AAS测定土壤中镉、铜、铅、锌
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实验四 原子吸收分光光度法测定土壤中的镉、铜、铅、锌
实验目的：
1、学习和掌握土壤中金属离子的测定方法和原理。
2、学习和掌握用原子吸收分光光度法测定土壤中金属离子的测定方法和原理。
实验原理：
土壤样品经过HCl-HNO3-HClO4混酸体系消解后，将消解液喷入空气-乙炔火焰。在火焰中形成的金属(Cd、Cu、Pb、Zn)基态原子蒸汽对光源发射的特征电磁辐射产生吸收。测得试液吸光度扣除全程序空白吸光度，从标准曲线查得金属含量，计算土壤中Cd含量。
金属(Cd、Cu、Pb)含量低时可用碘化钾-甲基异丁酮萃取富集分离后测定，方法简便、灵敏、准确、选择性好，可以消除背景和基体效应干扰。铜、铅含量较低时，可用石墨炉无火焰法测定，含量较高时，可用石墨炉无火焰法测定，含量较高时，可不经萃取，直接将消解液喷入空气-乙炔火焰中进行测定（土壤受污染的成分复杂时，最好萃取分离）。
仪器：
原子吸收分光光度计
镉、铜、铅、锌单元素空心阴极灯。
试剂：
硝酸(特级纯)
盐酸(特级纯)
高氯酸(优级纯)
2mol/L碘化钾溶液：称取333.4g碘化钾溶于1L去离子水中。
抗坏血酸
甲基异丁酮(MIBK)
.镉标准储备液：称取0.5000g金属镉粉(99.9%)，溶于10mL盐酸(1+1)中，转移至500mL容量瓶中，用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg镉。测定时将此溶液逐级稀释为1mL含5μg的镉标准使用液。
铅标准储备液：称取0.5000g金属铅(99.9%)，用适量硝酸(1+1)溶解后，移入500mL容量瓶中，用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg铅。
铜标准储备液：称取1.0000g金属铜(99.9%)，溶于15mL硝酸(1+1)中，转移至1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg铜。
锌标准储备液：称取1.0000g金属锌(99.9%)，用20mL盐酸(1+1)溶解后，用去离子水稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg锌。
样品：
1、采集与保存
将采集的土壤样品(一般不少于500g)混匀后用四分法缩分至约100g。缩分后的土样经风干(自然风干或冷冻干燥)后，除去土样中石子和动植物残体等异物，用木棒(或玛瑙棒)研压，通过2mm尼龙筛（除去2mm以上的砂砾），混匀，用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至全部通过100目(孔径0.149mm)尼龙筛，混匀后备用。
2、试样的制备
取土样1~5g(根据样品中待测元素含量而定)，于100mL高型硬质烧杯中，加入少许水润湿，加王水10～20mL，于电热板上加热保持微沸，至有机物剧烈反应后，加高氯酸2～10mL，继续加热直至冒白烟，强火加热，直至土样呈灰白色，小心赶去高氯酸（注意不出现棕色烧结干块，若出现此情况，要再加少许王水复原为白色）。取下样品，用1%硝酸溶解，过滤于50mL容量瓶中，定容至标线，摇匀。
分析步骤：
1、标准溶液的配制
配制每毫升含镉5μg，铜、铅、锌各为50μg的混合标准溶液。分别向6个
50mL容量瓶中，按顺序加入0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL和2.50mL
的混合标准溶液，用0.1mol/L盐酸或0.1mol/L硝酸溶液稀释至标线，摇匀。
表1 镉、铜、铅、锌混合标准溶液(μg/L)
镉 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
铜 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
铅 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
锌 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
2、标准曲线的绘制
分别准确吸取上述标准系列混合液20mL于6个50mL具塞试管中，加2mL
浓盐酸、2mL2mol/L 碘化钾溶液及0.2g抗坏血酸，摇匀，准确加入10mL甲基异丙酮，萃取1～2min，静置分层后，将有机相吹入空气－乙炔火焰进行测定，用减去空白的吸光度与相对应的金属浓度(mg/L)绘制标准曲线。
剩余的混合标准溶液直接喷入空气－乙炔火焰测定铜和锌，用减去空白的
吸光度与相对应的金属浓度(mg/L)绘制标准曲线。
仪器测定条件见表2。
表2 测定条件
项 目 镉 铅 铜 锌
