ICP-AES法测定农田土壤中重金属含量

环境保护科学第37卷第1期2011年2月

・监测与分析・

ICP—AES法测定农田土壤中重金属含量

DeterminationofHeavyMetalsinSoilSamplesbyICP—-AES

周小春,刘

澍,邓宗海,曾凡萍

(萍乡市环境监测站萍乡337000)

摘要土壤样品经预处理后,采用微波溶样消解法提取农田土壤中的有效态铜、锌元素,通电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES),在最佳测定条件下利用标准曲线法,完成对土壤中有效态铜、锌元素的测定。测定方法操作简便、线性范围大,结果精密度高、准确度好,可以满足农田土壤样品中有效铜、锌元素的测定需要。

关键词土壤cu

Zn

ICP—AES微波溶样消解法

Abstract

bestconditionof

Afterpretzeatmem0fsoft

s=.ples,tIleexpefin陀ntu8edmicrowavedigestionmethod

curve

toextract

17.Opper

andzinc-andinthe

determination・usedthestandard

methodto

completethedeterminationofcopperandzincinsoilbyICP-AES.The

method

in

was

simple,linearlⅧlllge,theresultsofhishprecision.accuracy。andcouldmeettheneedsofthedeterminationofcopperandzinc

soil蛐_ples.

-嘶words

S训

Zinc

Copper

ICP—AES

MicrowareDigestbn

江西萍乡地处亚热带季风气候区,属亚热带湿润季风气候天气类型。全年光照充足,雨量充沛,四季分明,农作物种类多,复种指数高,是全国

和有机农产品生产,提高农产品质量安全水平提供科学依据。

微波消解技术由于快速、高效、试剂用量少、能降低分析人员劳动强度等优点,已被广泛应用

重要的双季稻产区。近年来,萍乡市十分重视农

产品质量安全问题。农田土壤是重要的农业资源,是进行农业生产的基本要素,农田土壤环境质量的优劣至关重要,直接关系到农产品质量安全。

于生物、环境、地质和金属样品的元素分析的前处理中。而电感耦合等离子体发射光谱法(ICP—AES)也因灵敏度高、精密度高、基体干扰小、线性范围广等特点得到广泛应用。本文联用密闭式微

