原子吸收法测定水体中的铅镉金属

原子吸收法测定水体中的铅镉金属

关秩群

关秩群

佛山市高明区环境保护监测站广东佛山528000

摘要：本文结合具体实验，对原子吸收分光光度法测定水中铅镉金属的方法进行研究.通过实验分析研究，证明该测定方法具有极高的可信度.可以实现环境水体的监测与预报控制，有一定的应用推广价值。

关键词：原子吸收分光光度法；检测；环境水体；铅镉；介质

铅和镉危害极大，是一种高度有毒物质，如果在人体中积蓄过久，将会产生慢性毒性，危害人们的身体。其中，测定环境水体中铅镉金属的方法有多种，现主要对原子吸收分光光度法进行研究分析，该方法是通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供试品中待测元素的含量，可以准确测定环境水体中的微量铝，帮助检测人员快速准确的得到检测结果。

1铅镉金属

我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量只有2300m3，约占世界平均水平的1/4。然而随着社会经济的飞速发展，人口急剧膨胀和生活水平的提高，城市化进程步伐不断加快，人类的生产和生活活动，将大量生活污水、工业废水和其它废弃物超标排放，引起河流、湖泊、水库等水体污染日益严重，严重威胁着人类的生存和发展，乃至社会的稳定。重金属污染不同于其它类型污染，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。重金属在水中非常稳定，不易被微生物分解，可以通过食物链在生物体内逐步浓缩富集，成为持久性污染物，对人类有严重的潜在危险。重金属污染是近年来FAO（联合国粮食及农业组织）和WHO的全球水污染监测计划中的重要项目。十多年来，在国家和各级政府的高度重视和全国人民的共同努力下，我国的水污染治理取得了巨大成效，各大流域的水环境都有了很大的改善，但目前我国的水污染依然相当严重。

铅和镉是工业上用途广泛的元素，具有极大地生物毒性，富集在人体内会造成极大的危害。铅和镉主要通过大气沉降、土壤沥出液以及地表径流进入天然水体，其来源主要为采矿、冶金、电镀、燃煤等大规模工业活动造成的。由于铅与人体蛋白质上的疏基有高度亲和力，可使蛋白质变性进而对人体产生毒害，对呼吸系统、消化系统、免疫系统、造血系统、肾脏和神经系统有明显的损害。铅含量摄入过多会造成贫血、肠胃功能紊乱、厌食、头疼、头晕、疲乏、记忆力减退等病症。特别是对婴幼儿的影响更大，可造成婴幼儿智力低下，发育异常；镉能在人体中积蓄，造成对肝、肾和骨骼的损害，会引起骨质疏松、骨骼软化、高血压等病症，并具有致癌、致畸、致突变性。大剂量镉中毒可以造成肺水肿和肾皮质破坏性变化，严重者可因心肺功能受损而死亡。国标GB5749-2006规定了生活饮用水中铅的限量是0.01mg/L，镉的限量是0.005mg/L，严格控制了水中铅和镉的含量。因此，如何快速、有效地测定水中的重金属铅和镉的含量，对水质的评价、治理和人体的健康具有重要的意义。

2测定方法

目前测定重金属铅和镉的方法主要有原子荧光光谱法（AFS）、原子吸收分光光度法（AAS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。而原子吸收分光光度法具有快速、灵敏度高、准确、选择性好、干扰少和操作简便等优点，广泛应用于样品中微量元素的测定，在重金属元素分析中得到了广泛的应用。铅和镉在空气/乙炔火焰中易于测定，但在这种火焰中容易产生光谱干扰和非光谱干扰。而由于水中铅和镉的含量较少，不能直接测定，为此，需采取各种措施来提高灵敏度，降低检出限。一般采用整合萃取或离子交换等方法富集后测定。而共沉淀法富集倍数高，基体效应小，可提高分析灵敏度，可作为一种传统的分离富集技术。

3实验部分

3.1实验仪器及试剂

TAS-990型原子吸收分光光度计（北京普析仪器公司）、Pd、Cd空心阴极灯（威格拉斯北京有限公司）。

Pd、Cd标准溶液（1000μg/mL，国家标准物质研究中心）、HNO3（优级纯）、MgCl2?6H2O、NaOH（分析纯），实验用水全为去离子水。

所使用玻璃器皿均用5%HNO3溶液浸泡24h以上，然后用二次蒸馏水洗净，晾干后使用。

3.2仪器工作条件

火焰原子吸收分光光度法测定不同重金属时，不同的元素灯要使用不同的工作条件，所测铅和镉的工作条件选择如表1所示。

表1火焰原子吸收分光光度法工作条件

3.3火焰原子吸收分光光度法工作原理

试样溶液经雾化后送入火焰中被火焰原子化，使被测元素转变为基态原子，被测元素空心阴极灯发出的共振线通过基态原子时，发生选择性共振吸收而使光强减弱，吸收遵循Beer定律。

