工業污染導致了嚴重的土壤重金屬污染,土壤污染具有隱蔽性、長期性和不易修復等特點,威脅我們的食品安全。
國家及時頒布了“土十條”,還即將頒布《土壤污染防治法》,土壤重金屬的監測任務將越來越繁重。土壤是世界上組成最復雜的混合物,樣品基體干擾大,測定難度高于大多數樣品。
檢測手段多樣,參與單位眾多,如何保證數據準確可靠?
除了做好消解和上機,分析過程的質控措施也是至關重要的,以后可專題來聊聊。好了,理論大家懂,細節定成敗。本文主要跟大家分享一下我們工作的一些經驗和體會。
檢測方法的選擇原則:國標優先、滿意客戶。首先選用國家標準,其次選用行業或地方標準。
若無國內標準則參照國際標準(ISO)或歐美標準,并結合自己的實際條件選擇符合標準的方法,并做方法確認,這是對認證實驗室的要求。
如果客戶有特殊要求的,則按客戶要求做,但報告上必須注明檢測方法,不允許跟認證項目一起出報告。
土壤樣品的消解至關重要,消解得好,檢測就成功了一半,在這里首先跟大家分享一些消解經驗。
樣品處理的主要污染源:
1)水:即使最純的去離子水,仍含有10-7%~10-9 %的雜質。
2)空氣:普通實驗室的空氣中含有Fe、Cu、Ca、Mg、Si 等元素,空氣污染很難校正的,只有注意保持室內清潔,盡量少開窗,靠換氣系統保持空氣新鮮。
3)容器:容器污染程度視質料等情況而異,且隨溫度升高而增大,注意洗滌要徹底。
4)試劑:試劑含有一定數量的雜質,宜GR級的試劑,ICP-MS最好用進口試劑。
5)清潔衛生:室內衛生、工作服、實驗員的手。
最常用的消解方法—酸溶法:
1)用酸體系:(鹽酸)—硝酸—高氯酸(雙氧水)—氫氟酸
2)稱樣量的確定原則:令待測液濃度的信號響應值處于儀器最適宜的量程范圍內,盡量在標線中間段,很大程度靠經驗確定。
3)常用稱樣量:0.10 - 0.50g
4)消解試劑要求:
AAS、ICP:國產GR級。
ICP-MS:一般要進口的,國產GR級的常有數十個ppb以上的Pb等本底,用國產的酸一般要純化。
5)無機酸等試劑對ICPMS的干擾順序:
H2O2 通風柜的選擇:選擇雙維通風柜,觀察方便、消解安全、排氣效果佳。 普通電熱板的缺陷: 石墨消解器的優點: LF36智能石墨消解儀 微波消解爐的優點:消解均勻、徹底、效率高。 徒 手 握 持 徒手(戴手套)握持杯的弊端: * 消解杯排得密集時,消解杯難于抓取出來; * 酸珠穿透燒焦手套,容易傷到手,謹防HF傷害; * 消解杯溫度高易燙死表皮細胞(3天后掉皮吸液漏氣); * 燒焦的手套碎屑,容易污染樣品。 傳統坩堝鉗夾取 專用工具Z型持物鉗夾取1)能耗高(電老虎);
2)板面溫度不均勻:消解杯(坩堝)受熱不均勻,需不斷交換位置,實驗員工作量大;
3)一般無溫度指示,即使有,控溫結果也嚴重偏離實際溫度;
4)抗腐蝕能力差,一年壞一個。
1)污染少,準確度高;
2)稱樣量可較大,檢測結果代表性強;
3)程序控溫,控溫精確操作簡單,省時省力效率高;
4)分體設計,耐腐蝕,壽命長;
5)安全性好;
6)經濟適用,一機多用,既可作消解爐,也可與微波消解儀配套作趕酸器。
微波消解的缺點:需要配趕酸器趕酸。
消解杯的握持工具:
* 操作不便,笨拙!謹防HF傷害!HF滲透性極強,如果你感覺到痛,就已遲了,已滲入皮膚了,再不及時處理就傷骨頭了!硝酸和高氯酸都僅傷表皮。
土壤重金屬測定通常是液體進樣,土壤須轉化為溶液才能測定,消解要求是:
* 試劑及反應產物對后續測定無干擾;
* 試樣分解完全;
* 防止分解過程中沾污;
* 防止待測組分的損失 。
剖析國標土壤重金屬測定消解方法過程:1)稱取0.2~0.5g試樣于50mL聚四氟乙烯坩堝中,用水潤濕后加入10mL鹽酸,浸泡過夜;
2)于通風櫥內的電熱板上低溫加熱,使樣品初步分解,待蒸發至約剩3mL時,取下稍冷;
3)加入5mL硝酸、5mL氫氟酸、3mL高氯酸,加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h左右;
4)開蓋電熱板溫度控制在150 ℃,繼續加熱除硅,為了達到良好的飛硅效果,應常搖動坩堝;
5)當加熱至冒濃厚高氯酸白煙時,加蓋,使黑色有機碳化物分解;
6)待坩堝壁上的黑色有機物消失后,開蓋,驅趕白煙并蒸至內容物呈黏稠狀;
7)視消解情況可再補加3mL硝酸、3mL氫氟酸、1mL高氯酸,重復以上消解過程。
驅趕氫氟酸和高氯酸問題:
1)殘留HF腐蝕玻璃,導致玻璃容器腐蝕得模糊不清,也腐蝕霧化器和矩管;
2)消解杯壁所掛酸珠主要是高氯酸,宜沖洗下去,加熱驅除;
3)高氯酸一方面干擾測定,一方面嚴重損蝕石墨管。
土壤Cr消解要注意的問題:
1)嚴格控制溫度<150℃,溫度過高,Cr會與高氯酸形成易揮發的氯化鉻酰而損失。(不用鹽酸的原因之一)
2)標準方法所提供微波消解程序,只供參考。實際應用中,必須根據不同品牌做摸索試驗;
3)土壤消解后Cr全部氧化成Cr2O72-,因此我們配置標準曲線最好使用同形態的鉻,否則結果會偏離。
污泥消解經驗:污泥消解時,有時會有殘留頑固的黑色顆粒(實為高分子物質),重復加酸消解也不見效果,對測定結果沒顯著影響。
國標消解法的缺陷:
1)水濕潤樣品的作用不大;
2)鹽酸浸泡對消解作用也不大;
南方春季空氣潮濕鹽酸浸泡有嚴重的副作用。浸泡過夜后,消解杯的吸潮和鹽酸對電熱板腐蝕情況如圖。
3)殘留的HClO4過多,過濾時可能溶穿濾紙,并嚴重干擾測定,對石墨管的損蝕很嚴重;
4)趕酸是否干凈的判斷不好把握。
判斷方法:消解液蒸至白煙冒盡,內容物呈粘稠狀。
這步操作有很大的的主觀隨意性。實際上就算煮到溶液已干,白煙也還在冒。如果以呈粘稠狀來判斷,也需要豐富的經驗才能把握得好。
殘留酸的多少難于把握一致,導致最后待測液酸度不一致,影響結果的穩定性。