波消解系统和ICP—AES对萍乡市农田土壤中Cu、

在农田土壤环境质量指标体系中,重金属含量是一个重要指标。目前我国实施的无公害农产品、

绿色食品、有机产品产地环境质量标准中,反映土

Zn元素的含量进行了测定分析。

壤环境质量要求的基本上都是重金属含量指标。在当今各级政府和农业部门高度重视农产品产地

安全和农产品质量安全,大力推进无公害农产品绿色食品有机产品生产的形势下,农田土壤重金

实验部分

1.1实验仪器和试剂

(1)分析仪器:美国PerkinElmer公司生产的

属含量状况格外受到关注【l“J。本文对萍乡市农

田土壤中铜、锌的含量进行了分析研究,以期明确农田土壤中重金属含量水平,为科学实施农产品产地安全管理,指导发展无公害农产品、绿色食品

Optima2100DV型发射光谱仪;MWD一2型微波通

用消解装置;QHQM一5实验室新型球磨机。

(2)实验用品:土壤样品、178/an的尼龙筛、不锈钢粉碎机、瓷增锅、搪瓷盘、电热干燥箱、聚四氟

收稿日期:2010—08—21

作者简介:周小春(1978一)男,工程师。研究方向:环境监测与评价。

一60—

ICP—AES法测定农田土壤中重金属含量周小春

乙烯(PI阿)密封罐、BYI.一120型石英亚沸高纯水

蒸馏器、干燥器、马福炉、冰壶或冰箱、玛瑙研钵,

100

乙烯坩埚中,加入5

HCl,42mL

mL

H202放置过夜,加6mL浓

mL浓HN03在微波炉中消解至近干,再加

mL容量瓶及50mL容量瓶。

(3)标准溶液:用光谱纯的金属氧化物或盐类

HF继续消解至粘稠状,用温热稀HCI溶解残

渣,转入50mL容量瓶中加1%ttN03定容。1.3样品的上机测定

配成1.000mg/mL铜、锌的标准贮备液,然后根据

不同金属测定的需要,配制成适当浓度的标准溶液。中间标准溶液可根据需要配制成不同浓度的

工作标准溶液作标准曲线用,其浓度范围应包括样品中被测元素的浓度。硝酸、高氯酸、盐酸均为优级纯;水为亚沸蒸馏水。1.2样品的制备

1.3

ICP—AES工作条件:频率40.68MHz,功率kW,积分方式及时间:自动积分为5s,冷却气

L/min,蠕动泵速15r/min,观察高度7mill,实流量15L/min,载气流量O.50L/rain,辅助气流量

1.5

验用水为去离子水(仪器工作条件见表1)。ICP—AES对每种元素的测定都同时选择多条特征谱线,而且光谱仪具有同步校正功能,因此实验中对每个测定元素选取2、3条谱线进行测定,综合分析强度、干扰情况及稳定性,选择谱线干扰少、精

密度好的分析线,见表2。

将按规定采来的土壤样品,粉碎后按4分法,

取1.0kg左右利用QHQM一5实验室新型球磨机磨碎,过178tan的尼龙筛,保存500g左右于广13

瓶中备用。准确称取1.000g土壤样品于聚四氟

表1仪器工作条件

表2Cu、Zn元素的测定波长

按照仪器工作条件用ICP—AES进行测定,仪器软件自动绘制标准工作曲线,标准曲线回归方程用I=ac+b表示,其标准工作曲线拟合见表3。上机测定时,各元素工作标准溶液的配制根据仪器对各种元素的测定条件进行确定,确保待测样品的测定值在工作标准溶液的范围内。实验中每

种元素的测定,分别采用7种不同浓度的工作标准溶液,见表4。

表3标准工作曲线拟合

方法的检出限确定:对样品空白溶液重复测

定10次,取3倍标准偏差所对应的浓度为各元素

的检出限,见表3。

2.1

定,计算其相对标准偏差,结果本方法的相对标准

…煞冀罂。兰鎏黧燃篓銎22蕊鬻加入一定量№他

方法的精密度实验

结果和讨论

差Cu为2.1%,Zn为2.8%,均小于5%,由此可见

此方法.的精密度j#常高0

“。…~一”~“”一~一…””…’

环境保护科学第37卷第1期2011年2月

按实验方法进行加标回收实验,其结果见表5。其回收率在94.0%一104%之间,准确度较高。

表5加标回收率结果

2.3样品测定结果

土壤重金属污染是由于废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物

来说,如果土壤没有被人为活动所污染,则其中的

重金属含量就是它们在整个地区的背景值。从表中来看,铜、锌两种重金属的含量超出了其在江西省表层土中的背景值,说明土壤受到了人类活动的影响。但铜、锌这两种重金属的含量达到了土壤环境质量一级标准,可以认为此地区的土壤还

没有受到这两种重金属的污染。

降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应

特别注意防止重金属对土壤污染。

表6列出了土壤中铜、锌两种重金属在不同范围和不同标准以及本次样品中的含量。一般地

表6土壤中重金属的平均含量

mg・l【g。1

3结论

通过实验,可以看出:

(1)本文联用密闭式微波消解系统和ICP—

参考文献

[1]余进祥,刘娅菲,尧娟.江西省水稻优势产区重金属污染及

积累规律[J].江西农业学报,2008,20(12):57—60.

[2]孟飞,刘敏,史同广.上海农田土壤重金属的环境质量评

AES对萍乡市农田土壤中的Cu、历元素进行了测定。此方法具有实验时间短、耗能低、试剂用量小、污染轻,防止易挥发组分损失的特点。在灵敏

度、精密度和准确度方面均较好。是测定土壤中的微量铜、锌的首选方法。

(2)所取土壤样品为萍乡城郊某农田土样,由分析结果可以得出如下结论:就铜、锌含量来看,该农田土壤质量达到了国家一级土壤标准,尚未受到这两种重金属的污染,属一级农田土壤。

价[J].环境科学,2008,29(2):428—433.

[3]霍霄妮,李红,孙丹峰,等.北京市农业土壤重金属状态评

价[J].农业环境科学学报,2009,28(1):66—71.

[4]林义章,徐磊.铜污染对高等植物的生理毒害作用研究

[J].中国生态农业学报,2007,15(1):68—70.

[5]陈丽丽,包皙婷,王兆龙.土壤铜污染对5种草坪草生长指标

的影响[J].草业科学,2007,(7):56—58.

