、Mn: 340.89μg/g、Cr:64.46μg/g。
Cr和Zn均符合国家一级标准,Cu、Mn均不符合国家一级标准。
该方法快速简便,操作简单,进样量少,准确度高,可同时测定多种元素。
关键词微波消解微波辅助重金属校正曲线1 引言土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。
随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重。
重金属在土壤中累积,当达到一定程度便会对作物产生不良影响,不仅影响作物的产量和品质,而且通过食物链最终影响人类健康。
进入大气、水体和土壤的重金属均可以通过呼吸道、消化道、皮肤三种途径侵入人体,进入体内的重金属,对人体的各个发展阶段都会产生影响,尤其对母婴的毒害更为明显。
[1]如铅能伤害人的神经系统,特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响;镉的毒性很大,在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化,还会影响骨骼发育。
如1953年日本水俣氮肥厂的汞渣流入水体,导致了“水俣事件”的发生。
[2]在中国,随着污灌面积不断扩大,土壤重金属的污染问题日趋严重,近年来,突发性的环境污染事件骤增,其中重金属污染的案例占很大比例。
重金属污染问题已日益严重,对污染环境的治理迫在眉睫。
[3]因此,对土壤中的重金属进行定性和定量的分析,对于防治重金属污染,维持生态平衡,保护人们的健康,都有着十分重大的意义。
目前,常用的土壤重金属检测分析方法有:激光诱导击穿光谱(LIBS) [4]、感应耦合电浆质谱法(ICP-MS) [5]、火焰式原子吸收光谱法(FLAA) [6]、石墨炉式原子吸收光谱法(GFAA) [7]和分光光度计比色法[8]。
上述方法或者样品前期处理较为麻烦;或者测量时间长且精密度不高;或者使用的仪器较为复杂,测量成本高。
本实验采用微波消解高频电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),测定土壤样品中的重金属含量,具有操作简单,进样量少,准确度高,定量准确迅速,可同时多元素检测的优点。
被广泛应用于环境样品、动植物及生化样品、化学化工产品、地质样品、有色金属及其合金、食品及饮料、核工业产品等领域的各类样品中无机成分的分析检测。
2 实验部分2.1 仪器试剂2.1.1 仪器及工作条件(1)密闭微波消解仪(Maxs-Xpress型,培安CEM微波化(中国)技术中心)微波消解压力-时间程序为:175℃-15mins(2) SpectroCiros-V ison EOP 水平观测全谱直读等离子体发射光谱仪(德国斯派克分析仪器公司)。
ICP 工作条件:高频电源入射功率1.30kW;冷却气流量16L⋅min-1;辅助气流量0.7L⋅min-1;载气流量0.8mL⋅min-1;进样流速1.5mL⋅min-1(进样蠕动泵转速为2);预冲洗时间15s;积分时间24s。
2.1.2 试剂与标准溶液Cu、Zn、Mn、Cr 标准溶液(1.0mg⋅mL-1,国家标准物质研究中心)。
分别吸取上述各元素的标准溶液1mL于100mL 容量瓶中,以0.2mL 硝酸(G.R.)溶液配制成各元素浓度均为50μg⋅mL-1的混合液。
土壤样品制备将采集的土壤样品(一般布少于500g)混匀后用四分法缩分至100g,缩分后的土样经风干后,除去土样中的石子和动植物残体等异物。
用玛瑙研钵将土壤样品碾压,过2mm 尼龙筛除去2mm 以上的沙砾,混匀。
上述土样进一步研磨,再过100 目尼龙筛,试样混匀后备用。
2.2实验步骤2.2.1 标准系列的配制于5 个10mL 容量瓶中分别加入重金属混合标准溶液(50μg⋅mL-1) 0.00mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL 和0.80mL,分别加入0.2mL 的HNO3用二次水稀释至刻度,摇匀。
该系统各元素浓度分别为0.00μg⋅mL-1、0.50μg⋅mL-1、1.00μg⋅mL-1、2.00μg⋅mL-1 和4.00μg⋅mL-1。
2.2.2 土壤样品的微波消解步骤(1)准确称取0.2014g 上述干燥的土壤样品(105℃干燥2h),置于聚四氟乙烯(PTFE)溶样杯中,依次加入2mL硝酸、6mL盐酸,振摇使之与样品充分混合,放置等待反应完毕,加盖。
