超声辅助硝酸提取_冷原子吸收光谱法测定土壤_沉积物中汞

冶金分析, 2010, 30(12) :56-59M etallurg ical A naly sis, 2010, 30(12) :56-59

文章编号:1000-7571(2010) 12-0056-04

超声辅助硝酸提取-冷原子吸收光谱法测定土壤/沉积物中汞

于瑞莲*, 陈丽萍, 胡恭任, 刘 越

(华侨大学环境科学与工程系, 福建厦门 361021)

摘 要:以一定浓度的硝酸为提取剂, 在超声波辅助作用下对标准土壤/沉积物中的汞进行提取, 并用冷原子吸收光谱法进行了分析。通过正交实验, 优化了提取条件:硝酸浓度为9 0mo l/L, 超声频率为15kH z, 超声时间为10m in 。H g 在0 1~10 g/L 范围内线性关系良好。在优化的工作条件下, 方法的检出限为0 009 g/L 。与传统的水浴消解法进行了比较, 发现超声辅助硝酸提取法提取效率为98 2%, 相对误差(RE, n =4) 为1 8%, 都优于传统的水浴消解法。方法用于标准土壤和沉积物样品中汞的分析, 结果与认定值相符, 回收率分别为103%和99%, 相对标准偏差(RSD, n =5) 分别为0 55%和0 40%。关键词:汞; 冷原子吸收光谱法; 超声辅助硝酸提取; 土壤/沉积物

中图分类号:O657 31 文献标识码:A

汞元素在自然界中分布极广, 是进行工业生产、科学研究不可缺少的元素之一[1]。因具有高毒性和生物积累性, 汞已被列人中国环境优先污染物黑名单, 成为环境监测中例行监测的必测项目之一

[2]

酸提取, 并与传统的水浴消解法进行比较, 旨在建立一种快速简便、准确有效的土壤/沉积物中汞的提取方法。

。土壤和沉积物中的汞是环境监测的常

1 实验部分

1 1 主要仪器和试剂

88-1型超声波乳化强化处理机(中国科学院声学研究所) ; NIC -RA -3型测汞仪(日本NIC 公司) ; DK -S24型数显恒温电热水浴锅(上海精宏实验设备有限公司) ; DL -5-B 离心机(上海安亭仪器厂) 。

重铬酸钾固定液(简称固定液) :0 5g/L, 将0 5g 重铬酸钾溶于950mL 水, 再加50m L 硝酸; H g 标准储备液:1g/L, 称取1 354g 氯化汞用固定液溶解并定容至1000mL; H g 标准工作液:100 g/L, 用固定液逐级稀释汞标准储备液所得, 现用现配; 高锰酸钾溶液:50g /L, 称取50g 高锰酸钾用水溶解并稀释至1L; 盐酸羟胺溶液:200g /L, 称20g 盐酸烃胺用水溶解并稀释至100

规项目[3], 因此, 对土壤/沉积物中汞的提取方法进行探讨, 选择快速、高效、节能的提取方法尤为重要, 这是对汞准确监测和对汞污染有效防治的前提和基础。

目前, 一般采用传统的水浴消解法提取土壤/沉积物中的汞。水浴消解法因长时间受热而容易导致汞的挥发损失, 从而造成测定结果偏低。随

着科学技术的发展, 超声技术已被广泛应用到多种物质在多种介质的提取中

[4]

。研究表明, 超声

波的强烈搅拌、振动、空化作用可有效加速物质的溶出, 不仅能提高提取效率, 而且可大大缩短时间, 节省能源[5-6]。本文以ESS -3标准土壤样品和GBW07314近海海洋沉积物标准样品为研究对象, 探讨并优化土壤/沉积物中汞的超声辅助硝

收稿日期:2010-02-22

基金项目:国家自然科学基金项目(40673061) , 福建省自然科学基金项目(2009J01220) , 泉州市科技计划重点项目(2008Z9) , 环境地球化学国家重点实验室开放基金项目(SK L EG7021)

