土壤重金屬污染是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，過量沉積，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。污染土壤的重金屬主要有鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉻（Cr）、砷（As）等。這些重金屬元素超標(biāo)不但會影響植物根和葉部的發(fā)育，還可通過食物鏈被生物富集，產(chǎn)生生物放大作用；被人體吸收則會破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等。中國一些地區(qū)土壤遭到鎘、鉛等重金屬污染，使生長其上的農(nóng)作物鉛鎘含量超標(biāo)。所以對農(nóng)業(yè)用土壤的重金屬檢測及監(jiān)測尤為重要。

農(nóng)業(yè)用土壤分析也是痕量元素分析中的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用案例。在此案例中，使用塞曼效應(yīng)背景校正石墨爐原子吸收分光光度法對土壤樣品及土壤標(biāo)準(zhǔn)樣中的鉛和鎘進(jìn)行測定，測量方法遵循（GB/T 17141-1997）。

方法原理

將土壤樣品及土壤標(biāo)準(zhǔn)樣GSS-3(GBW07403)用混合酸及微波消解后，注入塞曼原子吸收分光光度計(jì)石墨爐中，采用縱向加熱技術(shù)使其原子化，測定樣品中的鉛和鎘含量。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

儀器

○塞曼原子吸收分光光度計(jì)：SP-3887ZAA。

○微波消解儀RAPIDwave Xpert

試劑

○Cd的標(biāo)準(zhǔn)儲備液,濃度為1g/L（上海市計(jì)量測試研究院）

○Pb的標(biāo)準(zhǔn)儲備液,濃度為1g/L（上海市計(jì)量測試研究院）

○Cd的標(biāo)準(zhǔn)使用液,濃度為1μg/mL；取Cd標(biāo)準(zhǔn)儲備液0.1mL于100mL容量瓶中，并加入1mL硝酸，用去離子水定容至刻度。

○Pb的標(biāo)準(zhǔn)儲備液,濃度為1μg/mL：取Pb標(biāo)準(zhǔn)儲備液0.1mL于100mL容量瓶中，并加入1mL硝酸用去離子水定容至刻度。

○濃硝酸（優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

○濃度為1％的HNO?，由優(yōu)級純濃HNO?及去離子水配制

○濃度為20％的HNO?，由優(yōu)級純濃HNO?及去離子水配制

○氫氟酸（40%，優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

○濃鹽酸（優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

○基體改進(jìn)劑：5%磷酸二氫銨

○高氯酸（優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

儀器參數(shù)

○燈電流：3mA

○光譜帶寬：0.7 nm

○波長：Cd 228.8nm；Pb 283.3nm

○背景校正：塞曼扣背景方式

○進(jìn)樣量：標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品15μL，基體改進(jìn)劑5μL

○石墨管：熱解平臺石墨管

○升溫參數(shù)：經(jīng)優(yōu)化測試，各元素Z佳升溫參數(shù)見下表

表1 Cd石墨爐升溫參數(shù)

表2 Pb石墨爐升溫參數(shù)

樣品制備

樣品由地礦部物化探所、測試所提供

Cd的測試：

準(zhǔn)確稱取0.2000g干燥的土壤樣品及土壤標(biāo)準(zhǔn)樣置于50mL聚四氟乙烯坩堝中，潤濕加入5mL 鹽酸，在電熱板上低溫加熱至2-3mL ，冷卻加入5mL硝酸，4mL氫氟酸，2mL高氯酸，加蓋加熱1h，開蓋繼續(xù)加熱至冒白煙加蓋，待黑色有機(jī)物消失后，開蓋驅(qū)趕白煙并蒸至粘稠狀，稍冷，加入1mL硝酸溶解殘?jiān)?定容至25mL，備用。同時取兩個坩堝加入同等體積的酸，做空白樣品。

Pb的測試：

準(zhǔn)確稱取0.1000g干燥的土壤樣品及土壤標(biāo)準(zhǔn)樣置于50mL聚四氟乙烯坩堝中，潤濕加入5mL 鹽酸，在電熱板上低溫加熱至2-3mL ，冷卻加入5mL硝酸，4mL氫氟酸，2mL高氯酸，加蓋加熱1h，開蓋繼續(xù)加熱至冒白煙加蓋，待黑色有機(jī)物消失后，開蓋驅(qū)趕白煙并蒸至粘稠狀，稍冷，加入1mL硝酸溶解殘?jiān)?定容至100mL，備用。同時取兩個坩堝加入同等體積的酸，做空白樣品。

注：電熱板溫度不宜過高，防止坩堝變形。

試樣分析

1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

Cd 標(biāo)準(zhǔn)曲線

工作曲線的配置：吸取Cd標(biāo)準(zhǔn)使用液0.0、0.005、0.01、0.02、0.03mL于10.0mL容量瓶中，使用1% HNO?定容至刻度，搖勻，此溶液中含Cd分別為：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0μg/L

標(biāo)準(zhǔn)曲線：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0μg/L，1％HNO?介質(zhì)。

吸光度與鎘濃度的線性回歸方程：A＝0.089488C＋0.003相關(guān)系數(shù)r＝0.99994

鎘的空白積分吸光值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.001，鎘的檢出限為0.0335μg/L。

圖1. 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線

Pb標(biāo)準(zhǔn)曲線

工作曲線的配置：吸取Pb標(biāo)準(zhǔn)使用液0.0、0.1、0.2、0.4、0.5mL于10.0mL容量瓶中，使用0.1% HNO?定容至刻度，搖勻，此溶液中含Pb分別為：0.0、10.00、20.00、40.00、50.00μg/L。

標(biāo)準(zhǔn)曲線：0，10.00，20.00，40.00，50.00μg/L，1％HNO?介質(zhì)。

吸光度與鉛濃度的線性回歸方程：A＝0.007813C＋0.0076 相關(guān)系數(shù)r＝0.99973

鉛的空白積分吸光值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0005，鉛的檢出限為0.192μg/L。

圖2. 鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 樣品測定

在Z佳分析條件下對土壤樣品中的鎘和鉛進(jìn)行測定，并做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

表4 土壤樣品分析結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，測得土壤樣品中實(shí)際含鎘量為0.090mg/kg、含鉛量為22.21mg/kg。

3 土壤標(biāo)準(zhǔn)樣測定 

土壤標(biāo)準(zhǔn)樣中Cd的測試

經(jīng)過分析，測得該土壤GSS-3(GBW07403)標(biāo)準(zhǔn)樣中鎘的含量為0.057 mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度范圍0.060（±0.009）mg/kg內(nèi)。

土壤標(biāo)準(zhǔn)樣中Pb 的測試

經(jīng)過分析，測得該土壤GSS-3(GBW07403)標(biāo)準(zhǔn)樣中鉛的含量為25.3 mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度范圍26±3 mg/kg內(nèi)。

結(jié)論

由以上結(jié)果表明石墨爐測鎘檢出限為0.0335μg/L，重現(xiàn)性好、精密度為1.15％～3.27％,回收率高；石墨爐測鉛檢出限為0.192μg/L，重現(xiàn)性好、精密度為1.33％～2.2％，回收率高。該方法是檢測土壤中低含量鉛和鎘含量的shou選方法。