李 凡，李祥峰

(1 云南省楚雄州農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，云南 楚雄 675000；2 云南省楚雄州動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，云南 楚雄 675000)

在土壤質(zhì)量鎘含量的測(cè)定中，國(guó)標(biāo)消解方法是電熱板消解，此方法操作簡(jiǎn)單、儀器要求低，但大量強(qiáng)酸的使用，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員和環(huán)境的危害較大。而微波消解方法因操作簡(jiǎn)便、快捷、安全而得到廣泛應(yīng)用[1]。但不同消解方法的比較研究較少，且微波消解的消解效果如何也值得進(jìn)一步研究。

本文擬通過(guò)電熱板消解與微波消解2種不同的前處理方式，使用石墨爐原子吸收光譜儀來(lái)測(cè)定土壤中的鎘含量，通過(guò)分析測(cè)定結(jié)果的精密度、準(zhǔn)確度、提取率來(lái)比較研究2種前處理方式的消解效果，以此為檢測(cè)人員在土壤鎘測(cè)定的前處理方法上提供參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與材料

安捷倫240FS+240Z石墨爐原子吸收光譜儀；美國(guó)CEM MarsX微波消解儀；Milli-Q超純水儀；鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸(優(yōu)級(jí)純)；鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL)，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院；土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07405，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微波消解法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯的消解罐中，加水潤(rùn)濕后加入5 mL硝酸、2 mL氫氟酸和2 mL雙氧水混合均勻，將內(nèi)膜旋緊，置于微波消解工作平臺(tái)上消解。設(shè)置消解時(shí)間和步驟，消解程序如表2所示。消解完成后，冷卻至室溫，取出消解內(nèi)管放入趕酸板上，150～160 ℃消解趕酸至液體成近干，取下冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中定容，待溶液澄清后，取上清液測(cè)試。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。石墨爐原子吸收儀檢測(cè)條件見表2。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

表2 石墨爐原子吸收光譜儀檢測(cè)條件Table 2 Determining condition of graphite furnace atomic absorption method

1.2.2 電熱板加熱法

稱取約0.2000 g處理好的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用水濕潤(rùn)后加入5 mL鹽酸，置于電熱板上80 ℃加熱，當(dāng)蒸發(fā)至約2～3 mL時(shí)，取下稍冷后加入5 mL硝酸、4 mL氫氟酸、2 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上14 ℃加入1 h左右，開蓋搖晃坩堝除硅。視消解情況重復(fù)上述過(guò)程，當(dāng)白煙基本冒盡且內(nèi)容物呈粘稠狀時(shí)，取下稍冷，用水沖洗坩堝內(nèi)壁，并加入1 mL硝酸溶液(1+5)溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)Ｈ缓髮⑷芤恨D(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，加入3 mL 5%磷酸二銨溶液冷卻后定容[2]。采用和樣品相同的步驟和試劑，制備空白溶液。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線制定

對(duì)鎘標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行稀釋后制備濃度點(diǎn)0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L的鎘標(biāo)準(zhǔn)系列液，通過(guò)測(cè)定繪制工作曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線繪制

通過(guò)石墨爐原子吸收光譜儀測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，繪制工作曲線如圖1所示。圖1中標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程為y=0.0434x+0.0079，相關(guān)系數(shù)R2=0.9993。

圖1 鎘石墨爐原子吸收標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Cadmium standard curve

2.2 不同消解方法測(cè)定鎘的精密度與準(zhǔn)確度分析

使用不同前處理消解的標(biāo)準(zhǔn)樣品經(jīng)石墨爐光譜儀平行測(cè)定6次，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確分析，結(jié)果如表3、表4所示。

表3 不同前處理精密度分析Table 3 The precision analysis of different digestions

表4 不同前處理準(zhǔn)確度分析Table 4 The accuracy analysis of different digestions

由表3可知，電熱板加熱法測(cè)定的平均值為0.404 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0105 mg/kg，RSD為2.60%；微波消解法測(cè)定的平均值為0.430 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0091 mg/kg，RSD為2.12%。兩種前處理方法測(cè)定土壤中鎘含量的精密度均在允許范圍內(nèi)，但微波消解法測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差與RSD均小于電熱板加熱法。說(shuō)明微波消解法測(cè)定的精密度優(yōu)于電熱板法。

由表4可知，電熱板加熱法測(cè)定平均值為0.40mg/kg，準(zhǔn)確度為11.11%，提取率為88.89%；微波消解法測(cè)定平均值為0.43 mg/kg，準(zhǔn)確度為4.44%，提取率為95.56%。兩種前處理方法測(cè)定土壤中鎘含量的準(zhǔn)確度均在允許范圍內(nèi)，但微波消解法的準(zhǔn)確度更小、提取率更高，且測(cè)定的平均值大于電熱板法。說(shuō)明微波消解法的準(zhǔn)確度優(yōu)于電熱板法。

綜上分析，2種前處理方式測(cè)定土壤鎘含量都在允許范圍內(nèi)[3]，但微波消解法測(cè)定土壤中鎘含量的精密度和準(zhǔn)確度優(yōu)于電熱板法，測(cè)定的鎘含量也大于電熱板法。分析其原因，可能是因?yàn)槲⒉ㄏ馐窃诿荛]強(qiáng)酸環(huán)境中，對(duì)試樣施加高壓力、高溫度作用，通過(guò)微波加熱促使樣品消解，最大程度的降低了樣品的污染及元素的損失，保證了土壤樣品中鎘含量的完整性[4]。

微波消解具有耗時(shí)短、用酸少、污染小、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)儀器設(shè)備的要求較高。而電熱板的優(yōu)點(diǎn)是所需儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，缺點(diǎn)是耗時(shí)較長(zhǎng)、穩(wěn)定性較差，并且消解過(guò)程中產(chǎn)生大量酸性氣體，安全性較低[5]。

3 結(jié) 論

通過(guò)分析2 種前處理檢測(cè)方法的準(zhǔn)確度、精密度比較數(shù)據(jù)，得出微波消解石墨爐原子吸收法可較好滿足土壤中鎘的測(cè)定需要。分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)，雖各有利弊，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果均能滿足要求。因此實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)際檢測(cè)中可根據(jù)監(jiān)測(cè)的目的和實(shí)驗(yàn)室的儀器條件選擇合適的前處理方法。