原子吸收分光光度计石墨炉法测定土壤中镉

原子吸收分光光度计石墨炉法测定土壤中镉

0原子吸收分光光度计石墨炉法测定镉镉是人体的重要组成部分，对神经、消化和血液循环的系统都有危害。必须严格控制食品中的镉含量，树立安全的农产品安全标准，限制农产品和生产区的镉含量。镉元素的测定也是检测土壤污染状况的重要指标,是作为农田土壤是否适合生产无公害农产品的重要依据,因此测定土壤中的镉含量具有重要意义。原子吸收分光光度计石墨炉法是测定土壤中镉含量的通用方法,也是国标GB/T17141-1997中使用的方法,但该标准只是一个通用性方法,在不同的试验室,不同的仪器和土壤条件下,不一定完全适用。众所周之,在实际测定土壤中镉元素中,土壤样品背景干扰元素复杂,基体干扰大,严重影响测定结果的准确性。土壤中镉元素含量的测定,一直是土壤元素测定中比较棘手的问题。此文介绍采用岛津AA-6800原子吸收分光光度计石墨炉法测定镉时,通过对基体改进剂和试验条件的优化,实现4种土壤标样测定结果全部符合土壤标样标准值。选择国标中使用的5%磷酸氢二铵做基体改进剂,磷酸氢二铵在样品消解液中的实际含量为4.5%,使用机加基改剂的方式,样品与基改剂的加入体积比为4:36;测定镉的最佳石墨炉程序为:灰化温度900℃,原子化温度1300℃,采用峰高定量模式。试验于2009年10月开始至今,在北京农林科学院植物营养与资源研究所进行研究。1试验部分1.1cemmos分级岛津AA-6800原子吸收分光光度计;高密石墨管;微波消解仪CEMMars3100。Cd标准溶液(1000mg/L);硝酸(MOS级),氢氟酸(优级纯),高氯酸(优级纯),蒸馏水。土壤标样及Cd含量标准值见表1。1.2测试方法1.2.1标准系列配置1.2.2测试方法(1)微波消解程序此试验采用微波消解法对4种土壤标准样品进行前处理。准确称取表1中的4种土壤样品各0.3g于微波消解管中,加入8mLHNO3,再加入3mLHF,浸泡1h。微波消解程序见表2。样品消解完毕后,向消解管中加入2滴高氯酸,170℃赶酸,最后用1%HNO3转移定容至25mL容量瓶中待用。(2)石墨装置的测量条件的优化仪器工作条件为:波长228.8nm;狭缝1.0nm;灯电流8mA。采用自动进样器,机加基改剂方式进样。1组试验比较此试验分别对磷酸氢二铵、硝酸钯和硝酸镁三种基改剂进行试验比较。进样GBW07409消解液10μL,再进10μL上述基改剂,采用表3升温程序进行检测,采用仪器默认的峰面积积分,比较检测结果,找出最佳基体改进剂。2最佳灰化温度的确定此试验分别进样GBW07409消解液10μL,最佳基改剂10μL,灰化温度从500℃向上以每次100℃递增,其他条件不变,观察吸光度的变化,找到最大吸光度时的灰化温度,即最佳灰化温度。3最佳基改剂的确定此试验分别进样GBW07409消解液10μL,最佳基改剂10μL,采用最佳灰化温度,其他条件不变,改变原子化温度,改变量为每次100℃,观察吸光度的变化,找到最大吸光度时的原子化温度。4进样总体积比试验此试验采用最佳灰化温度和最佳原子化温度,其他条件不变,分别进样GBW07409消解液和最佳基改剂,以进样总体积为20μL为基准,调节GBW07409消解液与基改剂的进样体积比,按照不同的进样体积比,进样Cd标准工作曲线和GBW07409消解液,测定GBW07409的Cd含量。通过不同体积比得出的GBW07409Cd含量与标准值的比较,确定基改剂添加比例。5峰面积积分法岛津AA-6800的图像积分规则有峰高积分和峰面积积分两种。此试验分别对GBW07409的检测结果进行峰高积分和峰面积积分,通过与标准值的比较确定最佳积分规则。6消解液的预处理将通过微波消解处理好的4种土壤标样的消解液倒入样品瓶中,采用最佳基改剂、灰化温度和原子化温度,按照最佳基改剂添加比例进样,进行分析测定。2结果与讨论2.1石墨炉升温程序试验结果基体改进剂的加入,是为了提高被测元素的测定灵敏度。基体改进剂与被测元素生成复合物,从而降低了挥发度,防止在较高的灰化温度时损失。3种基体改进剂按照表3石墨炉升温程序试验结果见表4。由表4可以看出,5%磷酸氢二铵作为基改剂所测结果的吸光值最大,但是背景值也最高。硝酸镁与磷酸二氢铵混合基改剂的吸光值偏低,但背景值较低。硝酸钯与磷酸二氢铵混合基改剂的效果最差。由于此试验是测定土壤中的Cd含量,所测Cd含量普遍较低,因此,保证较高的吸光值强度是必需的。