(2)将该样品杯放入消解外罐,拧上外罐罐盖,放入Maxs-Xpress型密闭微波消解仪腔内。
设定微波消解175℃-15mins。
按微波炉启动开关,同时按运行消解程序键,开始进行样品消解。
(3)待微波消解完成后,仪器会自动执行冷却程序,取出消解罐,冷却5∼10min 后打开外罐上盖,小心取出样品杯,再打开溶样杯杯盖。
(4)分别以每次1∼2mL 的二次去离子水(超纯水)冲洗溶样杯杯盖和杯壁2∼3次,抽滤,并把过滤液和冲洗抽滤瓶2 次(1∼2mL)液体转移至25mL 比色管中,再以去二次离子水定容至25mL。
待ICP-AES 分析。
2.2.3 ICP-AES 测定设定仪器最佳工作条件,随后进行ICP-AES 分析。
3 结果与讨论3.1 标准工作曲线的绘制表1 各元素测定波长表2 标准系列不同浓度各元素的标准响应值S0根据表2中标准溶液系列浓度的发射强度绘制标准工作曲线图。
图1 元素Cr的工作曲线Cr的线性方程:I=219275c+21668.79,相关系数R2=0.99958。
图2 元素Mn的工作曲线Mn的线性方程:I=1241650c+48280.71,相关系数R2=0.99973。
图3 元素Cu的工作曲线Cu的线性方程:I=238724c+32520.68,相关系数R2=0.99967。
图4 元素Zn的工作曲线Zn的线性方程:I=174811c+12046.98,相关系数R2=0.99939。
3.2土壤样品的测定结果表3实验样品测的实验数据记录表(第15号样品)元素Cr Mn Cu Zn仪器测的空白发射强度I018222.9 14721.1 30665.4 80438.9仪器测的样品液发射强度I’154379 3491440 158757 177032 样品实际发射强度I 136156.1 3476718.9 128091.6 96593.1样品实际浓度c/μg·mL-10.5221 2.7612 0.4003 0.4836样品中重金属含量ω/μg·g-164.46 340.89 49.42 59.703.3 结果分析3.3.1关于土壤中金属含量的讨论表4我国农田I级土壤中各种重金属的自然背景含量值[9]重金属元素自然背景值/(μg·g‐1)实验测得重金属含量/(μg·g‐1)Cr ≤9064.46Mn ≤300340.89Cu ≤3549.42Zn ≤100 59.70 如表4,与《土壤环境质量标准》中对于我国农田I级土壤中各种重金属的自然背景含量值对比,本实验土壤样品中Cr的含量为64.46μg·g‐1,而Zn的含量为59.70μg·g‐1,符合国家I级土壤标准含量值,在自然背景含量值内。
而本实验土壤样品中Mn的含量为340.89μg·g‐1,而Cu的含量为49.42μg·g‐1,超出国家I级土壤标准含量值,但超出量不多,可得实验中土壤样品Mn、Cu轻度污染。
3.4讨论3.4.1原始数据中空白Cr、Mn、Cu浓度出现负值,问题在于标准曲线的可信度。
本实验的原理是通过配制标准溶液,绘制工作曲线,通过工作曲线进而算出样品的浓度。
实际曲线中,往往是浓度越低,曲线上的点可信度越差。
真实样品分析中,我们往往通过标准曲线的斜率得到一个灵敏度,这其实是标准曲线给我们最重要的信息,样品的处理过程以及仪器本身的噪声信号,我们通过去除样品空白来校正。
如果样品和标准的基体不同,需要基体匹配或者内标校正,目的都是校正灵敏度的差异。
如果目标物浓度很低或者根本没有该物质,背景就有可能高于目标波长的强度,得出负值。
3.4.2空白液与样品液测得的浓度数值之差并非就是真实的土壤样品中的重金属含量。
计算样品中待测元素浓度时,不能直接用(C样品-C空白)计算,设标准曲线为I=ac+b,则(C样品-C空白)=(I样品-I空白)/a,而真实浓度值应将样品响应值与空白响应值相减后代入标准曲线中计算,即C= [(I样品-I空白)-b] /a,由此可以看出,直接用(C样品-C空白)将造成所得值偏大,故不能直接将C=(C样品-C空白)当作样品的浓度,应使用C= [(I样品-I空白)-b] /a来计算样品的真实浓度。
3.5结论本实验利用微波消解ICP-AES测定了土壤样品中Cu、Zn、Mn、Cr四种重金属的含量分别为:Cu:49.42μg/g、Zn:59.70μg/g、Mn: 340.89μg/g、Cr:64.46μg/g。
该方法快速简便,可同时定量测量多种元素,适合复杂成分的样品含量测量。
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