[6]孙继敏,文启忠.黄土与古土壤中重金属的存在形态及风化

成土作用对其影响[J].土壤学报,1994,31(3):305—311.[7]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环

境科学出版社,1990.

[8]中华人民共和国国家标准.土壤环境质量标准GB15618—

1995[S],1995.

(上接第55页)参考文献

[1]贾丽艳.浑河沈阳段“十一五”水环境建设技术对策的探讨

[J].环境保护科学,2008,34(1):23—26.

[2]李宁江.污水处理厂运行对沈阳市地表水环境质量改善的探

讨[J].环境保护科学,2008。34(4):31—33.

[3]侯景艳,张玉龙.浑河沈阳段生态健康评价指标体系的研究

[J].环境保护科学,20昕,33(3):74—77.

[4]张嫒,王新杰,梁继军.蛾眉河乐山市中段水环境污染及防

治对策[J].四川环境,2009,28(6):72—75.

[5]刘永,郭怀成.湖泊一流域生态系统管理研究[M].北京:科

学出版社,2008.

一62一

ICP-AES法测定农田土壤中重金属含量

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

周小春, 刘澍, 邓宗海, 曾凡萍萍乡市环境监测站,萍乡,337000环境保护科学

ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE2011,37(1)

参考文献(8条)

1.GB 15618-1995.土壤环境质量标准 19952.中国环境监测总站 中国土壤元素背景值 1990

3.孙继敏;文启忠 黄土与古土壤中重金属的存在形态及风化成土作用对其影响 1994(03)

4.陈丽丽;包皙婷;王兆龙 土壤铜污染对5种草坪草生长指标的影响[期刊论文]-草业科学 2007(07)5.林义章;徐磊 铜污染对高等植物的生理毒害作用研究[期刊论文]-中国生态农业学报 2007(01)6.霍霄妮;李红;孙丹峰 北京市农业土壤重金属状态评价[期刊论文]-农业环境科学学报 2009(01)7.孟飞;刘敏;史同广 上海农田土壤重金属的环境质量评价[期刊论文]-环境科学 2008(02)8.余进祥;刘娅菲;尧娟 江西省水稻优势产区重金属污染及积累规律 2008(12)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hjbhkx201101018.aspx

环境保护科学第37卷第1期2011年2月

・监测与分析・

ICP—AES法测定农田土壤中重金属含量

DeterminationofHeavyMetalsinSoilSamplesbyICP—-AES

周小春,刘

澍,邓宗海,曾凡萍

(萍乡市环境监测站萍乡337000)

摘要土壤样品经预处理后,采用微波溶样消解法提取农田土壤中的有效态铜、锌元素,通电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES),在最佳测定条件下利用标准曲线法,完成对土壤中有效态铜、锌元素的测定。测定方法操作简便、线性范围大,结果精密度高、准确度好,可以满足农田土壤样品中有效铜、锌元素的测定需要。

关键词土壤cu

Zn

ICP—AES微波溶样消解法

Abstract

bestconditionof

Afterpretzeatmem0fsoft

s=.ples,tIleexpefin陀ntu8edmicrowavedigestionmethod

curve

toextract

17.Opper

andzinc-andinthe

determination・usedthestandard

methodto

completethedeterminationofcopperandzincinsoilbyICP-AES.The

method

in

was

simple,linearlⅧlllge,theresultsofhishprecision.accuracy。andcouldmeettheneedsofthedeterminationofcopperandzinc

soil蛐_ples.

-嘶words

S训

Zinc

Copper

ICP—AES

MicrowareDigestbn

江西萍乡地处亚热带季风气候区,属亚热带湿润季风气候天气类型。全年光照充足,雨量充沛,四季分明,农作物种类多,复种指数高,是全国

和有机农产品生产,提高农产品质量安全水平提供科学依据。

微波消解技术由于快速、高效、试剂用量少、能降低分析人员劳动强度等优点,已被广泛应用

重要的双季稻产区。近年来,萍乡市十分重视农

产品质量安全问题。农田土壤是重要的农业资源,是进行农业生产的基本要素,农田土壤环境质量的优劣至关重要,直接关系到农产品质量安全。

于生物、环境、地质和金属样品的元素分析的前处理中。而电感耦合等离子体发射光谱法(ICP—AES)也因灵敏度高、精密度高、基体干扰小、线性范围广等特点得到广泛应用。本文联用密闭式微

