石墨炉原子吸收在土壤微量元素测试中的应用
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摘要：本文阐述了用石墨炉原子吸收分光光度法测定土壤中铅、镉，改进了样品的处理方法，分析过程中的灯电流、
灰化温度、原子化温度等因素对灵敏度的影响，确定了石墨炉的最佳条件，取得了可靠结果。
1概述
铅和镉是可在人体和动物组织中畜 积的有毒金属，是一种常见的工业污染 物，对人体健康产生严重影响。因此铅， 镉的测定一直很受重视。根据国标GB/ T17141-1997用石墨炉法测定土壤中的 铅、镉，我们采用盐酸一硝酸一氢氟酸一 高氯酸全消解的方法，彻底破坏土壤的 矿物晶格，使试样中的待测元素全部进 入试液。将试液注入石墨炉中进行铅、 镉的测定，同时进行了石墨炉最佳工作 参数的选择，采用硝酸钯作为铅、镉的 基体改进剂，既提高灵敏度，也能克服 基体干扰。为了提高测定结果的准确性， 通过多次试验，验证对其方法进行了灯 电流、灰化温度、原子化温度的改进， 确定了石墨炉的最佳条件。
2实验部分
为检验分析方法及仪器设备及试剂 的有效性，购买了多种已知浓度的土壤 标准样品，对其进行分析，确保过程及 结果的真实有效性。
2.1主要仪器与试剂（见表1)
| 仪器设备 | 试剂/样品 |
|
1石墨炉原子吸收分光光 度计 2 Pb、Cd空心阴极灯 3聚四氟乙烯坩埚 4氩气钢瓶 |
1土壤测试样 2 Pb标准储备液1000mg/L 3 Cd标准储备液1000mg/L 4 Pb、Cr标准使用液，铅200ug/L、镉10ug/L:临用前将铅、镉 储备液用0.2%硝酸配制。 5硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸、磷酸氢二铵，优级纯。 6硝酸钯溶液：称取硝酸钯0.108g溶于10mL(1+1)硝酸，用水 定容至500 mL,则含Pb10ug/mL |
2.2样品预处理
称取0.3000g试样于50mL聚四氟乙烯干锅中，用水润湿后加5mL盐酸，在 通风橱内的电热板上低温加热，当蒸发 至约2-3 mL时，取下稍冷，然后加5mL 硝酸，4mL氢氟酸，2mL高氯酸加盖后 于电热板上中温加热Ih左右，然后开盖， 继续加热除硅，为了达到良好的飞硅效 果，应该常摇动干锅。当加热至冒浓厚 高氯酸白烟时，加盖，使黑色有机碳化 物充分分解。待黑色有机物消失后，开 盖驱赶白烟并蒸至内物呈粘稠状。（视 消解情况，可再加入2mL硝酸，2mL氢 氟酸，ImL高氯酸，重复上述消解过程） 当白烟再次基本冒尽且内容物呈粘稠状 时，取下稍冷，用水冲洗干锅盖和内壁，并加入ImL硝酸溶液温热溶解残渣。然 后将溶液转移至25mL容量瓶中，加入 3mL磷酸氢二铵溶液冷却后定容，摇匀 被测。
2.3 仪器工作条件
2.3.1A800原子吸收光光度计工作参 数见表 2
表2工作参数
| 项目 | Pb | Cd |
| 光源 | 空心阴极灯 | 空心阴极灯 |
| 灯电流（mA) | 7.5 | 7.5 |
| 波长（nm) | 283.3 | 228.8 |
|
通带宽带Cnm) |
1.3 | 1.3 |
| 氩气)流量 | 200ml/min | 200ml/min |
| 进样体积（uL) | 20 | 20 |
2.3.2A800程序升温参数见表3 表3程序升温参数
| 项目 | Pb | Cd |
| 干燥 | 80~180C/5s | 80~100C/5s |
| 灰化 | 700-750C /5s | 450-500C /5s |
| 原子化 | 2500C /5s | 2500C /5s |
| 清除 | 2700C /3s | 2600C /3s |
2.4 测定方法
配制如表4所示的标准系列，铅、 镉分别取20uL标准溶液与石墨管中，读 取吸光度并绘制标准工作曲线。
表4标准系列
| 标准系列 | 质量浓度（ug/L) | |
| Pb | Cd | |
| 标准空白 | 0 | 0 |
| 标准1 | 20 | 2 |
| 标准2 | 50 | 4 |
| 标准3 | 100 | 6 |
| 标准4 | 150 | 8 |
| 标准5 | 200 | 10 |
将处理好的样品20uL注入石墨管中，于标准工作曲线上读取吸光度并计 算浓度。
3结果及讨论 3.1 土壤样品的预处理 原子吸收光谱分析中，待测样品的 基体复杂，共存元素多，对测定结果的 影响是致命的，而且有些干扰时难以消 除的，这就需要再样品预处理中，既要 避免共存元素对测定的影响，又不能使 待测元素有损失。本法氢氟酸起到了良 好的飞硅作用，在低温加热板加热，加 热温度不宜超过300°C,避免了待测元素 Pb、Cd的损失，保证了灰化完全。
