隨著人類生產(chǎn)活動的增加和城市化進程的發(fā)展,越來越多的污染物被排放到環(huán)境中。2014年的《全國土壤污染調(diào)查公報》顯示,全國土壤總的點位超標(biāo)率為16.1%,而銅的點位超標(biāo)率為2.1%。銅是人體的必需元素,因此相對重金屬鎘和鉛的生物毒性,重金屬銅的毒性易被忽視。人體內(nèi)銅過剩,會引起肝硬化、運動障礙和知覺神經(jīng)障礙等疾病。目前,土壤的消解方法主要有電熱板消解和微波消解,微波消解快速、準(zhǔn)確,用酸量少,污染較小,準(zhǔn)確度與精密度較高,但是儀器昂貴,實驗成本高,且需要二次趕酸。電熱板消解雖然操作復(fù)雜,耗酸量較大,耗時較長,同時開放體系的加熱消解還會產(chǎn)生大量有害氣體,且在一定程度上帶來元素含量的損失。但方法本身簡便安全,成本低廉,試驗結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度都較好。石墨消解儀是近幾年的應(yīng)用較多主要是因為其具有良好的控溫功能,從而加熱均勻,樣品測試結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度都較好。本文研究了電熱板和全自動石墨消解儀,結(jié)合
電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定土壤中銅的方法。
實驗部分
儀器與試劑
主要儀器 德國斯派克電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(SPECTRO ARCOS)
全自動石墨消解儀(格丹納)
電熱板(格丹納)
試劑 混合重金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液。
試驗用酸:硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸,優(yōu)級純。
試驗用水:一級水。
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)
國家土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07408(GSS-8)、GBW07446(GSS-17)、GBW07451(GSS-22)、
GBW07453(GSS-24)、GBW07454(GSS-25)。
土壤消解 土壤消解過程參考國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法-GB/T17138-1997》。準(zhǔn)確稱取0.5000g各標(biāo)準(zhǔn)土壤于50mL消解管和坩堝中,用少量水潤濕,分別置于全自動石墨消解儀和電熱板上,全程同時段開蓋,同時段加酸,同時段搖動,且同一消解步驟,兩臺消解設(shè)備設(shè)置相同的消解溫度。消解完畢的樣品,冷卻至室溫后,將消解管和坩堝中的樣品全量轉(zhuǎn)移至離心管中,用超純水沖洗器壁數(shù)次,將洗滌液一并轉(zhuǎn)移至離心管中,定容至50mL,搖勻后于4000rpm離心5min,上機測試。按照相同的步驟制備全程序空白。
測定方法 本試驗采用改進后的標(biāo)準(zhǔn)加入法來分析樣品,即將五種土壤樣品溶液各取相同體積混勻,以此混合溶液作為基體加標(biāo)配制標(biāo)準(zhǔn)曲線,并用此曲線直接分析其它樣品,詳細的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列見表1。
結(jié)果與分析
標(biāo)準(zhǔn)曲線 銅的線性方程和相關(guān)系數(shù)如表所示。結(jié)果表明,兩種消解設(shè)備消解的標(biāo)準(zhǔn)土壤中銅的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.9995,線性相關(guān)性好,滿足測試要求。
方法的精密度實驗 對五種標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品進行消解,每種土壤各四個平行。計算測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),以評價方法的精密度,其結(jié)果如表所示。結(jié)果表明,電熱板消解GSS-8、GSS-17、GSS-22、GSS-24和GSS-25五種標(biāo)準(zhǔn)土壤中銅的RSD值分別為0.92%、1.2%、0.7%、0.9%、1.1%,石墨消解的五種標(biāo)準(zhǔn)土壤中銅的RSD值分別為1.0%,0.7%,1.0%,0.7%,0.8%。因此,無論是電熱板消解,還是全自動石墨消解,五種土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中銅的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于3.0%,由于可見,此方法的精密度非常高,符合分析的要求。
方法的準(zhǔn)確度實驗 對五種標(biāo)準(zhǔn)土壤進行分析,并計算了測試結(jié)果的相對誤差,結(jié)果如表所示。結(jié)果表明電熱板消解GSS-8、GSS-17、GSS-22、GSS-24和GSS-25五種標(biāo)準(zhǔn)土壤中銅的準(zhǔn)確率為95.0%,GSS-17中的一個測定值不在標(biāo)準(zhǔn)值的允差范圍內(nèi)。全自動石墨消解的五種標(biāo)準(zhǔn)土壤中銅的準(zhǔn)確率為100%,全部測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值允差范圍內(nèi)。
電熱板消解和全自動石墨消解土壤,相對誤差均在-5.0%~5.0%之間。由此說明,兩種設(shè)備消解土壤,均可獲得較高的準(zhǔn)確度,但全自動石墨消解的準(zhǔn)確度更高。這可能是因為電熱板只是底部加熱,其熱量不能被充分利用,且只能底部加熱會使樣品受熱不均,從而導(dǎo)致部分樣品消解得不夠徹底。而全自動石墨消解儀是環(huán)繞式加熱,可以充.分利用熱能,樣品受熱均勻,因此,樣品消解得徹底,準(zhǔn)確度更高。
結(jié)論
全自動石墨消解儀由于其加熱的均勻性高于電熱板,因此,其消解土壤中銅的準(zhǔn)確度稍高于電熱板消解的結(jié)果。