土壤中總汞測(cè)定的處理范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了土壤中總汞測(cè)定的處理參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)雜志》2014年第S1期

1材料與方法

1.1試驗(yàn)儀器與試劑儀器：XSeriesII電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)熱電儀器有限公司）；MA-2000型直接測(cè)汞儀（日本）；ETHOS-A微波消解儀（意大利）；HH-4型數(shù)顯電子恒溫水浴鍋；Milli-Q超純水系統(tǒng)（美國(guó)Millipore科技有限公司）；電子天平（德國(guó)賽多利斯公司）試劑：鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸（均為優(yōu)級(jí)純?cè)噭暇┗瘜W(xué)試劑有限公司），試驗(yàn)所有用水為經(jīng)Milli-Q超純水系統(tǒng)處理后的超純水；汞元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1000mg/L，由百靈威試劑公司提供。ESS-1、ESS-2、ESS-3、ESS-4土壤標(biāo)樣由中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站提供。本實(shí)驗(yàn)所用的器皿均經(jīng)過(guò)20%硝酸浸泡24h后用自來(lái)水和超純水沖洗晾干后備用。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1微波消解法分別準(zhǔn)確稱量土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ESS-1、ESS-2、ESS-3、ESS-4（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站）各0.200g于聚四氟乙烯的消解罐中，用水濕潤(rùn)，加入5mL硝酸、2mL氫氟酸、1mL雙氧水，混勻，加蓋旋緊。設(shè)定消解功率及時(shí)間：10min內(nèi)溫度由室溫上升到200℃，功率為1000W；200℃的溫度保持15min，功率為1000W。消解完成后，待消解罐溫度降至60℃以下，取出消解罐，放置在微波消解儀配套的趕酸裝置上開(kāi)始趕酸，趕酸溫度120℃。待消解罐中的消解液呈濃稠狀，剩余約1mL時(shí)，取下消解罐，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用超純水定容。整個(gè)消解過(guò)程持續(xù)約4.5h。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行。

1.2.2水浴消解法分別準(zhǔn)確稱量土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ESS-1、ESS-2、ESS-3、ESS-4（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站）各0.500g于50mL具塞比色管中，用水濕潤(rùn)，加入10mL王水（1∶1），加塞后充分搖勻。于沸水浴中加熱消解2h，期間搖動(dòng)一次，取下冷卻以后，加入1～2滴5%K2Cr2O7溶液，用超純水定容至標(biāo)線，搖勻、靜置澄清。整個(gè)消解過(guò)程持續(xù)約2.5h。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行。

1.2.3直接測(cè)定法分別準(zhǔn)確稱量土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ESS-1、ESS-2、ESS-3、ESS-4（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站）各0.050g于石英樣品舟，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行。根據(jù)樣品類型的不同，MA-2000型直接測(cè)汞儀上機(jī)測(cè)試的準(zhǔn)備工作也不同：（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定（或液體樣品）：可以直接用樣品針注入到石英樣品舟上進(jìn)行測(cè)定；（2）固體測(cè)定（土壤直接進(jìn)樣）：先在石英樣品舟底部中加入儀器自帶的添加劑M，再加入樣品0.050g（土樣），然后再加入添加劑M，再加入添加劑B，最后在加入添加劑M，添加劑和樣品的加入順序?yàn)镸→樣品→M→B→M。樣品制成后，在測(cè)汞儀直接進(jìn)行測(cè)定。

