火焰原子吸收分光光度法测定土壤中4 种元素的方法验证

袁宁宁

（上海市黄浦区环境监测站 上海 200001）

1 前言

随着国家整体经济建设的发展，各行业领域对生态环境造成的污染也在不断增加，生态平衡已经遭到严重破坏，尤其是重金属污染问题。各类金属残留在河流、土壤以及沉积物中，能够通过食物链进入人体，严重时甚至会危害生命。 因此，针对土壤中的金属含量进行测定，将其控制在合理范围内，是当前环境监测部门的核心工作。此外，近年来有关重金属在土壤作物系统内的迁移、富集以及重金属污染土壤的治理等问题引起世界各国的高度重视，这使得提高土壤中金属元素测定方法的准确性与可行性变得愈加重要，本文分别针对土壤中不同的金属元素的测定方式进行验证，以期对我国环境监测工作的顺利开展提供帮助。

2 火焰原子吸收分光光度法

火焰原子吸收分光光度法主要是对原子形态的各类元素进行测定，通过原子蒸汽反应，对原子状态产生的变化进行分析，并且根据辐射光的强弱测定结果，计算样本中的元素含量，应用过程中具有以下特点：（1）灵敏度较高。与传统分析测定方法相比较，火焰原子吸收分光光度法可以达到ppm 级，当试验要求特殊时，还可以将范围浓度达到ppb 级。 （2）精密度良好。 一般情况下火焰原子吸收分光光度法测定的相对标准偏差（RSD）为1%～3%，当试验要求特殊时，还可以将测定RSD 值控制在1%以内。 （3）应用范围比较广泛。 火焰原子吸收分光光度法可以对元素周期表中的70 多种元素开展测定。 （4）试验过程干扰少。 火焰原子吸收分光光度法试验过程中的谱线重叠性小，不会对试验结果造成明显干扰[1]。（5）快速便捷。火焰原子吸收分光光度法可以实现自动化模式，液体样本在试验前无需进行分离处理，大部分试验过程都可以自动化完成[2]。

3 火焰原子吸收分光光度法测定土壤中的铜、 锌、镍、铬

3.1 试验部分

3.1.1 仪器与试剂

仪器：石墨消解仪（北京莱伯泰科仪器股份有限公司S60 型）；原子吸收分光光度计（美国铂金埃尔默股份有限公司PinAAcle900T 型）。

试剂：硝酸（HNO3）：ρHNO3=1.42 g/mL，优级纯；盐酸（HCl）：ρHCl=1.18 g/mL，优级纯；氢氟酸（HF）：ρHF=1.16 g/mL，优级纯；高氯酸（HClO4）：ρHClO4=1.68 g/mL，优级纯；铜标准储备液：ρ=500 mg/L；锌标准储备液：ρ=500 mg/L；镍标准储备液：ρ=500 mg/L；铬标准储备液：ρ=100 mg/L（环境保护部标准样品研究所）；铜、锌、镍、铬标准使用液用1%HNO3溶液逐级稀释标准储备液配制。

本次测定试验中选定的土壤标准物质为GSS-29（GBW07385）、GSS-30（GBW07386）、GSS-33（GBW 07389）、GSS-35（GBW07391）（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）。通过对土壤中的4 种金属元素含量进行测定，最终对平均结果进行分析，以此保证试验结果更具准确性。

3.1.2 土壤消解

称取0.5 g（精确至0.1 mg）土壤样品置于50 mL聚四氟乙烯消解管中，用水润湿后依次加入4 mL HNO3、4 mL HCl、3 mL HF，振荡摇匀，盖上消解盖，升温至150℃加热消解2 h，使土壤基本分解，开盖，加入2 mL HClO4，振荡均匀，升温至180℃，赶酸至管内剩余1～2 mL 液体。取下稍冷，用1%HNO3溶液冲洗盖子和消解管内壁至少3 次，然后将溶液全部转移至50 mL 容量瓶中，冷却后用1%HNO3溶液定容，振荡摇匀，取上清液待测。

3.1.3 测定条件

本次火焰原子吸收分光光度法需要测定不同种类的金属元素，因此所采用的灯具要满足不同的工作条件，本试验仪器采用的测定条件详见表1。 调节仪器至最佳工作条件之后，对测定试液的吸光度进行测定。

表1 火焰原子吸收光谱仪测量条件

3.2 结果与讨论

3.2.1 标准曲线的建立

取各元素标准使用液，配置成标准曲线系列。按照火焰原子吸收光谱仪测量条件，用标准曲线零浓度点调节仪器至零点，由低浓度到高浓度依次测定标准系列吸光度[3]，以各元素系列浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，建立标准曲线。4 种元素的标准曲线方程详见表2。

表2 各元素的标准曲线方程

3.2.2 样品测定结果

对土壤样品进行编号，1～4 号分别代表土壤标准物质GSS-29（GBW07385）、GSS-30（GBW07386）、GSS-33（GBW07389）以及GSS-35（GBW07391），准确称取4 种土壤样品各0.5 g，每个样品做2 个平行样，采用火焰原子吸收分光光度计测量土壤样品中的铜、锌、镍、铬的含量，测定结果详见表3。

土壤样品中各金属元素的含量W（mg/kg）计算公式如式（1）：

其中，C 为样品溶液重金属含量，mg/L；C0为空白溶液中的重金属含量，mg/L；V 为试液定容的体积，mL；m 为称取试样的重量，g；f 为试样中水分的含量，%。

3.2.3 精密度与准确度

为进一步测定土壤样本中精密度与准确度，本次试验分别称取4 种土壤样本各6 份，每份约0.5 g，采用火焰原子吸收分光光度计进行测定，得出4 种土壤样本中铜、锌、镍、铬元素的标准值与不确定度，具体测定结果详见表4。 由表4 数据可见，该方法的精密度良好，样品结果均在不确定度范围内且接近真值，表明本方法的准确度良好。

表3 土壤样品中重金属含量测定结果

表4 土壤样品中各元素物质的标准值与不确定度

3.2.4 回收率

针对4 种土壤样本的回收率进行测定，取铜、锌、镍、铬标准溶液，分别加入1.0 mL 标准混合溶液至4 种土壤样本中，采用与样品相同的试验步骤测定各金属含量，测定结果表明在本方法条件下，标准土壤样品的回收率在82%～115%。

4 结论

综上所述，人们的生态环保意识在逐渐提升，对环境检测工作不断提出新的要求。 在各种环境污染问题中，土壤污染最为严重[4]。 因此，必须采用科学的方式进行检测，以此保证居民的生活环境。

本文使用石墨消解仪对标准土壤样品进行前处理，然后用火焰原子吸收分光光度法测定其中的铜、锌、镍、铬的含量。试验结果表明，标准样品的测定含量在允许范围内，精密度也符合相关标准的要求，易于操作，标准土壤样品的回收率在82%～115%。各类金属元素的检出限、测定下限等数据均满足HJ 491—2019《土壤中铜、锌、镍、铬的测定 火焰原子吸收光分光度法》[5]的要求。