3.2仪器工作条件的优化选择及干扰 的消除
用石墨炉原子吸收法分析样品，应 尽量避免样品在灰化阶段待测元素的损 失。Pb、Cd属低温熔化元素，在500°C 时存在样品的损失，而过低的灰化温度 会使样品灰化不完全，无法实现原子化。 本次选用硝酸钯作基体改进剂，可使灰 化温度提高到550°C和300°C,使样品能 够灰化完全。样品的原子化温度选择在 1800°C和1100°C可获得非常好的吸收峰， 可延长石墨管的寿命。
3.2.1石墨炉灰化温度的选择 选择Pb、Cd浓度分别为20 ug/mL、3 ug/mL时，改变石墨炉灰化温度，测定 其吸光度，结果如图1图2。
图1 Pb最佳灰化温度选择
图2 Cd最佳灰化温度选择
由图可见，选择石墨炉最佳灰化温 度：Pb550°C、Cd300°C
3.2.2原子化温度的选择 选择Pb、Cd浓度分别为20 ug/mLs 3 ug/mL时，改变原子化温度，测定其吸 光度，结果如图3图4。
图3 Pb最佳原子化温度选择
图4 Cd最佳原子化温度选择 由图3图4可见，最佳原子化温度： Pb 为 1800°C、Cd 为 1100°C 3.2.3基体改进剂的效果 测定时发现土壤中常量元素钾、钠、 镁、钙、铁、铝对铅、镉的测定存在影 响，加入基体改进剂后可使影响消除， 而且提高测定灵敏度。由实验发现，使 用硝酸钯作为测定铅、镉的基体改进剂， 可使吸收峰更光滑，积分时间变短，峰 面积增加，见表5
表5加入集体改进剂的效果
| 元素 | 积分时间S | 峰面积 | (A-S) | |
| 不加 | 加 | 不加 | 加 | |
| Pb | 2.0 | 1.6 | 0.437 | 0.563 |
| Cd | 1.8 | 1.5 | 0.851 | 0.947 |
3.3线性、检出限和标准偏差 在上述最佳条件下，绘制Pb、Cd标 准曲线图5、图6所示，表5为各元素的 检测数据。
Pb工作曲线
浓度
Cd工作曲线
浓度
图6 Cd的标准曲线 表6各元素的检测数据
| 元素 | 相关系数 | 测定仪器检出限 |
| Pb | 0.9993 | 0.02 |
| Cd | 0.9998 | 0.01 |
3.5样品分析 准确称取试样0.3000g,进行处理后，对空白液和待测样分别作6 次平行测定，结果见表7。
| 元素 | 样品序号 | 标准值 | 实测值 | 平均值 |
| 14.19 | ||||
| 2 | 14.33 | |||
| 空白Pb |
3 4 5 6 |
14.24 14.16 14.20 14.17 |
14.22 | |
| 4.157 | ||||
| 2 | 4.106 | |||
| 空白Cd |
3 4 5 6 |
4.130 4.151 4.107 4.122 |
4.129 | |
| 33.90 | ||||
| 2 | 33.05 | |||
|
Pb (ESS-3) |
3 4 5 6 |
33.3±1.3 |
32.13 33.44 32.93 34.08 |
33.26 |
| 22.78 | ||||
| 2 | 23.93 | |||
|
Pb (ESS-1) |
3 4 5 6 |
23.6±1.2 |
22.20 22.46 23.67 22.07 |
22.85 |
| 0.043 | ||||
| 2 | 0.040 | |||
|
Cd (ESS-3) |
3 4 5 6 |
0.044±0.014 |
0.041 0.044 0.043 0.043 |
0.042 |
| 0.071 | ||||
| 2 | 0.074 | |||
|
Cd (ESS-1) |
3 4 5 6 |
0.083±0.011 |
0.076 0.077 0.074 0.078 |
0.075 |
3.6加标回收实验
在已测得浓度的样品溶液中分别加 入一定量的标准溶液后再进行测定，然 后计算各元素的回收率，见表8
结语
| 元素 | 原来质量浓度 | 加标质量浓度 | 加标后质量浓度 | 回收率/% |
| Pb(ESS-3) | 33.26 | 50 | 81.32 | 96.12 |
| Cd(ESS-1) | 0.075 | 2 | 2.007 | 96.60 |
用硝酸钯作基体改进剂，石墨炉最 佳灰化温度：Pb550°C、Cd300°C,最佳 原子化温度：Pb1800°C、Cd1100°C。确定了石墨炉的最佳条件，使测试结果准 确度好，灵敏度高等特点，可用于土壤 检测铅、镉的常规分析。