石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中痕量铋

2014-12-01张奇磊

环境科学导刊 2014年1期

张奇磊

（常州市环境监测中心，江苏常州213001）

铋是环境中的稀有元素，是人体非必需的有毒元素，主要累积在哺乳动物的肾脏，造成病变［1］。因此，对环境中特别是农作物土壤铋的监测是有必要的。目前，铋的测定主要有原子荧光光谱法［2］，但在测定土壤样品过程中一些共存重金属元素会对铋的测定有较严重干扰，导致测定不准确。常见的土壤试样消解方法用硝酸－高氯酸－氢氟酸消解前处理样品，该方法敞开式加热，消解时间长、消耗酸试剂量大，在消解过程中产生大量酸雾。本文采用微波消解土壤样品［3］，0.1%磷酸二氢铵作为基体改进剂，石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中痕量铋，消解速度快，消解效率高，酸用量少，避免了测定元素的挥发损失。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

普析通用TAS-990原子吸收光谱仪；GF-990石墨炉；铋空心阴极灯；ETHOSD型微波消解仪；电子控温电热板。

1000mg／L铋标准储备溶液（国家钢铁材料测试中心）；0.10 mg／L铋标准应用液，由铋标准储备液用1%硝酸逐级稀释配制；硝酸、氢氟酸、盐酸：均为优级纯；GSS-1土壤标准参考样：（1.2± 0.2）μg／g。

基体改进剂：称取0.1g磷酸二氢铵，用1%硝酸溶解定容至100ml，试验用水均为二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

选用铋灯，氘灯扣除背景吸收，灯电流3.0mA，光谱通带宽度0.4nm，波长223.1nm；石墨管为热解涂层管；基体改进剂加5μl；通过试验，确定石墨炉载气流量250ml／min，干燥温度与时间为110～120℃，25S；灰化温度与时间为1100℃，25S；原子化温度与时间为2400℃，5S；热除温度与时间为2600℃，3S；塞曼效应扣除背景。启动石墨炉控制程序，仪器自动吸取10μl，微波消解程序见表1。

表1 微波消解程序

1.3 样品前处理

将采集的土壤样品去除杂物后匀后参照《土壤环境监测技术》进行保存和制备。准确称取0.2g左右土壤样品于消解罐中，加少量水湿润，加入硝酸4ml、氢氟酸2ml、盐酸2ml，旋紧盖子，摇动使之混匀，放人微波消解炉中，再按照微波消解程序的步骤进行微波消解处理。微波消解后取出消解罐冷却后，置于180℃ （仪器显示温度）电子控温电热板上加热蒸发至内容物呈黏稠状，取下稍冷，加入1%硝酸温热溶解可溶性残渣，全量转移冷却至50ml比色管中，用1%硝酸溶液定容，待测。

按同样步骤的操作条件消解样品和空白样品，测定样品和空白样品消解液，测定的样品的峰高减去空白样品的峰高后由标准曲线得出样品铋的样品浓度。

2 结果与讨论

2.1 标准溶液配制及检出限

取铋100μg／L标准使用液稀释为0.00、2.00、 5.00、8.00、15.0、20.0μg／L的标准溶液，采用磷酸二氢铵溶液作为基体改进剂，按仪器条件测定吸光值。实验表明铋的质量浓度在2.00～20.0μg／L呈线线，相关系数r＝0.9993，回归方程Y＝0.0337X＋0.004。

用空白重复11次测定，测得信号的标准偏差S为0.00784μg／L，以公式L（检出限）＝κS／K计算，式中κ＝3、K为方法灵敏度（既标准曲线斜率）［4］。计算铋的检出限为0.70μg／L，当称取0.2000g土壤样品时，方法检出限为0.02μg／g。

2.2 消解温度的选择

试验表明过低的消解温度或保持时间过短都会使测定结果偏低，当消解温度＜180℃，土壤标准样品的测定值比标准值偏低；设置为200℃时，样品消解后清亮无残渣，消解彻底，测定标样结果较准确。试验设置温度为200℃，使一些复杂、难消解的土壤样品也能达到较好的处理效果。

在土壤消解过程中，酸对金属和原子吸收光谱仪均有影响，必须在消解后，将剩余的酸赶走，赶酸不彻底，样品的空白值就会偏高，导致样品测定值偏低。大量的酸的存在也会对测试产生干扰，严重影响试验效果，使实验结果产生误差。

2.3 基体改进剂的确定

用于铋石墨炉原子吸收法测定的基体改进剂有硝酸铵、硝酸镁、钯、抗坏血酸、磷酸二氢铵等。试验中，采用0.1%磷酸二氢铵溶液作为基体改进剂，可将灰化温度提高到1100℃，有效地消除基体干扰，又不需使用昂贵的钯试剂。

2.4 精密度和准确度试验

取GSS—1土壤标准参考样，按试验方法消解样品和空白样品，测得的土壤浓度为1.12μg／g，在定值范围内。称取GSS—1土壤标准参考样4份（均为0.20 g），分别加入100μg／L铋标准使用液1.00、1.50、2.00、2.50ml后按1.3步骤消解处理进行加标回收试验和精密度试验，结果见表2。