我国自八十年代开始在重金属的标准监测方法中加入了原子吸收法,目前已从常规的火焰原子吸收方法体系发展到以石墨炉原子吸收方法为主的方法体系,前者主要用于污水、土壤消解液和固体废物浸出液的重金属分析,也可用于K, Na, Ca, Mg, Fe等常量金属元素分析,而石墨炉法多用于地表水、饮用水源地表水及大气颗粒物中重金属元素的监测分析。 在美、日等发达国家已有ICP—AES与原子吸收法同时使用的标准方法系列,我国ICP—AES在环境监测和环境研究方面尚未普及,ICP—AES标准方法的编制与颁布尚须时日。随着我国原子吸收应用技术的发展,其不仅用于无机金属化合物的监测分析,亦可用于NO-3、NO-2、S2-等阴离子的监测分析。此外,在国外用N2O-C2H2火焰才能测定的Al,我国使用间接法原子吸收法亦可测定,且灵敏度较高,使用效果优于N2O-C2H2火焰法。
在农业生产和科学研究中,经常要对土壤、肥料、植株、饲料等进行化学分析。除一些常量元素钾、钠、钙、镁等以外,微量元素铜、锌、铁、锰、铝、硼等也是非常重要的,如果土壤中缺乏这些元素,农作物将会因此而呈现一定的病态,最终导致歉收。谷物和饲料中微量元素含量的多少也十分重要,因为它们直接关系到人体及动物的健康水平。
原子吸收分光光度法(简称AAS法)分为火焰AAS、石墨炉AAS、氢化物AAS。此法可以测定土壤、植株、肥料、谷粒和饲料等所含有的微量元素。与常规比色法相比,它具有方便快速、灵敏度高、准确度高、重现性好等优点。
一、土壤中微量元素的测定
在测定土壤有效态的微量元素时,对于不同的元素要选择适当的、适合不同类别土壤的提取剂。原子吸收法非常适用于土壤提取液的测定,提取液可直接喷雾,干扰少、速度快,适合测定大批样品。
土壤提取液中的铜、锌、铁、锰可以用空气一乙炔火焰法很方便地测定。铝是较难原子化的元素,在土壤中含量低,测定灵敏度低,在AAS法中需要用笑气一乙炔或石墨炉AAS法进行测定。硼不能按照所要求的灵敏度直接进行测定,但用有机溶剂萃取的方法可以提高测定硼的灵敏度。硼需要用笑气一乙炔焰来测定,而用石墨炉AAS法测硼的困难较大。
二、植株中微量元素的测定
植株样品的前处理可以采用干灰化法和硝酸/高氯酸湿消化法。干法与湿法相比其优点是,空白低、精度好,一次处理的样品量大。而湿法方便、速度快。若采用干法,样品在灰化以前用硝酸预处理,可以加速样品灰化并增加灰分的溶解度。铜和铁以硝酸盐的形式存在而不会形成硅酸盐,因此可以较好地测定。不论采用干法或是湿法,样品处理后,可直接用A人S法测定其中的微量元素。铜、锌、铁、锰可以很方便地用空气一乙炔火焰进行测定,无干扰,只有个别元素需要富集。如用有机溶剂萃取的有铝、硒、硼。用石墨炉AAS法测定铂的结果与比色法有较好的相关性。
在分析植株样品时应注意:(1)测硼时,样品必须用干法处理,若用湿法,硼会因挥发而损失。测铁时,叶片材料必须经过稀酸或去污剂洗涤,否则铁的分析是无意义的。(2)不能将同一植株的不同部分混合在一起进二行分析,因为各种作物的植株中,微量元素的分布是不均匀的。
除上述的土壤和植株外,AAS法也非常适合于各种肥料、饲料和谷物中微量元素的分析。例如:铜、锌、铁、锰、钻、镍等。值得一提的是,近来硒已被广泛地加以研究。因为硒不论是对人、动物还是植物都很重要。虽然土壤中的硒很稀少,但植物能富集硒而变得对家畜有害。富硒土壤对植物有严重的损害,自然也影响到动物和人。不过,如果土壤中含硒过少,动物和人又会患缺硒病。
硒是一个比较难测的元素,一般可用石墨炉AAS法和氢化物AAS法测定。
三、土壤中铅含量的测定
1样品
将采集的土壤样品(一般不少于500g)混匀后用四分法缩至约100g。缩分后的土样经风干(自然风干或冷冻干燥)后,除去土样中石子和动植物残体等异物,用木棒(或玛瑙棒)研压,通过2mm尼龙筛(除去2mm以上的沙砾),混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研至全部通过100目(孔径0.149mm)尼龙筛,混匀后备用。注意事项:土样采集时要做到均匀,磨制过程中避免使用金属筛。
