摘要:本文介紹了采用 Agilent 240Z 石墨爐原子吸收光譜儀測定土壤中鈹 (Be) 元素的方法。該 方法采用電熱板加熱四酸消解方式、配備一體化熱解涂層石墨管的 240Z 橫向塞曼石墨 爐,并以硝酸鈀作為基體改性劑,對多種土壤標準物質進行驗證測試。測定值在標準物質 標準值范圍內,方法檢測限和精密度*建設用地土壤污染風險篩選值和管制值中 Be 元素的*,對土壤中 Be 的測定具有重要的應用價值。
前言:隨著土壤普查和土壤污染風險檢測的大力開展,土壤中重金屬元 素的分析已經成為環境檢測領域的重要工作,鈹元素及其化合物 具有毒性,土壤中鈹超過一定含量,將導致植物中毒;鈹以煙霧 或粉塵形式經呼吸道、消化道和皮膚進入人體能引起多種疾病; 快速、準確的分析土壤中鈹含量對于土壤普查和土壤污染治理工 作具有非常重要的意義。 由于土壤基質及其復雜,而其中鈹含量很低,基質效應對測定結 果的準確度有很低影響。如何準確測定土壤中低含量的鈹對于樣 品的前處理方法和儀器的基質耐受性具有嚴格的要求。本方法中 采用電熱板鹽酸、硝酸、氫氟酸和高氯酸四酸溶解樣品,采用 Agilent 240Z 石墨爐原子吸收光譜儀,標準一體化縱向加熱熱解 涂層石墨管和橫向塞曼背景校正技術,硝酸鈀做為基體改性劑進 行測試,方法中對于樣品的消解條件、儀器測試條件包含升溫程 序、基體改性劑的選擇和用量等條件進行研究和優化,有效扣除 了土壤基質的背景干擾;方法成本低,分析結果具有較高的精密 度和準確度,檢測限和定量限*《GB36600-2018 土壤環境 質量 建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》的低篩選和管 制值要求,可準確快速的進行土壤中鈹 (Be) 的測定,為建設用地 土壤和全國土壤普查中鈹的測定提供了有效的參考方案。
實驗部分:試劑和樣品 鹽酸(優級純,Sigma);硝酸(優級純,Sigma);氫氟酸(優 級純,Sigma);高氯酸(分析純,國藥);硝酸鈀(光譜純,安 捷倫部件號 5190-8336);所用實驗用水為 Milli-Q 超純水系統制 備的高純去離子水。10 μg/mL 鈹元素標準溶液(安捷倫部件號 5190-8565)。 市售土壤成分分析標準物質:泛平原沉積物成分分析標準物質 GBW07385 (GSS-29)、GBW07386 (GSS-30)、GBW07388 (GSS32)、GBW07390 (GSS-34) 和 GBW07391 (GSS-35)。 儀器和設備 Agilent 240Z 原子吸收光譜儀,配備 PSD120 自動進樣器、安捷 倫鈹 (Be) 元素空心陰極燈和一體化熱解涂層石墨管。 標準品配制 鈹 (Be) 標準儲備液:5 ng/mL;采用 1% 硝酸溶液逐級稀釋 10 μg/mL 標準溶液而制得。 基體改性劑:1% 硝酸鈀(光譜純,安捷倫部件號 5190-8336),直接使用。 校準標樣:采用 Agilent 240Z 石墨爐原子吸收光譜儀自動進樣器 自動配制,濃度分別為 0、1.0、2.0、3.0、4.0 和 5.0 ng/mL。 樣品前處理 按照 GB17378.5-2007 測定土壤標樣的含水率。 準確稱取 0.2000 g 土壤成分分析標準物質到 50 mL 聚四氟乙烯 燒杯中,用少量水潤濕,加入 10 mL 鹽酸;置于電熱板上 100 °C 低溫消解 0.5 小時;然后依次加入 5 mL 硝酸、2 mL 氫氟酸,加 蓋置于電熱板上,120 °C 消解 1.0 小時;冷卻后加入 2 mL 高氯 酸,加蓋置于電熱板上,160 °C 加熱 1 小時后開蓋繼續加熱至 白煙趕凈,內容物呈粘稠狀;取下冷卻后,加入 2 mL 硝酸,在 電熱板上低溫溶解殘渣(若殘渣不溶解,可以重復上述消解過 程);待溶液清澈,將其轉移至 25 mL 容量瓶中并用高純去離子 水定容。該溶液經高純水進一步稀釋 10 倍后上機測定。同時配 制樣品空白。
石墨爐原子吸收升溫程序的優化 土壤樣品復雜,基體干擾嚴重,且鈹 (Be) 元素含量較低,如果 要準確測定,基體改性劑的選擇和溫度程序的優化尤為重要。本 方法采用 1% 硝酸鈀作為基體改性劑,配合橫向塞曼背景校正技 術,可有效消除基質帶來的背景干擾。240Z 石墨爐原子吸收光譜 儀可利用內置的可視彩色攝像頭優化并確認最佳的干燥溫度和時 間,內置的 SRM(表面響應技術)自動優化加入基體改性劑后的 灰化和原子化溫度。對標樣和樣品消解液分別運行 SRM 程序, 獲得最佳的灰化和原子化溫度與時間。最終確定的石墨爐升溫程 序如表 2 所列。
結果與討論 標準曲線 進樣分析濃度分別為 0、1.0、2.0、3.0、4.0 和 5.0 ng/mL 的鈹 (Be) 校準標樣(其中含 1% 硝酸鈀),繪制校準曲線,并進行線性 回歸分析;結果圖 1 所列,表明在 0.00–5.0 ng/mL 的濃度范圍 內,鈹 (Be) 濃度與吸光度之間具有良好的線性關系。
方法檢測限 根據原子光譜方法檢測限的定義,對制備空白溶液重復測定 10 次, 根據 3 倍吸光度的標準偏差除以標準曲線斜率,再乘以樣品稀釋 倍數,得出針對固體樣品中鈹的方法檢測限為 0.12 mg/kg,測定 下限為 0.36 mg/kg,*《土壤環境質量 建設用地土壤污 染風險管控標準(試行)》(GB36600-2018) 中低篩選和管制值 15 mg/kg 的要求。
結論 本研究采用電熱板四酸消解方式,使用配備標準一體化熱解涂層 石墨管的 Agilent 240Z 石墨爐原子吸收光譜儀,并以硝酸鈀為基 體改性劑,對土壤中的 Be 元素進行分析。結果表明,該方法具 有良好的檢測限、準確度和精密度,*建設用地土壤污染 風險篩選值和管制值中 Be 元素的*。
參考文獻 1. GB36600-2018 土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準 2. HJ737-2015 土壤和沉積物 鈹的測定 石墨爐原子吸收法 3. GB17378.5-2007 海洋監測規范第五部分:沉積物分析
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