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摘 要:本文建立检测水体中镉含量的石墨炉原子吸收法，并对实验条件进行优化选择，以达到快速、准确检测的目的。实验中采用3μL5g/L硝酸镁作为基体改进剂，通过对灰化温度和原子化温度进行了优化选择，确定了实验的最优条件，并取得了精密度、准确度的测定。结果表明：该方法适于水体中镉含量的测定。
关键词:石墨炉原子吸收法；镉；精密度；准确度
引言
镉是一种挥发性的有毒金属元素，广泛存在于土壤、水等环境中。在水中的镉含量一般较低，不会导致人体急性中毒，但会在人体内逐渐蓄积，在各器官中的浓度超过限度时，就会发生镉中毒。因此，需要对水体中的镉进行测定。目前，水中镉的测定方法主要有石墨炉原子吸收法和火焰原子吸收法，其中石墨炉原子吸收法是一种测定微量元素精密的仪器分析方法，由于其灵敏度高、进样量少的优点，所以水中对于微量镉的测定，一般选用石墨炉原子吸收法。为取得更为满意的效果，本实验对石墨炉原子吸收法测定水体中的镉含量进行了条件优化。
1 实验仪器及试剂
1.1 仪器
Z-2000型原子吸收分光光度计；自动进样器；镉空心阴极灯。
1.2 工作条件
波长228.8nm，狭缝0.7nm，灯电流8mA。石墨炉升温程序:干燥温度140℃，15s；灰化温度800℃，20s；原子化温度1650℃，5s；清除温度2600℃，5s。
1.3 标准溶液及试剂
1000μg/mL镉标准溶液(GSBG62021-90，国家钢铁材料测试中心)。
临用前用1%硝酸溶液逐级稀释成5μg/L的镉标准工作液。
磷酸二氢铵(优级纯)；硝酸镁(优级纯)；抗坏血酸(分析纯)；氯化钯(分析纯)；硝酸(优级纯)；实验用水为超纯水。
2 实验部分
2.1 基体改进剂的选择
在石墨炉原子吸收光谱法分析中，最常见的干扰物质是金属氯化物，如KCl、NaCl等，这类物质在水体样品中普遍存在，沸点一般在500℃以上，而镉在450℃就开始挥发。因此为最大可能消除干扰，减少灰化损失，改善分析物的释放和电离，需要加入合适的基体改进剂。
关于石墨炉添加何种基体改进剂可使镉的测定效果最佳，各种研究不尽一致。磷酸二氢铵作为基体改进剂的应用已经日趋普遍。近年来，将钯盐作为基体改进剂也得到了较为广泛的关注。本研究选取120g/L磷酸二氢铵、5g/L硝酸镁、120g/L磷酸二氢铵-5g/L硝酸镁、120g/L磷酸二氢铵-20g/L抗坏血酸、10g/L氯化钯和不加基体改进剂6种情况进行比较试验。结果如图1所示。
图1 基体改进剂对吸光度的影响
从图1可知，与不加基体改进剂相比，实验中添加的5种基体改进剂均能在一定程度上改善吸光度，防止镉挥发。其中，添加120g/L磷酸二氢铵、5g/L硝酸镁、10g/L氯化钯均能很好地提高吸光度，且标准曲线线性、重复性好，峰型佳。但考虑到氯化钯的成本过高，磷酸二氢铵亦有相对较大背景，故本研究选择5g/L硝酸镁作为基体改进剂。
2.2 基体改进剂的用量
添加不同体积的基体改进剂对结果的影响不同，在其他分析条件不变的情况下，改变基体改进剂硝酸镁的加入量，测定吸光度，如图2所示。
图3 灰化温度对吸光度的影响
由图3可知，随着灰化温度的升高，吸光度值也相应提高。当灰化温度大于800℃时，吸光度值开始下降。这是因为适当的提高灰化温度可去除共存的基体和局外组分，减小或消除背景峰，提高吸光度值。当温度继续提升超过一定程度时，就会增大镉的灰化损失，导致吸光度值下降。最终选择灰化温度定为800℃。
2.4 原子化温度的选择
固定其他分析条件，仅改变原子化温度，温度范围为1500～1900℃，观察吸光度值的变化。由图4可知，在灵敏度不会大大降低，回收率稳定的情况下，随原子化温度的升高，吸光度也在不断提高。当原子化温度在1650℃时，吸光度值最大。且此时样品出峰快，前后沿陡峭，峰形窄，测试结果重现性好，从而选择原子化温度为1650℃。
图4 原子化温度对吸光度的影响
2.5 小结
通过以上比对实验得出:当添加3μL5g/L硝酸镁溶液、灰化温度800℃、原子化温度1650℃时，吸光度值最大，且峰型佳。故以该条件设为本研究最佳实验条件。
3 方法评价与讨论
3.1 方法线性
将配制好的5μg/L镉标准工作液放入自动进样器中，由仪器自动配制0.0、1.0、2.0、3.0、4.0μg/L和5.0μg/L的标准系列，同时加入3μL硝酸镁溶液。在上述确定的条件下测量标准曲线6次。相关系数r在0.9941～0.9996，实验在0～5μg/L范围内线性和稳定性良好。线性方程为y=0.12449x+0.00517时，相关系数r=0.9996。
3.2 方法检出限和精密度
连续测定空白11次，由3倍空白标准偏差得出方法的检出限DL=3σ/b=0.0092μg/L。对样品溶液和空白溶液连续测定7次，依次得到样品溶液吸光强度为0.1294、0.1209、0.1198、0.1200、0.1322、0.1188和0.1317，7次测量结果吸光强度平均值为0.1247，精密度为4.89%。
对照方法标准和仪器检定规程，该方法检出限和精密度均满足要求。与本实验室之前未加基体改进剂测定水中的镉检出限为0.004μg/L相比，不仅分离了干扰基体，且降低了检出限。
3.3 方法准确度及回收率
选定实验条件下，方法的准确度通过分析3个有证国家标准物质和2个水体样品的方法进行检验。每个标准样品平行分析6次，由测定结果计算出测定值的平均值在标准值的允许偏差范围内。同时以标准物质作为质控样品，测定两处不同取样点的水体，并做加标回收，结果令人满意，该方法准确可靠，适用有效。
4 结语
总之，镉的毒性很大，水质常规检测镉元素毒理指标是涉及大众安全的重中之重。本研究对水中镉的石墨炉原子吸收法进行了条件优化。通过对该方法不同基体改进剂的添加效果、基体改进剂用量、灰化温度、原子化温度4个因素的探讨，确定了最优实验条件。在添加3μL5g/L硝酸镁基体改进剂、灰化温度800℃、原子化温度1650℃下，测定方法的线性、检出限、精密度、准确度和加标回收率。结果表明：方法在0～5μg/L内线性良好，检出限为0.0092μg/L，精密度为4.89%，样品加标回收率介于88.2%～103.3%。该方法操作简单、经济实用、检出限低、精密度与准确度良好，适于水体中镉含量的测定。
参考文献：
[1] 肖乐勤.石墨炉原子吸收光谱法测定水中镉[J]. 仪器仪表与分析监测. 2007(03)
[2] 陈冰.石墨炉原子吸收光谱法测定自来水中镉[J]. 理化检验(化学分册). 2012(07)
论文作者:张意如
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/20
标签：基体论文; 原子论文; 光度论文; 温度论文; 石墨论文; 硝酸论文; 水体论文; 《防护工程》2017年第11期论文;