1.3樣品測(cè)試

1.3.1儀器的工作條件（1）XSeriesII電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）：為了在試驗(yàn)中獲得理想的分析靈敏度和精密度，需要對(duì)ICP-MS進(jìn)行條件優(yōu)化。試驗(yàn)以靈敏度、信噪比及測(cè)定精密度為考察指標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)儀器設(shè)置的Tune模塊，對(duì)ICP正向功率、四級(jí)桿偏置電壓、采樣深度、離子偏轉(zhuǎn)電壓等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，本試驗(yàn)采用1μg/L的7Li、59Co、115In、238U調(diào)諧液進(jìn)行優(yōu)化，具體參數(shù)見(jiàn)表1。（2）MA-2000型直接測(cè)汞儀：樣品測(cè)定前，首先開(kāi)啟儀器主機(jī)，并預(yù)熱大約30min，向除濕瓶中倒入大約20mL新鮮配制的pH=7的緩沖溶液，調(diào)節(jié)流量器為0.2L/min。然后設(shè)定儀器工作的操作模式及工作參數(shù)，具體參數(shù)見(jiàn)表2。為了消除可能存在的污染，每次進(jìn)樣前，先空燒石英樣品舟，直至測(cè)量值小于方法檢測(cè)限。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制（1）ICP-MS標(biāo)線：準(zhǔn)確吸取1mL汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L）于100mL容量瓶中，加5%硝酸定容，配置10mg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確吸取1mL的10mg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液于1000mL容量瓶中，加5%硝酸定容，配置100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別吸取50μL、1mL、5mL的100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100mL的容量瓶中，加5%硝酸定容，得到0.05μg/L、1μg/L、5μg/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2）測(cè)汞儀標(biāo)線：1000mg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液用5%硝酸逐級(jí)稀釋為100μg/L，通過(guò)微量注射器吸取100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液向石英樣品舟上注入逐增的樣品體積，依次吸取20、40、80、100μL，得到0、2、4、8、10ng的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3方法檢出限檢出限為某特定分析方法在給定的置信度內(nèi)可從樣品中檢出待測(cè)物質(zhì)的最小濃度或最小量[4]。本試驗(yàn)中選取5%硝酸（標(biāo)準(zhǔn)曲線的零點(diǎn)）平行測(cè)定7次，根據(jù)美國(guó)EPASW-846中規(guī)定方法檢出限：MDL=3.143σ（σ重復(fù)測(cè)定7次的標(biāo)準(zhǔn)偏差），計(jì)算分別得出，ICP-MS的檢測(cè)限為0.004μg/L，測(cè)汞儀的檢測(cè)限0.008ng。

2結(jié)果與討論

2.1土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品中汞含量測(cè)定對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ESS-1、ESS-2、ESS-3、ESS-4（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站），分別采用微波消解、水浴消解和直接測(cè)定進(jìn)行預(yù)處理，并采用不同的儀器進(jìn)行汞含量的測(cè)定，其中微波消解和水浴消解采用ICP-MS測(cè)定，無(wú)預(yù)處理的土壤樣品采用測(cè)汞儀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出：3種預(yù)處理方式下測(cè)定的4種土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的汞元素含量都在各樣品保證值誤差范圍內(nèi)，所有樣品重復(fù)測(cè)定結(jié)果平行性較好。相同樣品，在不同的預(yù)處理方式下，微波消解處理的樣品測(cè)得的汞含量大于直接測(cè)定和水浴消解處理的樣品。分析其原因，可能是因?yàn)槲⒉ㄏ馐箻悠吩诿荛]容器中、在較高壓力和溫度下、在強(qiáng)酸和氧化劑作用下通過(guò)微波加熱使樣品消解，基本避免了樣品污染和元素?fù)p失，保證了土壤樣品中汞含量的完整性。而水浴消解是敞開(kāi)式消解，條件比較難控制，易造成交叉污染。測(cè)汞儀在樣品測(cè)定過(guò)程中，為了防止樣品中的易揮發(fā)成分爆沸等對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響，通常在200℃干燥一定時(shí)間，干燥完全后，進(jìn)入高溫分解步驟，在干燥過(guò)程中可能也會(huì)造成少量土壤汞揮發(fā)損失。但這3種方法測(cè)定的土壤汞含量，都是在各樣品保證值的不確定范圍內(nèi)，是可接受的。

