石墨炉原子吸收光谱法测定地表水中6 种金属元素

游巍亭，谷彦彬

（河南省许昌水文水资源勘测局，河南 许昌 461000）

近年来，随着我国工业的快速发展，铊、铍、钒、锑等金属在高新技术材料行业用途越来越广泛，但引起的环境污染也受到人们日益重视。铊、铍、钒、锑、镉、钴均为有毒重金属元素，在水中具有难降解和高稳定性的特点，可富集在水生生物体内并通过食物链进入人体，对人体骨骼、肝脏和肾脏等造成危害[1，2]。目前，我国GB3838-2002《地表水环境质量标准》已将铊、铍、钒、锑、镉、钴作为地表水的非常规监测项目并规定其限值[3]。因此，准确测定地表水中铊、铍、钒等金属对保障人体健康具有一定的现实意义。

铊、铍、钒等金属的测定方法主要有分光光度法、火焰原子吸收法、电感耦合等离子体质谱法、石墨炉原子吸收光谱法等，其中分光光度法和火焰原子吸收法灵敏度低、检出限高，不利于水中痕量金属的测定；电感耦合等离子体质谱法检出限低，分析速度快，但仪器设备价格昂贵，不利于普及[4-7]。石墨炉原子吸收光谱法具有操作简便、灵敏度高和检出限低等优点，已广泛应用于各类样品中痕量金属的测定。本文通过优化实验条件，建立了石墨炉原子吸收光谱法测定地表水中痕量铊、铍、钒、锑、镉、钴含量的方法，实验测试结果令人满意。

1 实验部分

1.1 实验设备和试剂

A3 型原子吸收光度计，配铊、铍、钒、锑、镉、钴空心阴极灯（北京普析通用公司）；UPR-II 超纯水仪（四川优普公司）。

500mg·L-1铊、铍、钒、锑、镉、钴标准溶液（北京坛墨质检科技公司）；HNO3（优级纯）、Pd（NO3）2（AR），上海化学试剂厂。

1.2 仪器参数

仪器载气为高纯Ar；光谱通带宽度为0.7nm；进样体积为10μL；基体改进剂为0.5g·L-1Pd（NO3）2溶液，加入体积为5μL；背景校正方式为塞曼背景校正；工作条件见表1[8]。

表1 石墨炉工作条件Tab.1 Working conditions of graphite furnace

1.3 标线曲线配制

用5%HNO3溶液稀释铊、钴、钒、锑、镉、铍标准样品溶液，分别配制铊、钴、钒、锑浓度为10μg·mL-1和镉、铍浓度为1μg·mL-1的标准储备液。精密吸取适量6 种金属元素标准储备液，置于50mL 容量瓶中，加5%稀HNO3溶液定容，配制铊、钴、钒、锑浓度依次为0.00、2.00、5.00、10.0、20.0、30.0、40.0μg·L-1和镉、铍浓度依次为0.00、0.30、0.60、1.50、2.00、4.00、6.0 μg·L-1的标准系列溶液，摇匀，待测。

2 结果与讨论

2.1 石墨管的选择

使用石墨炉原子吸收法测定水中铊、铍、钒、锑等金属时，不同的石墨管类型对待测金属元素原子化效果影响较大。本文以铊和镉为例，在其他分析条件不变的情况下，分别考察了平台石墨管和普通石墨管对水中待测金属的测试效果。

由表2 可见，选用平台石墨管时，铊和镉的吸光度较高，因此，本实验选用平台石墨管来提高水中待测金属的灵敏度。

表2 平台石墨管和普通石墨管对水中铊和镉的实验结果比对Tab.2 Comparison of the test results of platform graphite tube and ordinary graphite tube for thallium and cadmium in water

2.2 基体改进剂的选择

使用石墨炉原子吸收法测定水中铊、铍、钒、锑等金属过程中，加入基体改进剂可提高待测金属元素的灰化温度和原子化温度，减少样品中的基体干扰。本文以铊和镉为例，考察了水样中加入Pd（NO3）2基体改进剂前后铊和镉的测试效果，见表3。

表3 水中加入基体改进剂前后的铊和镉实验结果比对Tab.3 Comparison of thallium and cadmium test results before and after adding matrix modifier in water

由表3 可见，在水样分析过程中加入基体改进剂后，铊和镉的吸光度明显增强，因此，在实验过程中选择加入0.5g·L-1Pd（NO3）2溶液的基体改进剂。

2.3 线性曲线和检出限

在上述仪器工作条件下，对铊、铍、钒、锑、镉、钴标准系列溶液进行石墨炉原子吸收测定，以待测金属元素的质量浓度对应其吸光度作标准曲线。按照样品分析步骤对7 份铊、钴、钒、锑浓度为3.0μg·L-1和镉、铍浓度为0.5μg·L-1的水样重复测定7 次，计算测试结果相对标准偏差，检出限按MDL=S·t(n-1,0.99)计算,当n=7 时，t 值取3.143，确定水中铊、钴、钒、锑、镉和铍的检出限[9]。

由表4 可见，铊、钴、钒、锑、镉和铍的标准曲线线性关系良好，方法检出限低，满足地表水中痕量铊、钴、钒等金属元素的分析要求。

表4 线性回归方程和检出限Tabl.4 Linear regression equation and detection limit

2.4 方法精密度实验

采用本方法对浓度为8.00μg·L-1的铊、钒、锑、钴和浓度为2.00μg·L-1的镉、铍的混合水样连续测定6 次，计算方法的精密度。

由表5 可见，6 种金属元素测试结果的相对标准偏差为1.07%～3.13%，方法精密度良好。

表5 方法精密度结果Tab.5 Precision results of the method

2.5 方法加标回收实验

在空白水样中加入一定量的铊、钒、锑、钴、镉、铍混合标准溶液，配制低、高两个浓度点的加标样品，采用本实验方法进行测定，进行加标回收实验。

由表6 可见，6 种金属元素测试结果的加标回收率为90.0%～104.7%，方法加标回收率良好。

表6 方法加标回收结果Tab.6 Recovery results of method addition

3 结论

本文采用Pd（NO3）2溶液为基体改进剂，建立了石墨炉原子吸收光谱法测定地表水中铊、钒、锑、钴、镉、铍的方法。本方法操作简便，检出限低，测试结果精密度和加标回收率满足地表水检测的质量控制要求，适用于地表水中铊、钒、锑、钴等金属元素的痕量分析。