2试液的制备
2.1 消解
准确称取0.2~0.5g(精确至0.0002g)试样于50ml聚四氟乙烯坩埚中,用水润湿后加入10ml盐酸,于通风厨内的电热板上低温加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩3ml左右时,取下稍冷,然后加入5ml硝酸,5ml氢氟酸,3ml高氯酸,加盖后于电热板上中温加热1h左右,然后在盖,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应经常摇动坩埚。当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机物充分分解。待坩埚壁上的黑色有机物消失后,开盖,驱赶白烟并内容物呈粘稠状。视消解情况,可以再加入3ml硝酸,3ml氢氟酸,1ml高氯酸,重复上述消解过程。当白烟再次冒尽且内容物呈粘稠状时,取下稍冷,用水冲洗坩埚盖及内壁,并加入1ml盐酸溶液温热溶解残渣。然后全量转移至100ml容量瓶中定容,待测。
3铅标准储备液,1.000mg/L
称取1.0000g(精确至0.0002g)光谱纯金属铅于50ml烧杯中,加入20ml硝酸溶液,温热溶解,全量转移至1000ml容量瓶中,冷却后,用水定容至标线,摇匀。
铅标准使用液,铅5mg/L:用盐酸溶液逐级稀释铅标准储备液配制。
四、原子吸收光谱仪简明操作规程
1.辅助系统检查
打开空压机,出口压力调节到350 kPa左右。
打开乙炔瓶,出口压力调节到左右。乙炔气压力如低于700 kPa ,请更换钢瓶,防止丙酮溢出。)
2.通电
打开通风系统。
开仪器电源。
开计算机,进入操作系统。
3. 运行
启动软件, 进入仪器页面, 单击工作表格“新建”,出现新工作表格窗口,在此输入方法名称,并按确定,进入工作表格的建立页面。
按添加方法,在“添加方法”窗口里,选择你要分析的元素(注意方法类型),按确定。重复此步,直到选择完所有待分析元素。
按“编辑方法”进入方法窗口。
在类型/模式中,将每一个元素进样模式选为“手动”。并注意火焰类型是否为软件默认的类型,否则需更改与仪器使用的火焰一致(从窗口下边进行元素切换)。
在“光学参数”中,设定并对应好每一个元素的灯位(从窗口下边进行元素切换)。
在“标样”中,输入每一个元素的标样浓度(从窗口下边进行元素切换)。按确定,结束方法编辑。
如果以多元素快速序列分析,按“快速多元素FS”,进入FS向导,一直按“下一步”,直至“完成”。
按“分析”进入工作表格的分析页面。
按“选择”,选择你要分析的样品标签(使要分析的标签变红),此时,开始或继续按钮将变实。再按选择,确认所选择的内容
按“优化”,选择你要优化的方法后按确定,并按提示进行操作,确保每一个元素灯安装和方法设定一致。优化完毕后,按取消完成优化。
按“开始”,按软件提示进行点火,检查,并按软件提示安装灯,切换灯位以及提供空白,标样和样品溶液。直至完成分析。
4. 报告
单击“报告”,进入报告工作窗口的工作表格页面。
选择刚才分析的方法表格名称,按下一步进入选择页面。
选择你所分析的标签范围,按下一步进入设置页面。
设置你所需要报告的内容,再按下一步进入报告页面。
按“打印报告”,打印完毕,按关闭,返回工作报告窗口。
5. 关机
样品做完后,吸蒸馏水3-5分钟,清洗雾化器系统。
关闭乙炔气瓶阀(若火焰已经熄灭,则按点火按钮,将管路中的乙炔放掉。)
关闭空压机
关闭所有被打开的窗口并退出软件。 关闭仪器电源和计算机。 关闭通风系统。
如必要,清空废液容器,按照相应手册拆卸、清洗并维护附件。
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