4实验方法

4.1标准溶液的配制

HNO3溶液（1+1）：取50mL浓硝酸，用超纯水稀释至100mL；

HNO3溶液（1%）：取10mL浓硝酸，用超纯水稀释至1000mL；

NaOH溶液（200g/L）：称取20gNaOH，用超纯水溶解稀释至100mL；

MgCl2溶液（100g/L）：称取10gMgCl2，用超纯水溶解稀释至100mL。

4.2标准工作曲线的绘制

配制Pb系列标准溶液：浓度分别为0.00，0.05，0.10，0.15，0.20μg/mL；

配制Cd系列标准溶液：浓度分别为0.000，0.010，0.020，0.030，0.040μg/mL。

用火焰原子吸收分光光度法测定标准溶液的吸光度，用最小二乘法计算，得出：

铅标准曲线方程A=0.0267C+0.0027，相关系数为0.9998；

镉标准曲线方程A=0.6200C+0.0000，相关系数为0.9989。

4.3试样的测定

取500mL过0.45μm滤膜的河水样和500mL自来水样分别置于两个烧杯中，分别加入5mLMgCl2（边加边搅拌），稳定10min，再加入NaOH溶液（边加边搅拌），同时测定溶液pH值，待溶液pH值大于11时，停止NaOH溶液，静置Mg（OH）2沉淀全部析出时，吸出上清液，再用适量硝酸溶液（1+1）溶解下层溶液，转入100mL容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀。按此试验方法吸附富集测定结果见表2，另外与石墨炉原子吸收分光光度法对照测定值，同时做加标回收率试验，测定Pb的回收率为97.8%～106.5%，Cd的回收率为93.0%～100.7%，两种方法测定结果基本吻合。同时制备空白对照溶液。

5结果与讨论

5.1富集条件的选择

因为水样中的铅、镉的含量较低，所以采用了氢氧化镁为沉淀剂，富集沉淀水样中的铅和镉，另外还会被沉淀的氢氧化镁所吸附，从而提高了富集的效果，大大提高了灵敏度。在沉淀过程中，使溶液呈较强的碱性，这样才能使铅和镉完全沉淀出来。

5.2共存离子的干扰

根据水样中可能存在的元素及含量，分别考察了几种共存元素对Pb（2μg/mL），Cd（1μg/mL）混合溶液测定的影响，相对误差小于5%时，共存元素的允许浓度为：Ca：1200μg/mL，Mg：800μg/mL，K：1250μg/mL，Na：1200μg/mL，Fe：400μg/mL，Zn：400μg/mL，Cu：70μg/mL，Mn：100μg/mL，Ni：60μg/mL等。

表2水样中Pb和Cd的测定结果

5.3火焰原子吸收分光光度法测定重金属时常见问题及处理方法

5.3.1样品的前处理

不同的样品需要采取相应的处理方式，如：透明或无沉淀的水样可以直接测定，带有泥沙的水样应沉淀后吸取上部清液后再进行消解离心沉淀；固体样品应完全消解，绝对不能有微小的颗粒进入雾化器；油性样品需浸提法消解，避免油脂粘在撞击球而影响雾化效果，避免堵塞毛细管。样品测定完后，为了彻底消除雾化器中的油脂，所以用热水进样几分钟。

5.3.2火焰吸光度不稳定

在测定镉等活泼元素的时候，国产旧空心阴极灯要有足够的预热时间，要保证合格、纯度高的燃气，燃气和助燃气需定期检漏。

5.3.3测量灵敏度下降

按照仪器说明书选择适当的测量条件，燃气和助燃气的流量比例要适当，燃烧器高度太低时元素尚未完全原子化，太高时被燃烧的气流冲稀，在火焰的中间薄层最为合适。在测量过程中细心观察随温度的变化是否造成波长位置漂移。空心阴极灯应保持足够的光源强度，在稳定发射的条件下，尽量控制灯电流。在测量前检查仪器内部故障或污染，燃烧器缝口容易沉积盐类，造成测量光程缩短，雾化效果降低，这时要清除沉积盐，再用稀酸和蒸馏水清洗干净。当撞击球被污染时，要用沾了无水酒精的棉球轻轻擦拭表面，再用1%HNO3和去离子水空烧。另外，当某些空心阴极灯长期不用时，应定期点燃几小时，避免自吸等原因造成损坏。

6结语

总之，在进行原子吸收分光光度分析中，不但要注意背景以及其他原因引起的对测定的干扰，还要明确仪器由于波长、狭缝、原子化等条件等的变化可能带来的灵敏度、稳定程度和干扰影响。在原子吸收分光法测定中可采用选择适宜的测定谱线和狭缝、改变火焰温度、加入络合剂或释放剂、采用标准加入法等方法消除干扰，提高精密度和准确度，以保证试验的可靠性。

参考文献：

[1]吴礼康、邹晓春.原子吸收分光光度法测量茶叶中六种微量元素[J].现代预防医学.2003（05）.

[2]季彦鋆、杨艳明、沈沁怡.火焰原子吸收法测定水样中锑含量的不确定度评定[J].环境科学导刊.2011（01）.