波消解系统和ICP—AES对萍乡市农田土壤中Cu、

在农田土壤环境质量指标体系中,重金属含量是一个重要指标。目前我国实施的无公害农产品、

绿色食品、有机产品产地环境质量标准中,反映土

Zn元素的含量进行了测定分析。

壤环境质量要求的基本上都是重金属含量指标。在当今各级政府和农业部门高度重视农产品产地

安全和农产品质量安全,大力推进无公害农产品绿色食品有机产品生产的形势下,农田土壤重金

实验部分

1.1实验仪器和试剂

(1)分析仪器:美国PerkinElmer公司生产的

属含量状况格外受到关注【l“J。本文对萍乡市农

田土壤中铜、锌的含量进行了分析研究,以期明确农田土壤中重金属含量水平,为科学实施农产品产地安全管理,指导发展无公害农产品、绿色食品

Optima2100DV型发射光谱仪;MWD一2型微波通

用消解装置;QHQM一5实验室新型球磨机。

(2)实验用品:土壤样品、178/an的尼龙筛、不锈钢粉碎机、瓷增锅、搪瓷盘、电热干燥箱、聚四氟

收稿日期:2010—08—21

作者简介:周小春(1978一)男,工程师。研究方向:环境监测与评价。

一60—

ICP—AES法测定农田土壤中重金属含量周小春

乙烯(PI阿)密封罐、BYI.一120型石英亚沸高纯水

蒸馏器、干燥器、马福炉、冰壶或冰箱、玛瑙研钵,

100

乙烯坩埚中,加入5

HCl,42mL

mL

H202放置过夜,加6mL浓

mL浓HN03在微波炉中消解至近干,再加

mL容量瓶及50mL容量瓶。

(3)标准溶液:用光谱纯的金属氧化物或盐类

HF继续消解至粘稠状,用温热稀HCI溶解残

渣,转入50mL容量瓶中加1%ttN03定容。1.3样品的上机测定

配成1.000mg/mL铜、锌的标准贮备液,然后根据

不同金属测定的需要,配制成适当浓度的标准溶液。中间标准溶液可根据需要配制成不同浓度的

工作标准溶液作标准曲线用,其浓度范围应包括样品中被测元素的浓度。硝酸、高氯酸、盐酸均为优级纯;水为亚沸蒸馏水。1.2样品的制备

1.3

ICP—AES工作条件:频率40.68MHz,功率kW,积分方式及时间:自动积分为5s,冷却气

L/min,蠕动泵速15r/min,观察高度7mill,实流量15L/min,载气流量O.50L/rain,辅助气流量

1.5

验用水为去离子水(仪器工作条件见表1)。ICP—AES对每种元素的测定都同时选择多条特征谱线,而且光谱仪具有同步校正功能,因此实验中对每个测定元素选取2、3条谱线进行测定,综合分析强度、干扰情况及稳定性,选择谱线干扰少、精

密度好的分析线,见表2。

将按规定采来的土壤样品,粉碎后按4分法,

取1.0kg左右利用QHQM一5实验室新型球磨机磨碎,过178tan的尼龙筛,保存500g左右于广13

瓶中备用。准确称取1.000g土壤样品于聚四氟

表1仪器工作条件

表2Cu、Zn元素的测定波长

按照仪器工作条件用ICP—AES进行测定,仪器软件自动绘制标准工作曲线,标准曲线回归方程用I=ac+b表示,其标准工作曲线拟合见表3。上机测定时,各元素工作标准溶液的配制根据仪器对各种元素的测定条件进行确定,确保待测样品的测定值在工作标准溶液的范围内。实验中每

种元素的测定,分别采用7种不同浓度的工作标准溶液,见表4。

表3标准工作曲线拟合

方法的检出限确定:对样品空白溶液重复测

定10次,取3倍标准偏差所对应的浓度为各元素

的检出限,见表3。

2.1

定,计算其相对标准偏差,结果本方法的相对标准

…煞冀罂。兰鎏黧燃篓銎22蕊鬻加入一定量№他

方法的精密度实验

结果和讨论

差Cu为2.1%,Zn为2.8%,均小于5%,由此可见

此方法.的精密度j#常高0

“。…~一”~“”一~一…””…’

