平板消解、微波消解和石墨消解―石墨炉原子吸收法测定土壤中的镉

摘要 采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法对土壤样品进行预处理，采用石墨炉原子吸收法测定土壤中镉的含量，研究了4个土壤标准物质（GSS-3、GSS-27、GSS-5、GSS-18）的精密度和准确度，结果表明：平板消解法、微波消解法和石墨消解法的检出限、精密度和准确度均能满足土壤检测的要求，石墨消解法仪器设备较先进，集加酸、消解、赶酸、定容功能于一体，具有更好的精密度和准确度。

关键词 平板消解法；微波消解法；石墨消解法；石墨炉原子吸收法；镉

中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0149-02

Determination of Cadmium in Soil by Plate Digestion，Microwave Digestion and Graphite Digestion-Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

MAO Hui 1，2 YAO Jun 3 WU Jing 1，2

（1 Taizhou Environmental Monitoring Central Station of Jiangsu Province，Taizhou Jiangsu 225300； 2 Key Laboratory of Soil Organic Matter in Jiangsu Province； 3 Hailing Precinct of Taizhou Environmental Protection Bureau）

Abstract The soil samples were pretreated by plate digestion method，microwave digestion method and graphite digestion method，and cadmium content in the soil was determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry. The differences of the three pretreatment methods were discussed by precision and accuracy of four soil standard substance（GSS-3、GSS-27、GSS-5、GSS-18）.The results showed that the detection limit，precision and accuracy of the plate digestion method，microwave digestion method and graphite digestion method could meet the requirements of soil testing. Graphite digestion method had a better precision and accuracy for its advanced instruments and equipment，set with plus acid，digestion，catch acid，constant volume functions in one，with.

Key words plate digestion method；microwave digestion method；graphite digestion method；graphite furnace atomic absorption spectrometry；cadmium

镉是一种稀有分散元素，未经污染的土壤中镉主要来源于成土的母质，一般在世界范围内土壤中镉的含量为0.01～2.00 mg/kg，中位值0.35 mg/kg[1]。镉常用于电镀、油漆着色剂、塑料稳定剂、光敏元件的制备以及电池生成等行业，这些行业的发展必然导致大量的镉进入土壤、水体和大气环境中[2-3]。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体健康[4-5]。镉具有较强的致癌、致畸和致突变作用，如闻名的十大公害病之一的“骨痛病”就是人体吸食了超标的镉导致的[6-7]。因此，长期以来，国内外对镉污染及其环境行为十分关注。

目前，镉的测定方法主要有石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体质谱法[8-10]，这2种方法灵敏度高，检出限低，均能满足土壤中较低含量镉的测定要求，但是由于电感耦合等离子体质谱仪的运行成本较高，对于绝大多数实验室而言，测定土壤中镉的首选方法是石墨炉原子吸收法。本文采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法这3种前处理方法做比对，通过对4个土壤标准物质的检出限、精密度和准确度的研究来比较这3种处理方法对土壤中镉测定的影响。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器。美国Perkin Elmer有限公司石墨炉原子吸收分光光度计（900Z）；梅特勒托利多电子天平（XS105DU）；加拿大全自动石墨消解仪（Vulcan84）；美国莱伯泰科技仪器有公司电热板（EG20A）；微波消解萃取仪（MARS）。

1.1.2 试剂。国药集团化学有限公司硝酸，ρ（HNO3）=1.42 g/mL，优级纯；盐酸，ρ（HCl）=1.18 g/mL，优级纯；氢氟酸，ρ（HF）=1.16 g/mL，优级纯；上海桃浦化工厂高氯酸；磷酸二氢铵（1%）；硝酸镁（0.06%）；

标准溶液：镉标准储备液，浓度为1 000.0 mg/L；镉标准使用液，浓度为4 μg/L。

1.1.3 土壤标准物质。GBW07403（GSS-3）、GBW07456（GSS-27）、GBW07405（GSS-5）、GBW07447（GSS-18），购自国家标准物质研究中心。

1.1.4 石墨炉原子吸收分光光度计工作条件。波长288.8 nm，光谱通带0.7 nm，灯电流4 mA，塞曼扣背景校正，进样体积20 μL，峰面积积分。石墨炉升温程序见表1。

