火焰原子吸收法测定土壤中铜和锌的方法验证

范东山　邢婕　边忠鹏　赵芳辉

摘 要：根据环境标准HJ 491—2019，利用火焰原子吸收法对土壤中铜和锌开展实验室内部方法验证。结果表明，土壤铜在0～0.40 mg/L内线性结果良好，土壤锌在0～0.80 mg/L内线性结果良好，相关系数均≥0.999。实验室测定土壤中的铜和锌的检出限均为1 mg/kg，测定下限均为4 mg/kg，土壤铜的相对标准偏差为0.17%，土壤锌的相对标准偏差为0.18%，符合标准要求，同时土壤铜和锌的标准物质相对误差均在标准规定范围内，证实实验室具备检测土壤中铜和锌的能力。

关键词：土壤;火焰原子吸收;铜;锌

中图分类号：S151.93文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）11-0138-03

Verification of Determination of Copper and Zinc in Soil by

Flame Atomic Absorption Spectrometry

FAN Dongshan XING Jie BIAN Zhongpeng ZHAO Fanghui

（Shandong Jiayu Test Technology Co.， Ltd.，Zibo Shandong 255086）

Abstract： According to the environmental standard HJ 491—2019， an in-laboratory validation of copper and zinc in soil was performed by flame atomic absorption spectrometry. It turns out that soil copper showed good linearity in the range of 0～0.40 mg/L， soil zinc showed good linearity in the range of 0～0.80 mg/L，the correlation coefficient greater than or equal to 0.999. The detection limit of copper and zinc in soil determined in laboratory were 1 mg/kg，the lower limit of determination were 4 mg/kg，the RSD of soil copper was 0.17%，the RSD of soil zinc was 0.18%， which meet the requirements of the standard， and the relative error of certified reference materials was within the standard range. The Result was confirmed that the laboratory has the ability to detect copper and zinc in soil.

Keywords： soil;flame atomic absorption;copper;zinc

隨着社会经济的发展，我国大多数城市近郊土壤受到不同程度的污染。尤其是工业废水的排放，会影响水的质量[1]。若用含铜和锌的废水灌溉农田，则铜和锌会在土壤和农作物中积累，不仅会影响农作物的生长，而且会污染粮食籽粒。铜、锌是人体必需的微量元素，但过量摄入会对人体健康造成危害。为更准确、快速地测定土壤中的铜，利用火焰原子吸收法测定具有重要的现实意义。通过学习《环境监测分析方法标准制订技术导则》（HJ 168—2020）[2]，熟练掌握了火焰原子吸收的操作规程，并制定出方法验证流程进行了分析测试。

1 材料与方法

1.1 方法原理

土壤经酸消解后，试样中铜、锌在空气-乙炔火焰中原子化，其基态原子分别对铜、锌的特征谱线产生选择性吸收，吸收强度在一定范围内与铜、锌的浓度成正比[3]。

1.2 仪器与试剂

原子吸收分光光度计（TAS-990AFG），电子天平（BSA224S），微波消解仪（屹尧TOPEX），智能控温电加热器（G-400），尼龙筛[0.15 mm（100目）]，铜空心阴极灯，锌空心阴极灯。

铜标准溶液（坛墨质检-标准物质中心、B1906158），锌标准溶液（坛墨质检-标准物质中心、B1909069），氢氟酸（国药集团化学试剂有限公司、优级纯），硝酸（国药集团化学试剂有限公司、优级纯），盐酸（烟台远东精细化工有限公司、优级纯），土壤标准物质GSS-9、GSS-5、GSS-30（地球物理地球化学勘探研究所）。

1.3 样品的制备

1.3.1 土壤试样的制备。准确称取0.2～0.3 g（精确至0.1 mg）样品于消解罐，用少量水润湿后加入3 mL盐酸、6 mL硝酸、2 mL氢氟酸，按照《土壤和沉积物 金属元素总量的消解 微波消解法》（HJ 832—2017）消解样品。试样定容后保存于聚乙烯瓶，静置，取上清液待测。

1.3.2 空白试样的制备。不称取样品，按照与试样制备相同的步骤进行空白试样的制备[3]。

1.4 仪器分析条件

将仪器调试到最佳测量条件，用标准曲线零浓度点调节仪器零点，由低浓度到高浓度依次测定标准系列的吸光度，分别以铜、锌元素标准系列质量浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，建立标准曲线[4]。

2 试验结果

2.1 校准曲线的测试

取100 mL容量瓶，用硝酸溶液（1+99）稀释铜、锌元素标准使用液（100 mg/L），配置成标准系列。铜、锌标准曲线测试数据分别如表1和表2所示，可得铜、锌的标准曲线分别为[y=0.161  9x+0.000  3]和[y=0.253  2x+0.001  9]，土壤中铜、锌的标准曲线相关系数分别为0.999 4和0.999 5，均符合标准方法要求（相关系数应≥0.999）。

2.2 方法检出限和测定下限

按照样品分析步骤进行空白试样的制备，选定仪器的最佳条件进行7次空白样品的平行测定，计算7次平行测定的标准偏差，并按《环境监测分析方法标准制订技术导则》（HJ 168—2020）中检出限计算公式[MDL=tn-1，0.99×S]计算检出限和测定下限。其中：[tn-1，0.99]为自由度为[n-1]、置信度为99%时的[t]值，这里为3.143;[S]为7次空白重复测定值的标准偏差;[MDL]为方法检出限[5]。数据见表3。

经验证：本方法的铜检出限为0.006 mg/L，换算后为1 mg/kg，按照[4MDL]计算测定下限为4 mg/kg;锌的检出限为0.006 mg/L，换算后为1 mg/kg，测定下限为4 mg/kg。标准中，铜和锌的检出限均为1 mg/kg，测定下限均为4 mg/kg。可见，铜和锌的各项指标能够满足标准方法的要求。

2.3 方法精密度和正确度

按照样品分析步骤进行土壤标准物质GSS-9、GSS-30、GSS-5土壤试样的制备，对上述试样进行6次平行测定，以6次测量结果的平均值计算相对标准偏差和相对误差，结果见表4。可见，相对标准偏差和相对误差均在标准规定范围内。

2.4 实际土壤样品检测

实验室对某地高低两种土壤样品进行铜、锌检测分析，其中铜的相对标准偏差分别为1.21%和2.36%，锌的相对偏差分别为0.64%和3.33%，相对标准偏差均在标准规定的范围内（≤20%）。土壤中铜、锌的相对标准偏差分析结果见表5。

3 结论

由表1至表5可知，本实验室按照标准曲线、方法检出限、测定下限、精密度以及正确度等性能指标对土壤铜、锌进行验证，验证结果均满足方法标准要求，土壤实际样品验证结果良好。试验结果表明，本实验室用火焰原子吸收法测定土壤中的铜、锌的各项性能指标均满足要求，确认本实验室具备用该方法检测土壤中铜、锌的能力，可为土壤检测和环境保护工作提供可靠的依据。

参考文献：

[1]殷思敏.石墨消解-火焰原子吸收法测定土壤中的铜、锌[J].绿色科技，2019（6）：130-134.

[2]生态环境部.环境监测分析方法标准制订技术导则：HJ 168—2020[S].北京：中国環境科学出版社，2020.

[3]任兰，胡晓乐，吴丽娟.石墨消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤和沉积物中铜、锌、镍、铬[J].化学分析计量，2018（2）：14-17.

[4]生态环境部.土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2019[S].北京：中国环境科学出版社，2019.

[5]郭英海，赵迪斐，陈世悦.细粒沉积物及其古地理研究进展与展望[J].古地理学报，2021（2）：263.