微波消解原子荧光光谱法测定土壤中痕量锡

微波消解原子荧光光谱法测定土壤中痕量锡

何喜春肖小娟

深圳市政院检测有限公司广东深圳518000

摘要：本研究通过实验研究，建立了基于微波消解前处理的原子荧光光谱法测定土壤中痕量锡的测定方法。实验结果分析表明，该方法简便、快速、灵敏、准确，对实际样品进行测定得到了满意的结果，适用于土壤中痕量锡的测定。

关键词：微波消解；原子荧光光谱法；锡；样品前处理；荧光强度

土壤是农业最基本的生产资料，受重金属污染后，就有可能导致农作物体内有害物质的积累，从而进入人或动物的食物链，最终对人类健康构成极大的威胁。其中，锡是一种质地较软的金属，在工业上主要用于制造合金锡，也是人体不可缺少的微量元素之一。适量的锡对人们进行各种生理活动和维护人体的健康有重要影响，但人体吸入过多的锡会导致神经系统、肝脏功能和肠胃功能等受到损害。所以，运用准确、灵敏的测定方法对土壤中锡进行检测具有非常重要的意义。

1.实验部分

1.1仪器和试剂

AFS－3100型原子荧光分析仪，北京海光仪器公司；锡空心阴极灯；珀金埃尔默DMA8000型微波消解系统；电热板；GSS一5环境土壤标准样品，锡含量为18±3μg/g）；试验用水为二次去离子水；载气为高纯氩气。100mg/L锡标准溶液，国家标准物质研究中心；硝酸、氢氟酸、硼氢化钾、氢氧化钠均为优级纯，双氧水、硫脲、抗坏血酸和酒石酸均为分析纯，国药集团上海化学试剂公司。

1.2溶液的配制

5%硫脲－抗坏血酸溶液：称取5g硫脲溶于100mL去离子水中，全部溶解后加入5g抗坏血酸后溶解，现用现配。

硼氢化钾和氢氧化钠混合溶液；称取10g硼氢化钾溶于先加有2.5g氢氧化钠的500mL去离子水中后混匀，现用现配。

10%酒石酸溶液：称取10g酒石酸溶于去离子水中，稀释至100mL，摇匀，现用现配。

锡系列标准工作溶液：用5%硝酸溶液将100mg/L锡标准溶液逐级稀释至100μg/L锡标准使用液。准确移取0.00、1.00、3.00、8.00、15.0、20.0mL锡标准使用液于100mL容量瓶中，加入5mL5%硫脲－抗坏血酸溶液和5mL10%酒石酸溶液，用5%硝酸溶液定容至刻度后摇匀，配制浓度为0.00、1.00、3.00、8.00、15.0、20.0μg/L锡标准系列[1]。

1.3仪器工作条件

选用锡空心阴极灯，灯电流80mA；光电倍增管负高压280V；原子化器高度8mm；载气流速为400mL/min；屏蔽气流量900mL/min；载流液为5%硝酸溶液；进样体积1mL；测定方法为标准曲线法[2]。

1.4样品的制备

称取经风干、研磨过100目分样筛的土壤样品0.200g于消解罐中，用少量去离子水浸湿，加入4mL硝酸、2mL氢氟酸和2mL双氧水，拧紧罐塞，放置在微波消解仪中进行消解，消解程序见表1。消解结束后，将消解液转移至刚玉坩锅中，置于电热板上加热至近干，加入5mL5%硝酸、2.5mL5%硫脲－抗坏血酸’]0o9-和2.5mL10%酒石的混合溶液提取，定容至50mL比色管中，摇匀澄清后测量，同时做样品空白实验。

表1微波消解程序

1.5样品测定

在选定的仪器条件下对锡标准系列进行原子荧光光谱分析，以锡质量浓度为横坐标，其荧光强度为纵坐标绘制标准工作曲线。采用该方法对待测土壤样品和样品空白消解液进行测定，将样品荧光强度减去空白对照荧光强度后代入标准曲线得出消解液中锡的含量，再根据土壤消解质量和消解定容体积计算出锡的质量浓度[3]。

