微波消解-原子吸收光谱法测定土壤中的铅和镉
王长芹 张凯 邓艺 杜卓群
(1济宁医学院法医学与医学检验学院，山东272067
2济宁医学院药学院学生，山东 276826)
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摘要： 目的 建立微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅和镉含量的方法。方法 利用-盐酸-氢氟酸作消解液，土壤样品经微波消解，采用石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅和镉的含量。结果 在优化实验条件下， 铅（2.0～50μg∕L）、镉（0.1～1.0μg∕L）的吸光度（A）与浓度（C）呈良好的线性关系（r值分别为0.9962，0.9971，），检出限分别为1.48μg/L和0.062μg/L，回收率为92.40%～102.6%， RSD为2.63%～5.62%。结论 该方法样品处理效率高、准确性好，用于土壤中铅和镉的测定，结果令人满意。
关键词：微波消解；原子吸收光谱法；土壤；铅；镉
Determination of Lead and Cadmium in Soil Using Microwave
Digestion by Atomic Absorption Spectrometry
WANG Chang-qin， ZHANG Kai，DENG Yi，DU Zhuo-qun
（Institute of Forensic Medicine and Laboratory Medicine，Jining Medical University，Jining，Shandong 272067，China）
Abstract: Objective To establish a method for the determination of lead and cadmium in soil Using Microwave Digestion by atomic absorption spectrometry (AAS). Methods Using nitric acid -hydrochloric acid -hydrofluoric acid as remove fluid, soil samples by microwave digestion, determination of lead and cadmium content in soil by atomic absorption spectrometry (AAS). Results There was a good linear relationship at the concentration of 2.0~50 μg/L for Pb and at 0.1 ~1.0μg/L for Cd; the correlation coefficient of Pb was 0.9962 and that of Cd was 0.9971.The ---------------------------------------------------
基金项目：2013年济宁市科技局医药卫生科技发展项目（NO.2013jnwk70）；济宁医学院2013年校级科研计划项目（NO.JY2013KJ029）；2012年山东省特色专业“医学检验专业”资助项目（NO.33） 作者简介：王长芹（1979-），女，讲师，从事理化检验研究。
detection limits of lead and cadmium were 1.48μg/L和0.062μg/L, respectively，and the recovery rates were 92.40%～102.6%, the RSDs were 2.63%～5.62%. Conclusion The method was efficient for sample reatment and accurate. The method was employed for measurement of Pb and Cd in soil, and satisfactory results were obtained.
Keywords：Microwave digestion；Atomic absorption spectrometry；Soil；Lead；Cadmium
随着社会的进步及人们环保意识的提高，土壤质量对人体健康的影响引起人们越来越多的关注，土壤中重金属的含量直接影响农作物的质量，因此准确检测土壤中重金属特别是铅、镉的含量至关重要。由于土壤成分复杂，必须对样品进行消化处理。土壤样品处理方法有电热板加热消解、微波消解和高压消解等[1、2]，电热板加热消解消化时间长，安全系数差，测定结果偏差大，难以进行批量土壤样品的测定；微波消解由于其快速、消解完全及干扰小而得到广泛应用。铅、镉的测定方法有原子吸收光谱法[3-5]、原子荧光光谱法[6]、电化学方法[7、8]、电感耦合等离子体发射光谱法[9] 、电感耦合等离子体质谱法[10]等。本文采用-盐酸-氢氟酸混合酸微波消解土壤样品，用石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅和镉的含量。
1 材料与方法
1.1仪器与试剂
XH-800C电脑双控微波消解仪，TAS-990型原子吸收分光光度计，GF-990型石墨炉电源，铅、镉空心阴极灯；GZX-9076 MBE数显鼓风干燥箱，KDMB型调温加热板，高速万能粉碎机,自动超纯水机，微量移液器等。
铅标准储备液: 1.000mg /ml（山东省疾控中心标准室）；镉标准储备液: 1.000mg /ml（山东省疾控中心标准室）；优级纯盐酸；试剂除特殊说明外均为分析纯；实验用水均为超纯水。 1.2实验方法
1.2.1样品采集与制备 按对角线采样法采集土壤样品，每个采样点选三个点采样，取样深度0～20cm，取样量不少于500g，3个点采集的样品充分混匀制成
混合土壤样品。将采集的土壤样品自然风干，除去杂物，用四分法缩分，取缩分后的样品100g左右，经105℃烘干后，用粉碎机粉碎，过100目的分样筛分样，制备成土壤样品。 1.2.2样品处理