作者简介:于瑞莲(1970-) , 女, 副教授, 博士, 主要研究方向:环境污染化学; E -mail:ruiliany@hqu. edu. cn

于瑞莲, 陈丽萍, 胡恭任, 等. 超声辅助硝酸提取-冷原子吸收光谱法

测定土壤/沉积物中汞. 冶金分析, 2010, 30(12) :56-59

m L; 氯化亚锡溶液:100g/L, 称10g 氯化亚锡加入到10mL 盐酸中, 微热助溶, 冷后用水稀释至100m L, 现用现配; 硫酸(1+1) 。

实验用试剂均为优级纯, 水为二次蒸馏水。

1 2 实验方法

1 2 1 超声辅助硝酸提法 准确称取0 2000g 土壤/沉积物标准样品于50m L 烧杯中, 加入15m L 一定浓度的硝酸, 放于超声波乳化强化处理机中, 调整超声频率, 超声提取一定时间, 离心10m in (4000r/min) , 上清液转至50mL 棕色容量瓶中, 残渣用0 5mo l/L 的硝酸洗涤并离心2~3次(每次约10mL) , 上清液合并, 定容, 用测汞仪测定提取液中汞浓度。同时做全程空白实验。1 2 2 传统水浴消解法 准确称取0 2000g

ESS -3标准土壤样品于50m L 比色管中, 分别用传统的王水水浴消解法[7]、硝酸+硫酸+高锰酸钾水浴消解法[8]和硝酸+硫酸+五氧化二钒水浴消解法提取并测定土壤标准样品中的汞。分别

做全程空白实验。

[9]

2 结果与讨论

2 1 超声辅助硝酸提取土壤中汞的优化条件

以超声时间、提取过程中硝酸浓度和超声频率为主要考察因素, 根据单因素预实验结果(土壤中汞的提取效率随超声时间、提取过程硝酸浓度和超声频率增加而增大) , 设计正交实验, 结果见表1。

表1 正交实验结果

Table 1 Results of orthogonal experiments

实验号T est No

1

[***********]1516K 1j K 2j K 3j K 4j R

超声时间(min) U ltr asonic time

[***********][1**********]82 2271 4242 7245 122 3

硝酸浓度(mol/L )

H N O 3concentr atio n

4 56 07 59 04 56 07 59 04 56 07 59 04 56 07 59 0249 9232 1244 6214 88 78

超声频率(kH z)

U ltr aso nic f requency

[***********][**************]4 6334 8192 849 2

汞提取效率(%)

Ex tr act ion efficiency

22 338 490 231 383 943 844 699 182 155 346 458 961 694 663 425 5

由表1可见, 以ESS -3标准土样中汞的提取效率为评价指标的影响因素顺序为:超声频率>

超声时间>硝酸浓度; 最佳提取条件为:超声时间10min, 硝酸浓度9 0mo l/L, 超声频率15kH z 。在此最佳工艺条件下, 汞的提取效率可达

99 1%。

2 2 校准曲线、线性范围与检出限

用重铬酸钾固定液逐级稀释H g 标准储备液, 分别配成一系列浓度的H g 标准溶液, 用冷原子吸收法测定并绘制校准曲线。H g 在0 1~10

Y U Ru-i lian, CHEN L-i ping, HU G ong -r en, et al. Determination of mercury in soil/sediment by co ld vapor atomic

abso rptio n spectr ometr y after ultraso nic -assisted nitric acid ext ractio n. M etallurg ical A naly sis, 2010, 30(12) :56-59

g/L 范围内线性关系良好, 其线性回归方程为:A =0 01399 ( g /L) -0 0013, 相关系数为0 9992。检出限以空白溶液的10次重复测定值的3倍标准偏差计算为0 009 g/L 。连续10次测定5 g /L 的H g 标准溶液, 测定结果的相对标准偏差为0 68%。实验用硝酸为优级纯, 经多次测定实验发现, 提取液的硝酸浓度对后续的冷原

