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摘要:在土壤内含有各种各样的物质,一些物质的存在对生物的生长会造成很大的危害,其中重金属就是此类典型的物质。为了实现对土壤中重金属实现有效的消解,文章就主要通过探讨湿式消解法,通过火焰原子吸收分光光度计来对土壤中铬、铜、锌、镍含量进行测定,并和土壤的标准物质数值实施对比,得知铬、铜、锌、镍最适的消解温度,从而有效满足土壤的重金属检测要求。
关键词:土壤检测;重金属;消解处理;处理方法
前言:在新时期环境下,由于食品和人们身体健康有着密切关系,人们也是普遍关注食品安全问题,而土壤作为很多食品生产的营养物质供给载体,土壤条件直接关系到食品的安全性,因此这就需要做好对土壤内重金属测定工作。在对土壤内重金属测定中,消解前处理是关键的环节,而在消解前处理中又包括湿法消解和微波消解等方法,文章就仅对改进的湿式消解法来对土壤实施测定和比对,来分析其具有的效果。
1.材料和方法
1.1仪器和试剂
仪器:日本岛津AA7000火焰原子吸收分光光度计,格丹纳温控电热板,电子精密天平。试剂:硝酸GR、盐酸GR、氢氟酸GR和高氯酸GR。
标准物质:GBW07403(GSS-3)、GBW07404(GSS-4)、GBW07405(GSS-5)
1.2标准中的湿法消解法
准确称取0.200-0.500 g试样,放入50ml体积聚四氟乙烯的坩埚内,通过水润湿后再加入10ml的盐酸,并放到通风橱内的电热板上以90~100°加热,让样品实现初步地分解,等到蒸发约有3 ml时,加入硝酸9ml,加盖加热至无明显颗粒,加入5~8ml氢氟酸,,开盖,于120°加热飞硅30min,稍冷,加入1ml高氯酸在150~170°加热至冒白烟,且要对坩埚经常摇动。若坩埚壁上出现碳化物,再加1ml高氯酸加盖继续加热至碳化物消失,开盖再加热至呈不流动的珠状,加3ml的硝酸溶液(1+9)温热溶解残渣,全量转移到25 ml的容量瓶内,摇匀静置,等待测定。
2.湿式消解法的探讨
2.1对消解温度的改变
在国标HJ 491-2019中,主要以盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸的全分解法。
第一步加入盐酸,其目的是进行初步分解。第二步加入硝酸,其目的是溶解土壤消解后生成大量无机盐结晶物。第三步加入氢氟酸,其目的是破坏氧化硅的晶格结构,使重金属元素析出。第四步加入高氯酸,其目的是破坏土壤中的有机成分。
根据国标来调节温度,第一步和第二步温度为100°,第三步温度为120°,第四步温度为170°。标准物质的测量值如下表:
表1
标准物质 | 铬(mg/kg) | 铜(mg/kg) | 锌(mg/kg) | 镍(mg/kg) |
GBW07403(GSS-3) | / | / | 32 | / |
GBW07404(GSS-4) | 321 | 42 | 190 | 71 |
GBW07405(GSS-5) | 105 | 152 | / | 41 |
注:表中的“/”为标准物质没有检测对应的元素。
标准物质标准值如下表:
表2
标准物质 | 铬(mg/kg) | 铜(mg/kg) | 锌(mg/kg) | 镍(mg/kg) |
GBW07403(GSS-3) | 32±4 | 11.4±1.1 | 31±3 | 12±2 |
GBW07404(GSS-4) | 370±16 | 40±3 | 210±13 | 64±5 |
GBW07405(GSS-5) | 118±7 | 144±6 | 494±25 | 40±4 |
对比可得,标准物质中铬、铜、锌、镍基本不在标准物质的标准值范围内。为此,结合本人的工作经验,根据不同元素调整消解温度。
温度的选择主要考虑这几个因素:1.酸的熔点;2.聚四氟乙烯的熔点;3.温度过高不利于硅酸盐消解。经过多次实验得出铬、铜、锌、镍的最适温度。如下表:
表3