2.结果与讨论

2.1样品前处理条件选择

将土壤样品分别通过电热板湿法消解和微波消解法进行前处理对比分析。电热板法消解土壤样品操作步骤繁琐，消解时需加入4mL盐酸、3mL氢氟酸、2mL高氯酸和8mL硝酸，消解时间超过5h，消解过程产生的大量酸雾会影响操作人员身体健康。微波消解是一种利用微波辐射的内加热的高温高压系统，其高温高压环境提高酸的氧化能力，提高样品消解效率，密封消解也可避免待测元素的损失。微波消解土壤样品只需加4mL硝酸、2mL氢氟酸和2mL双氧水，消解时间约40min，与电热板湿法消解相比减少了酸的使用量和缩短操作时间。

2.2消解液的选择

土壤样品消解常采用硝酸、氢氟酸、盐酸和高氯酸等酸试剂，但只采用一种酸消解所需酸量大且消解不完全，因此微波消解时常采用混酸进行消解土壤样品。土壤中有机物一般含量较高，消解时常采用高氯酸破坏有机物，但高氯酸氧化性极强，在微波消解过程中有爆炸的危险，而盐酸在高温下易于锡反应生成易挥发的四氯化锡导致检测结果偏低。试验表明，采用4mL硝酸、2mL氢氟酸和2mL双氧水对0.2g左右的GSS一5环境土壤标准样品进行消解，土壤消解效果良好，其测定结果在定值范围内[4]。

2.3共存离子的影响

实验表明，土壤消解液中铜、铅、铁等金属离子会对原子荧光光谱法测定锡的结果产生不同程度的干扰。在消解液中加入硫脲－抗坏血酸混合溶液可有效去除金属离子对锡测定结果的干扰。锡在强酸中氢化物发生酸度较窄且易水解，在消解液中加入酒石酸不但可以使锡稳定存在，还可以使锡氢化物发生的酸度范围显著变宽。文中考察了硫脲－抗坏血酸和酒石酸混合溶液对土壤中常规金属元素干扰的消除效果，结果表明，实验选取5%硫脲－抗坏血酸和10%酒石酸能完全去除消解液中金属离子测定结果的干扰，且锡的荧光强度较高。

2.4标准曲线和方法检出限

在选定的实验条件下，锡在0.00～20.0μg/L浓度范围内的线性关系良好，其线性方程为Y=61.854X－5.418，相关系数为Ｒ为0.9996。根据仪器设定的测定方法连续测定浓度为1.00μg/L锡标准样品7次，计算测定结果的标准偏差S。检出限按公式MDL=S•t（n－1，0.99）计算，式中t（n－1，0.99）为置信度99%、自由度为n－1时的t值（t（6，0.99）=3.143）［6］，计算出该方法土壤消解液的锡检出限为0.2μg/L，土壤质量为0.200g时锡的最低检出浓度为0.05μg/g。

2.5方法的精密度和准确度

根据仪器设定的测定方法对GSS一5环境土壤标准样品（锡含量为18±3μg/g）进行预处理和原子荧光测试，测定结果和标准值对比，从而得出方法的精密度和准确度，见表2。由表2可见，微波消解原子荧光光谱法测定标准土壤样品中锡的7次测定结果平均值在定值内，相对标准偏差为3.39%，表明该方法具有较好的准确度和精密度。

表2精密度和准确度试验μg/g

3.结论

综上所述，本研究用微波消解处理样品，采用原子荧光光谱法对土壤中的痕量锡进行测定。实验结果表明，该方法具有快速、高效，灵敏度高、精密度和准确度较好等特点，并且测定结果稳定，可满足于土壤中痕量锡的测定要求，可推广应用。

参考文献：

[1]蔡秋，龙梅立.原子荧光光谱法在痕量锡测定中的应用[J].食品科学，2006，27（4）：198-201.

[2]唐兴敏，贾正勋，彭望等.氢化物发生原子荧光光谱法测定土壤中的锡[J].资源环境与工程，2012，26（4）：412-414.

[3]闫凤林，任志海等.原子荧光法测定化探样品中的锡[J].分析试验室，2009，28（s1）：106-107.

[4]赵艳兵，刘爱坤，戴学谦等.氢化物发生-原子荧光光谱法测定合金钢及合金中痕量元素铅、锡、砷、锑、铋的进展[J].现代科学仪器，2011（3）：123-127.