准确称取0.200 0（±0.002）g土壤样品于微波消解罐的聚四氟乙烯内罐中，加入盐酸 5ml、 5ml、氢氟酸2ml，混匀，加盖密封后，将消解罐放入微波消解仪中，设定微波消解功率为600W，最大压力4Mpa，按照表1微波消解的工作条件消解样品。微波消解结束，待温度降至80℃，取出消解罐，将消解液转移到聚四氟乙烯坩埚中,用少量超纯水洗涤消解罐，合并洗涤液于坩埚中，将坩埚置电热板上，加热赶酸至大约2ml，冷却后将溶液转移至25ml比色管中，用0.5%溶液洗涤坩埚，合并洗液，用80 g/L 磷酸二氢铵溶液作基体改进剂，并用0.5%溶液定容至刻度，同时做空白试验。微波消解的工作条件见表1。
表1 微波消解工作条件
消解程序 温度/℃ 时间/min 第1 阶段 90 5 第2 阶段 120 5 第3 阶段 180 10 第4 阶段 200 10
1.3测定方法
1.3.1标准系列的配制 用1.000mg/mL铅标准储备液逐级稀释配成浓度为50μg/L的铅标准使用溶液，用80 g/L 磷酸二氢铵溶液作基体改进剂，配制成5、10、20、30、40、50μg/L铅的系列标准溶液。用1.000mg/ml镉标准储备液配成浓度为1.0μg/L的镉标准应用液，配制成 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg/L镉的标准溶液。 1.3.2 测定条件
表1仪器工作主要参数
项目 参数 项目 参数
波长 Pb：283.3nm Cd：228.9nm 光谱带宽 0.4nm 滤波系数. 0.1 灯电流 2.0mA 负高压 Pb：361V Cd：350V 积分时间 2s 读数方式 峰面积 测量方式 标准曲线法
表2 石墨炉升温程序
温度／℃ 升温时间／ｓ 保持时间／ｓ
步骤 Pb Cd Pb Cd Pb Cd 干燥 120 100 5 5 10 10 灰化 500 600 5 5 5 10 原子化 1700 1900 0 0 2 3 净化 1800 2000 0 1 2 2
1.3.3测定及标准曲线的绘制 按表2选定仪器工作条件，表3石墨炉升温程序，测定标准系列、空白溶液、样品溶液的吸光度，每次进样量均为10μL。仪器自动绘制标准曲线并读数。 2 结果
2.1标准曲线、线性范围及检出限
在优化实验条件下，铅的浓度在2.0～50 μg/L、镉的浓度在0.1～1.0μg/L范围内具有良好的线性关系，线性方程铅为I=220.8712*[A]-9.4324，相关系数为0.9962；线性方程镉为I=1.6304*[A]-0.2190，相关系数为0.9971。用3倍信噪比计算，铅、镉的检出限分别为1.48μg/L和0.062μg/L。 2.2精密度试验
在优化实验条件下, 分别取10、25、50μg /L的铅，0.1、0.5、1.0μg /L的镉标准溶液为低、中、高三个浓度水平，进行6次测定, 铅的RSD 分别为4.56%，3.13%，5.62%；镉的RSD 为2.63%，4.34%，4.48%。 2.3 准确度试验
采集土壤样品1份，用本文所述微波消解和仪器检测条件，对土壤样品进行铅和镉高、中、低3个浓度的加标回收试验，平行测定6次，铅加标回收率在93.62%～101.4% 之间，镉加标回收率在92.40%～102.6% 之间，详细检测结果见
表4。
表4 样品加标回收率（n =6）
元素 测定值（μg/g） 加标量（μg/g） 加标测定值（μg/g） 回收率（%） Pb 7.094 5.0 11.78 93.62 10.0 16.90 98.06 15.0 22.30 101.4 Cd 0.1050 0.05 0.1512 92.40 0.10 0.2018 96.80 0.15 0.25 102.6
2.4样品分析
采集北湖新区土壤样品，取其中6份按试验方法对土壤样品进行处理并测定，每份测定6次，结果见表5。
表5 样品分析结果（n =6，μg/g）
样号 测定值 样号 测定值 Pb Cd Pb Cd 1 7.094 0.1050 4 8.856 0.0926 2 12.307 0.1329 5 7.850 0.1238 3 13.426 0.1274 6 6.178 0.1166
3.讨论
选择三种消解体系在相同的条件下对土壤样品进行消解，分别是-盐酸-过氧化氢消解体系、-过氧化氢-氢氟酸消解体系、-盐酸-氢氟酸消解体系。选择相同的土壤样品，相同的消解条件，用三种消解体系分别处理样品，其中-盐酸-过氧化氢消解体系、-过氧化氢-氢氟酸消解体系处理的样品消解不彻底，剩余少量固体，消解罐内壁附着少量杂质，溶液浑浊不清，而在-盐酸-氢氟酸消解体系中，土壤样品消解彻底，消解液澄清透明，因此，选用-盐酸-氢氟酸消解体系，消解结果令人满意。
参考文献
[1] 王士贺，王忠伟. 石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅、镉含量[J].理化检验-化学分
册，2012,48:30-31,36.
[2]魏向利，雷用东，马小宁，等．微波消解－ AAS 法测定土壤中铅铬镉元素的研究[J].安徽农业科学，2014，42( 11) : 3243 － 3244，3247.
[3] GB/T 17140- 1997. 土壤质量铅、镉的测定KI-MIBK 萃取火焰原子吸收分光光度法[S] . [4]万亚军. 东台市售水产品铅和镉污染水平的原子吸收法检测[J]. 环境与健康杂志，2012,29（8）：737-738.
[5]曹芳红，陈晓霞，丁锦春.微波消解- 石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中铅和镉[J].环境与职业医学，2012，29 （8 ）：498-500.
[6]张泓，吕维君，茅建人，等. 微波消解——原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法测定土壤中的铜锌铅镉铬砷汞［J］. 中国卫生检验杂志，2005，15（7）：830-831. [7]公维磊，杨金玲，王长芹，等．地表水中痕量铅和镉的同位镀锑膜修饰电极差分脉冲溶出伏安同时测定法[J].环境与健康杂志，2014,31（1）：60-62.
[8]公维磊，杨金玲，王长芹，等．锑膜修饰电极差分脉冲溶出伏安法测定食品中痕量铅、镉［J］．中国食品卫生杂志，2011，23（6）：524-527.
[9]潘晓东，汤鋆，应英，等.密闭微波消解－电感耦合等离子体发射光谱法测定鱼肉中铅，镉和汞[J].中国卫生检验杂志，2012，22 （7 ）：1544-1545.
[9]陶秋丽，戴青锋，王龙山，等.微波消解－电感耦合等离子体质谱法测定煤矸石中镉铬铅[J].冶金分析，2013,33（8）：24-27.