2.2不同預(yù)處理方法對(duì)土壤樣品的加標(biāo)回收率測(cè)試對(duì)ESS-3土壤標(biāo)樣進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4，由表4可見(jiàn)，微波消解對(duì)汞的加標(biāo)回收率為97.6%，水浴消解對(duì)汞的加標(biāo)回收率為92.2%，直接測(cè)定對(duì)汞的加標(biāo)回收率為95%，顯然，微波消解在準(zhǔn)確度和精密度方面都優(yōu)于水浴消解和直接測(cè)定。

2.3不同預(yù)處理方法操作過(guò)程和試劑用量比較由表5可見(jiàn)，微波消解是一種嶄新、高效、快速、節(jié)能的樣品溶解技術(shù)，微波消解操作簡(jiǎn)單，耗用試劑量少，消解過(guò)程易于自動(dòng)化。但由于儀器消解罐的個(gè)數(shù)固定，微波消解每次只能消解10~12個(gè)樣品，不利于大批量的樣品處理。同時(shí)儀器價(jià)格較高，消耗配件也較昂貴，普通的實(shí)驗(yàn)室難以擔(dān)負(fù)此類儀器的消耗。且由于在密閉的空間內(nèi)高溫高壓反應(yīng)，CO2和NO2等氣體副產(chǎn)物產(chǎn)生很高壓力，試驗(yàn)存在一定的安全隱患。微波消解對(duì)土壤樣品的有機(jī)質(zhì)含量有一定要求。有機(jī)質(zhì)含量高的土壤樣品，在微波消解過(guò)程中易產(chǎn)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，造成消解罐的泄壓甚至損壞，這對(duì)微波消解的適用性產(chǎn)生一定限制。水浴消解操作簡(jiǎn)單，消解時(shí)間短，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品的消解。缺點(diǎn)是水浴消解條件比較難控制，存在損失，缺乏自動(dòng)化，試劑具有腐蝕性，且危險(xiǎn)，試劑消耗相對(duì)較多，對(duì)環(huán)境造成污染，由于是敞開(kāi)式消煮，易造成交叉污染。水浴消解的器皿為玻璃制品，玻璃中的礦物成分易釋放進(jìn)入溶液，影響測(cè)定結(jié)果。重金屬容易吸附在玻璃表面，尤其是與酸長(zhǎng)時(shí)間接觸后玻璃表面起著離子交換劑作用，玻璃材料對(duì)于痕量分析來(lái)說(shuō)很不適用。聚四氟乙烯最耐化學(xué)腐蝕，熱穩(wěn)定性最好，是制造痕量分析消解器皿的最佳材料。直接測(cè)定法不需要任何預(yù)處理，簡(jiǎn)單、便捷，系統(tǒng)誤差小，樣品處理過(guò)程中汞的損失少，同時(shí)可減少試劑對(duì)環(huán)境的污染，保障分析人員的健康，具有一定的推廣價(jià)值。缺點(diǎn)是其測(cè)定樣品中汞元素含量不能太高，易超出儀器檢出限，僅適用于土壤中痕量汞的測(cè)定，對(duì)汞污染嚴(yán)重的土壤不適合。

3結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究表明：3種預(yù)處理方法下對(duì)汞元素的測(cè)定都在各樣品保證值的誤差變化范圍內(nèi)，測(cè)定的汞元素含量大小順序?yàn)椋何⒉ㄏ猓局苯訙y(cè)定≈水浴消解。對(duì)ESS-3土壤標(biāo)樣進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，微波消解、水浴消解和直接測(cè)定對(duì)汞的加標(biāo)回收率分別是97.6%、92.2%和95%，顯然，微波消解在準(zhǔn)確度和精密度方面略優(yōu)于水浴消解和直接測(cè)定。總之，3種預(yù)處理方法對(duì)汞元素的測(cè)定都是方便、快速、準(zhǔn)確，各實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)自己的條件選擇適合的方法。

作者：馮艷紅王國(guó)慶應(yīng)蓉蓉趙欣鄭麗萍周艷祝欣林玉鎖單位：環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所國(guó)家環(huán)境保護(hù)土壤環(huán)境管理與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室