微波消解—石墨炉原子吸收分光光度法测定不同类型水样中的总

镉东明

摘要 [目的]采用石墨炉原子吸收分光光度法测定不同类型水样中的总镉含量。[方法]对样品采用微波消解前处理，在灰化温度1 000 ℃，原子化温度1 850 ℃条件下测定。[结果]标准曲线线性范围为0～3.0 μg/L，r=0.999 7方法检出限为0.023 μg/L；精密度为1.2%～7.5%；样品加标回收率为105%～109%。[结论]所建立的石墨炉原子吸收法能够准确测定地表水、地下水和污水中总镉的含量，方法具有重复性好、操作简便等特点，可获得满意结果。

关键词 微波消解；水样；石墨炉—原子吸收分光光度法；总镉

中图分类号 O657.31 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0205-02

镉不是人体的必需元素，镉进入血液后迅速与金属巯蛋白（metallothionein，MT）结合形成镉金属巯蛋白（MTCd）。镉的毒性很大，可在人体内蓄积，主要蓄积在肾脏，引起泌尿系统的功能变化。水中含镉0.1 mg/L时，可轻度抑制地表水的自净作用。用含镉0.04 mg/L的水进行农溉时，土壤和稻米受到明显污染；农溉水中含镉0.007 mg/L时，即可造成污染。日本的痛痛病即镉污染所致，临床表现为背和腿疼痛，腹胀和消化不良，严重患者发生多发性病理性骨折。镉是我国实施排放总量控制的指标之一，镉的常见测定方法有分光光度法、火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法/质谱法等。目前，由于石墨炉原子吸收法具有选择性好、灵敏度高、检出限低、操作简便、成本相对较低等特点，在土壤、食品、生物、水质等样品中重金属的检测得到了越来越广泛的应用。本文对地表水、地下水和污水中的总镉进行了测定，并对相关试验条件进行了探讨和优化，建立了水中总镉的石墨炉—原子吸收分光光度法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 仪器。Zeenit700原子吸收分光光度计、自动进样器、热解涂层平台石墨管、微波消解仪、电热板。

1.1.2 试剂。1 000 mg/L镉标准储备液（国家钢铁材料测试中心）；硝酸（优级纯，德国默克公司）；30%双氧水。

1.2 工作条件及仪器参数

波长228.2 nm，灯电流2.0 mA，光谱通带0.4 nm，灰化温度1 000 ℃保持10 s，原子化温度1 850 ℃保持4 s，除残温度2 000 ℃。

1.3 标准曲线的绘制

将标准储备液用0.2%硝酸逐级稀释，配制成浓度为0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 μg/L的标准曲线点，由仪器自动绘制标准曲线。

1.4 样品前处理

总量样品需要消解，步骤如下：取25 mL混合均匀水样于微波消解罐中，再加入1.0 mL 30%过氧化氢，加入5.0 mL浓硝酸，如有大量气泡产生，置于通风橱中静置，待反应平稳后加盖旋紧。放入微波消解仪中，消解仪升温时间10 min，消解温度180 ℃，保持时间15 min[1]。

程序运行完毕后取出消解罐置于通风橱内冷却，待罐内温度与室温平衡后，放气，开盖，移出罐内消解液，用试验用水荡洗消解罐内壁2次，收集所有溶液，转移到50 mL容量瓶中，加水至标线，摇匀，待测。也可用电热板在亚沸状态下，加热赶酸至1 mL，用0.2% HNO3定容至25 mL容量瓶中，摇匀，待测[2]。

可滤态：样品通过0.45 μm滤膜过滤后直接进行测定。

2 结果与分析

2.1 灰化温度的确定

灰化的目的是蒸发去除共存的基体和局外组分，从而减轻基体干扰，降低背景吸收[3]。在试验中取同一浓度样品保持原子化温度不变，改变灰化温度，观察吸光度的变化情况。由图1可知，灰化温度在1 000 ℃时吸光度最大且稳定，最后确定灰化温度为1 000 ℃。

2.2 原子化温度的确定

固定灰化温度和灰化时间，改变原子化温度（温度范围1 800～2 000 ℃），观察吸光度的变化情况。由图2可知，随着原子化温度的升高，吸光度不断升高，当温度升到1 850 ℃时，吸光度达到最大，随后有所降低，即确定原子化温度为1850 ℃。

2.3 工作曲线线性范围

试验对工作曲线的线性范围进行了测定，结果表明工作曲线在0～3.00 μg/L之间线性良好，相关系数r=0.999 7，回归方程y=0.136 6x+0.007 9。

2.4 方法检出限、精密度

对浓度值约为0.05 μg/L和0.10 μg/L的标准溶液分别进行7次重复测定，根据方法检出限计算公式：MDL=t（n-1，0.99）×S，式中，t（n-1，0.99）为自由度为n-1、置信度为99%时的t值，为3.143；S为7次重复测定值的标准偏差[4]。计算得出检出限为0.023 μg/L，结果见表1；对3个不同浓度样品分别进行6次平行测定，RSD为0.9%～1.3%，结果见表2。

2.5 标准样品的测定

对镉有证标准物质平行测定6次，相对误差分别为2.03%、0、1.08%，结果见表3。

2.6 加标回收率的测定

对地下水、地表水、污水3种实际样品进行加标回收试验，加标量分别为0.012 5、0.025、0.050 μg。结果表明，回收率为105%～109%，结果见表4。

2.7 干扰和消除

2.7.1 常见酸对镉测定的影响。选择实验室常用的盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸5种，测定其不同浓度对镉的影响。试验结果表明，0.1%～5.0%的磷酸、硝酸对测定结果基本无影响；同浓度范围的盐酸、高氯酸基本略有正干扰；硫酸有负干扰。

2.7.2 常见共存元素对镉测定的影响。主要选择水样中常见共存元素K、Na、Ca、Mg、Cu、Zn，测定其不同浓度对镉的影响。结果表明，试验设定浓度范围内K、Na、Ca、Mg、Cu、Zn对镉的测定基本无影响；1 000 mg/L Ca、100 mg/L Mg略有负干扰；100 mg/L Cu有正干扰。

2.7.3 清洁的地表水和地下水。使用氘灯或塞曼扣背景方法加基体改进剂可消解大部分基体干扰，如样品浓度高而背景吸收大于1时，可使用稀释法以降低样品的基体浓度。如以上方法仍不能去除基体干扰时，或测定加标回收率不满足80%～120%时，可用标准加入法[5-6]。

3 结论与讨论

采用微波消解—石墨炉原子吸收分光光度法测定地表水、地下水和污水中总镉的含量，该方法检出限低、精密度与准确度良好，可获得较满意结果。

4 参考文献

[1] 吴锡明，张翔，麻美芬，等.GFAAS标准加入校准法快速批量测定人尿中镉[J].中国卫生检验杂志，2014（1）：148-149.

[2] 张颖，仲立新.平台石墨炉直接测定全血中镉[J].中国卫生检验杂志，2010，20（8）：1910-1912.

[3] 李志娟，王金星.微波消解—石墨炉原子吸收法测定食品中铅、镉和铜[J].医学动物防制，2012，28（1）：107-109.

[4] 蔡继红，陆海，潘海燕.石墨炉原子吸收分光光度法测定粮食中的铅和镉[J].甘肃环境研究与监测，2000，13（3）：151-152.

[5] 生活饮用水标准检验方法 金属指标：GB/T 5750.6-2006[S].北京：中国环境科学出版社，2006.

[6] 环境监测分析方法标准制修订技术导则：HJ 168-2010[S].北京：中国环境科学出版社，2010.endprint