元素 | 第一步和第二步 | 第三步 | 第四步 |
铬(Cr) | 150 | 200 | 220 |
铜(Cu) | 150 | 200 | 235 |
锌(Zn) | 130 | 190 | 230 |
镍(Ni) | 140 | 190 | 220 |
取标准物质GBW07404(GSS-4)和GBW07405(GSS-5)各6份,一共3组,分别在铬、铜、镍最适温度下消解,取标准物质GBW07403(GSS-3)和GBW07404(GSS-4)各6份,在锌最适温度下消解。测量出结果如下表:
表5在铬最适温度下消解测量出的结果
标准物质 | 土样1(mg/kg) | 土样2(mg/kg) | 土样3(mg/kg) | 土样4(mg/kg) | 土样5(mg/kg) | 土样6(mg/kg) |
GBW07404 (GSS-4) | 365 | 375 | 370 | 377 | 372 | 371 |
GBW07405 (GSS-5) | 117 | 116 | 117 | 118 | 120 | 115 |
表6在铜最适温度下消解测量出的结果
标准物质 | 土样1(mg/kg) | 土样2(mg/kg) | 土样3(mg/kg) | 土样4(mg/kg) | 土样5(mg/kg) | 土样6(mg/kg) |
GBW07404 (GSS-4) | 44 | 43 | 42 | 44 | 43 | 44 |
GBW07405 (GSS-5) | 149 | 148 | 150 | 147 | 149 | 150 |
表7在镍最适温度下消解测量出的结果
标准物质 | 土样1(mg/kg) | 土样2(mg/kg) | 土样3(mg/kg) | 土样4(mg/kg) | 土样5(mg/kg) | 土样6(mg/kg) |
GBW07404 (GSS-4) | 68 | 66 | 65 | 64 | 68 | 66 |
GBW07405 (GSS-5) | 37 | 40 | 36 | 40 | 37 | 38 |
表8在锌最适温度下消解测量出的结果
标准物质 | 土样1(mg/kg) | 土样2(mg/kg) | 土样3(mg/kg) | 土样4(mg/kg) | 土样5(mg/kg) | 土样6(mg/kg) |
GBW07403 (GSS-3) | 29 | 32 | 29 | 31 | 29 | 28 |
GBW07404 (GSS-4) | 211 | 206 | 204 | 209 | 215 | 202 |
2.2对消解的时间控制以及现象的观察
土壤消解过程中除了温度控制,消解时间的把握也非常重要。标准HJ 491-2019中主要是通过消解过程中的主要现象来确定时间的,这不容易被掌握,时间太长或太短都有可能造成测量结果的偏差。因此,本人对国标中的一些规定作了改动和细化:
①初步分解中的消解时间不宜超过2h;②飞硅过程中每隔10min左右摇动一下坩埚;③开盖驱赶高氯酸白烟时间控制在1.5h内,温热观察呈不流动的珠状即可。消解液消干会导致结果偏低,影响检测结果的准确性。
2.3防止分析容器被污染
作痕量重金属分析时,样品前处理过程中分析容器被污染了,对检测结果又非常大的影响。因此,在实验完成后马上对容器进行清理,用超声波设备进行初步清洁,再使用(1+4)硝酸溶液浸泡1-2天,最后用超纯水清洗及沥干。
3.结果分析
根据不同元素,改进了湿式消解法中的消解温度,对标准物质进行测量,测量值均在标准物质已知值范围内。
结语:在本次实验研究中,根据HJ 491-2019的湿式消解法探讨出土壤中铬、铜、锌、镍的最适消解温度以及大致时间详细记录,对检测人员的消解时间把控以及实验过程了解等提供便利。通过此实验改进的消解方法对土壤样品中铬、铜、锌、镍含量的测定,得到实验数据有着很好准确度,不仅能够满足实验以及质控的要求,还提升了检测安全性。
参考文献:
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