子吸收光谱法测定结果没有影响。

2 3 超声辅助硝酸提取法与传统水浴消解法结果比较

分别采用上述最优化的超声辅助硝酸提取法与三种传统水浴消解法提取并测定ESS -3标准土样(汞认定值为0 112m g/kg ) 中的汞, 结果见表2。

表2 超声辅助硝酸提取法与传统水浴消解法结果比较

Table 2 C omparison of determination results of Hg by ultrasonic assisted nitric acid and

traditional w ater -bath digestion extraction

项目

Item 测得值(mg /kg ) Fo und

汞提取效率(%) Ex tractio n efficiency of H g

RSD (%, n =4)

相对误差(%) RE 时间(min) T ime

王水消解D igestion by aqua reg ia 0 08777 73 022 1120

硝酸+硫酸+高锰酸

钾水浴消解Dig estion by H NO 3+H 2SO 4+KM nO 4

0 10089 31 710 5120

硝酸+硫酸+五氧化二钒水浴消解D igestio n by HN O 3+H 2SO 4+V 2O 5

0 09685 72 214 390

超声辅助硝酸提取法U ltraso nic -assisted

nitr ic acid

ex traction 0 11098 21 91 810

由表2可见, 超声辅助硝酸提取法不仅比传统水浴消解法提取效率高, 且节省时间和试剂, 引入干扰少。

ESS -3标准土样和GBW07314近海海洋沉积物标准样中的汞进行超声辅助硝酸提取并测定, 同时在提取之前加入标准溶液进行加标回收率试验, 结果见表3。

3 样品分析

按上述正交试验得到的最优条件, 分别对

表3 标准样中汞的测定结果和回收率

Table 3 Determination results of Hg in certif ied reference materials and recoveries

样品Sample ESS -3GBW 07314

测定值(mg/kg) Found 0 1100 048

加标量(mg /kg) Added 0 2500 050

测得总量(mg /kg ) T o tal fo und 0 3750 097

RSD

(%, n =5) 0 550 40

回收率(%) R eco ver y 10399

认定值(mg /kg) Cer tified 0 1120 048

参考文献:

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Determination of mercury in soil/sediment by cold vapor

atomic absorption spectrometry after ultrasonic -assisted

nitric acid extraction

YU Ru-i lian *, CHEN L-i ping, H U Gong -ren, LIU Yue

(Depar tment of Env ir onmental Science and Engineer ing , H uaqiao U niver sity, Xiamen 361021, China)

Abstract:M ercury in soil/sedim ent certified reference materials w as determined by cold vapor ato mic absorption spectrom etry (CV -AAS) after ultraso nic -assisted nitric acid ex traction. Based on the re -sults of o rthog onal ex periments, the extraction conditions w ere optimized as follow s:nitric acid con -centr ation w as 9 0m ol/L, ultraso nic fr equency w as 15kH z and ultrasonic time w as 10m inutes. T he linearity w as g ood fo r H g in the rang e of 0 1-10 g/L. Under the optimum co nditions, the detectio n limit for M n w as 0 009 g/L. Ex periment results show ed that the ex traction efficiency and the rela -tive error (RE, n =4) of ultrasonic -assisted nitric acid extraction metho d w er e 98 2%and 1 8%, respectively, w hich w ere all better than those of traditio nal w ater -bath dig estion methods. T his meth -od has been applied to the analysis of mercury in soil and sedim ent certified reference m aterials, and the deter mination results acco rd w ith the certified values w ith the reco ver ies of 103%and 99%and relativ e standard deviatio ns (RSD, n =5) of 0 55%and 0 40%, respectively. Key words:mercury ; cold vapour atomic absorptio n spectrometry; ultrasonic -assisted nitric acid ex -traction; soil/sediment

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