环境保护科学第37卷第1期2011年2月

按实验方法进行加标回收实验,其结果见表5。其回收率在94.0%一104%之间,准确度较高。

表5加标回收率结果

2.3样品测定结果

土壤重金属污染是由于废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物

来说,如果土壤没有被人为活动所污染,则其中的

重金属含量就是它们在整个地区的背景值。从表中来看,铜、锌两种重金属的含量超出了其在江西省表层土中的背景值,说明土壤受到了人类活动的影响。但铜、锌这两种重金属的含量达到了土壤环境质量一级标准,可以认为此地区的土壤还

没有受到这两种重金属的污染。

降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应

特别注意防止重金属对土壤污染。

表6列出了土壤中铜、锌两种重金属在不同范围和不同标准以及本次样品中的含量。一般地

表6土壤中重金属的平均含量

mg・l【g。1

3结论

通过实验,可以看出:

(1)本文联用密闭式微波消解系统和ICP—

参考文献

[1]余进祥,刘娅菲,尧娟.江西省水稻优势产区重金属污染及

积累规律[J].江西农业学报,2008,20(12):57—60.

[2]孟飞,刘敏,史同广.上海农田土壤重金属的环境质量评

AES对萍乡市农田土壤中的Cu、历元素进行了测定。此方法具有实验时间短、耗能低、试剂用量小、污染轻,防止易挥发组分损失的特点。在灵敏

度、精密度和准确度方面均较好。是测定土壤中的微量铜、锌的首选方法。

(2)所取土壤样品为萍乡城郊某农田土样,由分析结果可以得出如下结论:就铜、锌含量来看,该农田土壤质量达到了国家一级土壤标准,尚未受到这两种重金属的污染,属一级农田土壤。

价[J].环境科学,2008,29(2):428—433.

[3]霍霄妮,李红,孙丹峰,等.北京市农业土壤重金属状态评

价[J].农业环境科学学报,2009,28(1):66—71.

[4]林义章,徐磊.铜污染对高等植物的生理毒害作用研究

[J].中国生态农业学报,2007,15(1):68—70.

[5]陈丽丽,包皙婷,王兆龙.土壤铜污染对5种草坪草生长指标

的影响[J].草业科学,2007,(7):56—58.

[6]孙继敏,文启忠.黄土与古土壤中重金属的存在形态及风化

成土作用对其影响[J].土壤学报,1994,31(3):305—311.[7]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环

境科学出版社,1990.

[8]中华人民共和国国家标准.土壤环境质量标准GB15618—

1995[S],1995.

(上接第55页)参考文献

[1]贾丽艳.浑河沈阳段“十一五”水环境建设技术对策的探讨

[J].环境保护科学,2008,34(1):23—26.

[2]李宁江.污水处理厂运行对沈阳市地表水环境质量改善的探

讨[J].环境保护科学,2008。34(4):31—33.

[3]侯景艳,张玉龙.浑河沈阳段生态健康评价指标体系的研究

[J].环境保护科学,20昕,33(3):74—77.

[4]张嫒,王新杰,梁继军.蛾眉河乐山市中段水环境污染及防

治对策[J].四川环境,2009,28(6):72—75.

[5]刘永,郭怀成.湖泊一流域生态系统管理研究[M].北京:科

学出版社,2008.

一62一

ICP-AES法测定农田土壤中重金属含量

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

周小春, 刘澍, 邓宗海, 曾凡萍萍乡市环境监测站,萍乡,337000环境保护科学

ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE2011,37(1)

参考文献(8条)

1.GB 15618-1995.土壤环境质量标准 19952.中国环境监测总站 中国土壤元素背景值 1990

3.孙继敏;文启忠 黄土与古土壤中重金属的存在形态及风化成土作用对其影响 1994(03)

4.陈丽丽;包皙婷;王兆龙 土壤铜污染对5种草坪草生长指标的影响[期刊论文]-草业科学 2007(07)5.林义章;徐磊 铜污染对高等植物的生理毒害作用研究[期刊论文]-中国生态农业学报 2007(01)6.霍霄妮;李红;孙丹峰 北京市农业土壤重金属状态评价[期刊论文]-农业环境科学学报 2009(01)7.孟飞;刘敏;史同广 上海农田土壤重金属的环境质量评价[期刊论文]-环境科学 2008(02)8.余进祥;刘娅菲;尧娟 江西省水稻优势产区重金属污染及积累规律 2008(12)

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