测定波长/nm 228.8 283.3 324.7 213.8
燃气 乙炔 乙炔 乙炔 乙炔
助燃器 空气 空气 空气 空气
测定相 有机相 有机相 水相(或有机相) 水相
火焰类型 氧化型 氧化型 氧化型 氧化型
曲线范围(μg/L) 0.05～1.0 0.5～10.0 0.5～10.0 0.5～10.0
3、样品的测定：
取20mL滤液于50mL具塞试管中，按照标准曲线的萃取及测定步骤测定
各元素吸光度。或直接将消解后的溶液直接喷入空气－乙炔火焰测定吸光度。然后在标准曲线上查得金属含量。
每测定约10个样品要进行一次仪器零点校正，并吸入1.00mg/L的标准溶液检查灵敏度是否发生了变化。
4、空白试验
用去离子水代替试样，采用和样品相同的步骤和试剂，制备全程序空白溶液，在相同的条件下进行测定。每批样品至少制备2个以上的空白溶液。
结果计算：
土壤样品中金属的含量c(mg/kg)按以下两个公式计算： (1) 萃取
)1(fmVVVc
式中：
c－试液的吸光度减去空白溶液的吸光度，然后在校准曲线上查得(Cd、Cu、Pb、Zn)的浓度(mg/L)；
V‘－萃取测定的样品体积；
V－试液定容的体积，ml；
m－称取试样的重量，g；
f－试样中水份的含量，%。
(2) 不萃取
fmVc1
式中：
c－试液的吸光度减去空白溶液的吸光度，然后在校准曲线上查得(Cd、Cu、Pb、Zn)的浓度(mg/L);
V－试液定容的体积，ml；
m－称取试样的重量，g；
f－试样中水份的含量，%。
注意事项：
1、在进行萃取测定时，有机物分层后，应立即测定，因为样品中的某些元素分解较快，有的元素则可保持1.5h以上不分解，可根据情况，在稳定的时间内，完成测定。
2、若试样中镉、铅含量超出标准曲线范围时，可用甲基异丁酮稀释后测定。
3、在消解过程中，黑色底质、泥炭质土壤或其它含有机物过多的土壤，应多加王水并反复加几次，使大部分有机物消解完毕，方能加高氯酸，以免有机物过多引起强烈反应，致使瓶中有机物溅出甚至爆炸。消解时必须在通风良好的通风橱中进行。 土壤用高氯酸消解近干后，土渣仍未深灰色，说明有机物还未消解完全，应再加少量(1~3mL)高氯酸或数滴双氧水，重新消解至白色或灰白色，呈糊状为止。
用高氯酸消解有机物，应尽可能将过量高氯酸白烟驱尽，否则加入碘化钾时会产生大量高氯酸沉淀而影响测定。少量沉淀并不影响测定。
高氯酸的纯度对空白值影响很大，直接关系到结果的准确度，因此在消解时，应注意加入高氯酸的量和试样保持一致，并尽可能的少加，以便降低空白值。
附1：
岛津A6300原子吸收分光光度计使用方法
――火焰原子吸收分光光度法
一、开启气瓶
乙炔瓶：逆时针一圈至一圈半之间，钢瓶压力要大于0.5MPa
打开空压机开关
二、连接进样管。打开仪器开关（右下角）。
三、打开电脑→双击 WizAArd→单击“操作”→单击“测定”→登陆ID输入“admin” →单击“确定”。
四、参数设置
双击“元素选择”→单击“选择元素”→选择目的元素、“火焰连续”“普通灯”→“连接”→“初始化”→“火焰分析的仪器检查目录”→打钩→“确定”→“编辑参数”→选择相关项目（“点灯方式”、选“NON-BGC”；“灯电流”尽量选择低于参考值）→打钩“点灯”→进行“谱线搜索”及“光束平衡”→“关闭”→“确定”→“下一步”→“标准曲线设置”→根据测定元素灯情况设置相应参数→“确定”→“样品组设置”→“连接发送参数”→ “下一步”→“下一步”→“原子化气/气体流量设置” →完成→进入测定界面
点灯之后对光斑
五、测定
开排气扇→点火→“自动调零”→“空白测定”→标曲及样品测定。
注：“就绪”表示可以开始下一个进样，“忙”表示正在测样；
待Abs出现拐点后点击“开始”进行数据采集。 每测定一个样品需用蒸馏水冲洗管路。
六、关机
熄火“EXTINGUISH” →关气（乙炔、空压机）→放气“purge”至乙炔压力表为零→关电源。
附2：Cu测定条件
测定条件和校准曲线
测定条件
灯电流 ; 6 mA/0 mA ; 6 mA/500 mA 燃烧器高度 ; 7 mm
波长 ; 324.8 nm ; 324.8 nm 燃烧器角度 ; 0 度
狭缝宽 ; 0.5 nm ; 0.5 nm 燃气流量 ; 1.8 l/min
点灯方式 ; BGC-D2 ; BGC-SR 助燃气的类型 ; 空气
校准曲线 BGC 氘灯方式
标准 浓度 吸收
号 (ppm) 324.8nm
1 0.5000 0.0968
2 1.0000 0.1898
3 2.0000 0.3800
[ABS]=K1*[C]+K0
K0= 0.0000，K1= 0.1901
校准曲线 BGC-SR方式
标准 浓度 吸收
号 (ppm) 324.8nm
1 0.5000 0.0653
2 1.0000 0.1274
3 2.0000 0.2510
[ABS]=K1*[C]+K0
K0= 0.0000，K1= 0.1261
干扰
干扰少。
