塞曼石墨炉原子吸收光谱仪使土壤中铍元素无所遁形

2021-05-27 23:11:01, 上海光谱上海光谱仪器有限公司

Beryllium

岩石圈是地球结构的最外层，而岩石圈表面的疏松表层，就是人类生存和生产都离不开的重要资源—土壤。随着工业生产、城市污染的加剧和化学肥料的大量使用，土壤重金属污染日益加重。土壤中一些有害元素的含量在不断升高，它们被植物吸收后，最终通过食物链进入人体，损害我们的健康。所以对于土壤污染的监测日益成为政府以及行业关注的焦点。随着土壤普查和土壤污染风险检测的大力开展，土壤中重金属元素的分析已经成为环境监测领域的重要工作。

在众多重金属元素中，铍元素及其化合物是具有毒性的。土壤中铍超过一定含量，将导致植物中毒。不仅如此，铍以烟雾或粉尘形式经呼吸道、消化道和皮肤进入人体并引发多种疾病。因此快速、准确的分析土壤中铍含量对于土壤普查和土壤污染治理工作具有非常重要的意义。然而土壤基质极其复杂，而其中铍含量很低，基质效应对测定结果的准确度会有很大影响。如何想要准确测定土壤中低含量的铍，那么对于样品的前处理方法和仪器的基质耐受性将会有更加严格的要求。

本方法采用湿法消解，盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸四酸溶解样品，使用上海光谱经典纵向加热，热解涂层石墨管和横向塞曼背景校正技术的SP-3887ZAA石墨炉原子吸收光谱仪，硝酸钯作为基体改进剂进行测试，方法中对于样品的消解条件、仪器测试条件包含升温程序、基体改性剂的选择和用量等条件进行研究和优化，有效扣除了土壤基质的背景干扰；方法成本低，分析结果具有较高的精密度和准确度，检测限和定量限完全满足《GB36600-2018 土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》的最低筛选和管制值要求，可准确快速的进行土壤中铍 (Be) 的测定，为建设用地土壤和全国土壤普查中铍的测定提供了有效的参考方案。

方法原理

将土壤样品及土壤标准样消解定容后，注入塞曼石墨炉原子吸收分光光度计中，采用经典纵向加热技术，经过干燥、灰化和原子化，铍化合物形成的铍基态原子对234.9nm特征谱线产生吸收，其吸收强度在一定范围内与铍浓度成正比测定样品中铍含量。

仪器及试剂

仪器

· 塞曼原子吸收分光光度计：SP-3887ZAA（上海光谱仪器有限公司）

· 铍空心阴极灯

· 电热板

· 聚四氟乙烯烧杯

试剂

A. Be的标准储备液,浓度为1000μg/mL（上海市计量测试研究院）

B. Be的标准中间液,浓度为10μg/mL：取Be标准储备液（A）1ml于100ml容量瓶中，用硝酸溶液（E）定容至刻度。

C. Be的标准使用液，100μg/L：取Be标准中间液（B）1ml于100ml容量瓶中，用硝酸溶液（E）定容至刻度。

D. 硝酸（优级纯）

E. 酸溶液：1+99，用（D）配制

F. 盐酸（优级纯）

G. 氢氟酸（优级纯）

H. 高氯酸（优级纯）

I. 去离子水，由纯水机制得

J. 基体改进剂：1%硝酸钯（光谱纯）

仪器参数

· 灯电流：3mA

· 光谱带宽：0.7 nm

· 波长：234.90nm

· 背景校正：塞曼扣背景方式

· 进样量：标准溶液及样品10μL+5μL基体改进剂（J）

· 石墨管：热解涂层石墨管

· 计算方式：峰高

· 升温参数：经优化测试，升温参数见下表

表1 Be石墨炉升温参数

样品制备

准确称取 0.2000 g 土壤样品和土壤标准样品置于50mL聚四氟乙烯烧杯中，用少量水润湿，加入10 mL 盐酸；置于电热板上100℃低温消解30min；然后依次加入5mL硝酸、2mL氢氟酸，加盖置于电热板上，120℃消解1小时；冷却后加入2mL高氯酸，加盖置于电热板上，160℃加热1小时后开盖继续加热至白烟赶净；取下冷却后，加入2mL硝酸，在电热板上低温溶解残渣（若残渣不溶解，可以重复上述消解过程）；待溶液清澈，将其转移至25mL容量瓶中并用高纯去离子水定容，再从中取5mL定容至50mL待用。同时配制样品空白。

试样分析

标准曲线

1. Be 标准曲线

工作曲线的配置：吸取Be标准使用液（C）0.0、0.5、1、2、3、4mL于100.0mL容量瓶中，用硝酸溶液（D）定容至刻度，摇匀，此溶液中含Be分别为：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ng/mL。

标准曲线：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ng/mL，1%HNO3介质。

吸光度与铍浓度的线性回归方程：A＝0.0056293C＋0.0126；相关系数R＝0.999000

铍的空白吸光值的标准偏差为0.00029，铍的检出限为0.01545μg/L。

图1. 铍的标准曲线

2. 样品测定

在最佳分析条件下对土壤样品中的铍进行测定，并做加标回收实验，结果如下：

样品名称	测试结果 (μg/L)	加标量 (μg/L)	总量 (μg/L)	回收率	精密度
土壤样1	0.56	1.00	1.50	94%	2.9%
土壤样2	0.73	1.00	1.70	97%	2.5%

表2 土壤样品分析结果

3.土壤标准样测定

在最佳条件下对土壤标准物质进行分析，选择了3种土壤成分分析标准物质进行方法验证，测试结果及精密度结果为考察此方法的准确度和可靠性，各标准物质的测试结果与标准值吻合，标准物质测定结果列于表3中。

	标准值	不确定度	测定结果	测量次数	精密度 (RSD%)
GBW07386 (GSS-30)	4.0	0.3	4.21	6	1.5
GBW07388 (GSS-32)	2.4	0.2	2.34	6	2.1
GBW07391 (GSS-35)	2.3	0.2	2.31	6	1.9