另外,基改剂的加入种类越多,对背景造成的干扰因素越复杂。因此,综合以上考虑,结合试验数据,最终确定选用5%磷酸氢二铵作为最佳基体改进剂。2.2样品中总蒸发因素的确定灰化是为了减少或消除原子化时基体组分对被测元素可能带来的干扰,灰化应在不损失被测元素的前提下尽可能除去各种干扰因素。如果被测元素与基体中某成分挥发温度相近,灰化温度选择偏高,则被测元素损失;灰化温度选择偏低,则基体的蒸发会对检测结果造成严重干扰。此试验对500~1100℃之间的灰化温度进行了对比试验,所得结果见图1。如图1所示,当灰化温度在700~1000℃之间时,所得吸光值差别不大,但当灰化温2.4不同灰化温度和添加量对样品吸附cd的影响基改剂添加比例的多少,关系到所测结果的灵敏度和准确性。基改剂添加过少,则不能有效地与被测元素形成复合物,从而降低检测灵敏度。基改剂添加过多,则很可能造成不必要的背景干扰,对试验结果的准确性造成影响。此试验按照磷酸氢二铵在20μL总进样体积中的不同实际百分含量检测的结果见图3。由图1可以看出,当磷酸二氢铵含量占总进样体积4%~8%时,所测GBW07409中Cd含量均在标准值0.068±0.023范围内。当磷酸二氢铵含量为4.5%时,所测Cd含量为最大值0.069mg/kg。因此,当磷酸二氢度低于800℃时,吸收的背景线大大高于吸收线,背景干扰非常严重。当灰化温度为900℃时,背景干扰明显下降,且吸光度也略高于800℃和1000℃。当灰化温度高于1000℃时,样品的吸光值明显减小。图1表明,调节合适的灰化温度,对测定土壤中Cd时的背景干扰有明显的作用。因此,此试验将最佳灰化温度设定为900℃。铵含量占20μL总进样体积的4.5%时,为最佳基改剂添加比例,即样品进样体积2μL,5%磷酸氢二铵体积18μL。由于样品进样2μL,进样体积偏小,进过进一步试验,最终确定样品进样体积4μL,5%磷酸氢二铵进样体积36μL为最佳进样条件。另外,当磷酸二氢铵含量从3.5%增加到4.5%时,所测Cd值有较为明显的增大。说明磷酸氢二铵在该浓度范围内对土壤消解液中Cd的复合效果最好。2.5检测数据处理结果分析此试验对磷酸二氢铵含量占总进样体积4%~6%之间的GBW07409检测数据分别按照峰面积积分和峰高积分,所测结果见图4。如图2所示,其他条件相同的情况下,峰高积分所测得的Cd含量比峰面积积分的值要高,且更接近标准值0.068。因此,以峰高积分计算土壤中Cd含量为最佳积分规则。2.6基改剂系统优化通过以上试验结果,最终将石墨炉测定土壤中的Cd条件优化如下。基改剂为5%磷酸氢二铵溶液,采用自动进样方式,样品进样4μL,5%磷酸氢二铵进样体积36μL,进样比为4:36。石墨炉升温程序见表5。2.74土壤样品的检测结果2.7.1cd工作歌线图2.7.2四种类型样品的试验结果3优化条件下的cd检测结果此试验通过一系列的试验条件摸索,对石墨炉原子吸收法测定土壤中镉的试验条件及基改剂进行了优化。最终确定以5%磷酸氢二铵溶液作为基改剂,样品与基改剂进样比为4:36,灰化温度900℃,原子化温度1300℃。4种不同类型的土壤标样采用该优化条件测得的检测结果全部符合标准值,说明了此试验的优化条件适合中国大部分地区不同类型的土壤Cd检测,具有很好的普适性。此试验方法很好的解决了土壤中Cd含量准确检测难题,具有很强的通用性,克服了GB/T17141-1997不具有普适性的障碍,对中国各地区土壤中Cd含量的检测具有广泛的推广价值。使用1000mg/LCd标准溶液,逐步稀释至5ng/mL作为标准使用液。用移液管分别准确量取5ng/mLCd标液0.0、1.0、2.5、5.0、7.5mL于5个25mL容量瓶中,用1%HNO3定容至刻度,得到Cd标准工作曲线浓度为0.0000、0.0002、0.0005、0.0010、0.0015mg/L。2.3灰化温度的确定原子化温度的选择取决于元素的性质,与溶剂种类关系不大。一般情况下,仪器设定的原子化温度是基于纯水溶液试样的,但在实际操作过程中,由于受到仪器状况,环境条件等因素的影响,最佳原子化温度的设定,还需要认真摸索。此试验对1100~2300℃之间的灰化温度进行了对比试验,所得结果见图2。如图2所示,原子化温度在1300℃时达到最大值,随着原子化温度的进一步升高,吸光值逐渐降低。因此,此试验将最佳原子化温度设定为1300℃。按照3.6给出的最佳石墨炉检测条件进2.2.1Cd标准系列,所得工作曲线见图5。4