1.2 土壤样品前处理方法

平板消解方法：称取土壤样品0.3 g（精确至0.000 1 g）于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，加少许水润湿样品，加入12 mL盐酸、4 mL硝酸、4 mL氢氟酸、1 mL高氯酸，盖上烧杯盖，在电热板上以150 ℃加热回流2 h，打开盖子，将电热板温度升至200 ℃加热赶酸，待蒸至近干时，取下冷却，加入2 mL王水提取样品，加热赶酸蒸至近干，冷却定容，同时做空白试验。

微波消解方法：称取土壤样品0.3 g（精确至0.000 1 g）于消解罐中，加少许水润湿样品，加入6 mL硝酸、2 mL氢氟酸，混匀样品。将消解罐装入支架后放入微波消解仪，按照仪器推荐的升温程序进行微波消解。冷却后，缓慢泄压放气，打开消解罐。将消解后的溶液转移至聚四氟乙烯烧杯中，放在电热板上以180 ℃加热赶酸，待蒸至近干时，取下冷却定容，同时做空白试验。

石墨消解方法：称取0.3 g（精确至0.000 1 g）土壤样于样品盘上的每一消解罐中，将装有样品的消解罐置于石墨消解腔内加热块上，开启主机系统、通讯开关、风机及所需压力的气体后，编辑方法如下：第一步，试剂添加，加10 mL硝酸、8 mL氢氟酸、3 mL高氯酸；第二步，将消解杯盖子盖上，加热样品，200 ℃，恒温90 min；第三步，冷却10 min，盖子打开；第四步，试剂添加，加4 mL硝酸、1 mL氢氟酸；第五步，不加盖，加热样品，200 ℃，恒温120 min；第六步，冷却15 min；第七步，加2 mL水、0.3 mL硝酸；第八步，冷却15 min，定容，同时做空白试验。

1.3 校准曲线的绘制

分别配制0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L镉标准溶液，以1%磷酸二氢铵和0.06%硝酸镁为基体改进剂，上机测试。以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标绘制校准曲线。

1.4 检出限的测定

本试验按照HJ168-2010[11]规定，进行了方法检出限的测定。准确称取1份低浓度的土壤标准样品（GSS-3）0.5 g（精确值0.000 1 g），按照3种不同的消解方法消解，最终定容至25 mL。连续测定7次该土壤样品的浓度，计算方法的检出限。

1.5 精密度的测定

本试验精密度的计算按照分别准确称取6份低含量镉元素的土壤标准样品（GSS-3）和6份高含量镉元素的土壤标准样品（GSS-27）0.5 g（精确值0.000 1 g），按照3种不同的消解方法消解，最终定容至25 mL。分别测定这6份高、低含量样品中镉的质量浓度，进行精密度的计算。

1.6 准确度的测定

本试验通过测定土壤标准样品（GSS-5）和土壤标准样品（GSS-18），按照3种不同的消解方法消解，测定准确度。

2 结果与分析

2.1 校准曲线

校准曲线其相关系数r=0.999 8，直线回归方程为y=3.54×10-2x。

2.2 检出限

3种不同消解方法计算得出的检出限结果见表2。可以看出，3种消解方法测定结果计算得出的检出限均为0.01 mg/kg，满足土壤方法标准[12]要求的限值，3种消解方法均可广泛应用于土壤中镉的测定。

2.3 精密度

3种不同消解方法计算得出的精密度结果见表3。可以看出，采用平板消解法测定镉的相对标准偏差为4.10%～4.78%，采用微波消解法测定镉的相对标准偏差为3.74%～3.87%，采用石墨消解法测定镉的相对标准偏差为2.08%～2.26%，说明这3种消解方法的精密度均满足要求。从相对标准偏差的数值来看，石墨消解法

2.4 准确度

准确度测定结果见表4。可以看出，采取3种消解方法测定土壤中镉的值均在土壤标准物质的保证值范围内，说明这3种前处理方法的准确度均能满足要求。而微波消解法和石墨消解法测定的值更接近于标准物质的真值，说明微波消解法和石墨消解法对样品的测定具有更好的准确度[11-12]。

3 结论与讨论

采用平板消解法、微波消解法和石墨消解法测定土壤中镉的含量，在检出限、精密度和准确度上均能满足土壤样品检测的要求。平板消解法操作简单，需要的仪器设备简单易得，操作运行成本低，但消耗时间较长，在精密度和准确度上稍劣于微波消解法和石墨消解法。从对高、低浓度土壤标准物质测定结果相对标准偏差的数值来看，石墨消解法

4 参考文献

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