土壤中重金属的联合消化和检测

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2012/10/19
色谱

私聊

食品重金属及有害元素检测

土壤中重金属的联合消化和检测

土壤中重金属是污染作物的直接来源，在对食品安全意识越来越重视的今天，重金属对人体的危害越来越得到人们的重视，所以检测重金属的含量势在必行，是未来的发展趋势。根据我公司对重金属快速检测做的比较成功和成熟，在原有的基础上又对重金属的检测领域做拓宽，对土壤中对人体危害比较大的铅、砷、汞、铬、镉等五种重金属进行联合消化检测，经过回收率试验验证，回收率均在80%～120%，结果令人比较满意。

一、实验原理：

样品经消化后，所有形态的重金属（包括砷、铅、汞、镉、铬等）都转化为离子形态，在不同的酸碱条件下重金属铅、镉、汞等与双硫腙溶液生成有色溶液，而砷和铬也是经过添加不同的试剂最终反应生成有色的溶液，在一定浓度范围内溶液颜色的深浅与重金属的含量呈比例关系即符合朗伯比尔定律。

二、实验器材：

1. 环保型消化仪；

2. YN-2000微电脑多功能养分速测仪；

3. 控温电炉；

4. 砷反应装置；

三、试剂的配制：

1.铅的试剂：

1）.铅掩蔽剂：称取40克铅掩蔽剂固体于一烧杯中，加入100mL蒸馏水，加2滴铅指示剂，加浓氨水调节PH值为8.5～9.0。转入250mL分液漏斗，用重金属显色剂反复提取几次，每次10～20mL，弃去显色剂层，直至显色剂绿色不变为止。再用三氯甲烷洗涤三次，每次10mL，使三氯甲烷层变成无色，弃去三氯甲烷层。将净化后的液体转入200mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2）.铅助掩剂：称取10克铅助掩剂固体，用蒸馏水溶解后，转入100mL容量瓶，定容即可。

3）.铅还原剂：称取20克铅还原剂固体于一烧杯中，加入40mL蒸馏水，加2滴铅指示剂，加浓氨水调节PH值为8.5～9.0。转入250mL分液漏斗，用重金属显色剂反复提取几次，每次10～20mL,弃去显色剂层，直至显色剂绿色不变为止。再用三氯甲烷洗涤三次，每次10mL，使三氯甲烷层变成无色，弃去三氯甲烷层。将净化后的液体用浓盐酸调节PH值至酸性，转入100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。（有一次在溶解的时候加入的蒸馏水有点多，定容时没法调至酸性再定容。以后的配制注意到这一点了，最后还是用盐酸调至酸性再定容。）

4）.铅酸碱调节剂：称取铅酸碱调节剂固体50克于100mL烧杯中，加入50mL蒸馏水，搅拌使其完全溶解，冷却后灌入25mL白塑料瓶即可使用。

5）.铅稳定剂：吸取20mL铅稳定剂于100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

6）.重金属显色剂：将0.5g重金属显色剂溶于50ml三氯甲烷中，如不全溶，可用定量滤纸过滤于250ml分液漏斗中，用（1+99）氨水提取3次，每次100ml，将提取液用棉花过滤至500ml分液漏斗中，用（1+1）盐酸调至酸性，将沉淀出的双硫腙用200ml、200ml、100ml三氯甲烷提取三次，合并三氯甲烷层为双硫腙溶液母液。

吸取母液1.0ml，加三氯甲烷至10ml，混匀。用1cm比色皿，以三氯甲烷为空白，于波长510nm处测吸光度（A），用式（1）算出配制100ml显色剂（70%透光率）所需双硫腙母液的毫升数（V）然后用三氯甲烷定容，摇匀即可。(大约1ml)

V=1.55/A （1）

7）.铅标准液（10ppm）：吸取1mL铅标准液母液于100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2.镉的试剂：

1）.镉标准液（1.25ppm）：吸取1mL镉标准液母液于一100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2）.镉酸碱调节剂：称取镉酸碱调节剂固体35克于一烧杯中，加入65mL蒸馏水，搅拌使其完全溶解，冷却即可。

3）.镉掩蔽剂：同铅的还原剂

4）.镉助掩剂：称100克镉助掩剂固体溶于盛有约200mL蒸馏水的500 mL烧杯中，溶解完全后转移到500mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

5）.重金属显色剂：同铅中重金属显色剂。

3.汞的试剂：

1）.汞标准液（0.5ug/ml）：吸取1mL汞标准液母液于一100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2）.汞掩蔽剂：同铅的还原剂

3）.汞助掩剂：称取20克汞助掩剂固体于一烧杯中，加蒸馏水溶解后（温度低时加热助容），转入100mL容量瓶，用蒸馏水定容即可。

4）.重金属显色剂：同铅中重金属显色剂。

4.砷的试剂：

1）.砷标准液（10ppm）：吸取10mL砷标准液母液于100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2）.砷酸碱调节剂A：称取砷酸碱调节剂A 50克于100mL烧杯中，加入50mL蒸馏水，搅拌使其完全溶解，冷却后灌入25mL白塑料瓶即可使用。

3）.酸碱调节剂B：量取34mL浓盐酸于100mL容量瓶中，加蒸馏水定容即可。（滴加时用25mL白塑料瓶装一瓶）

4).砷掩蔽剂：称取45克砷掩蔽剂于一烧杯中，加约50mL蒸馏水溶解后，转入100mL容量瓶，用蒸馏水定容即可。

5).砷助掩剂：称取20克砷助掩剂于一烧杯中，加蒸馏水溶解后（温度低时加热助溶），转入100mL容量瓶，用蒸馏水定容即可。

6).砷吸收液：①将砷吸收液原料A溶于80mL水中，加5mL浓硝酸，用水定容至100mL。②将砷吸收液原料B于一盛有100mL水的烧杯中，加盖表面皿煮沸5分钟，冷却。

将①液、②液和无水乙醇按1：1：2的比例混合，避光保存即可。

5.铬的试剂：

1）.铬标准液（10ppm）：吸取1mL铬标准液母液于一100mL容量瓶中，用蒸馏水定容即可。

2）.铬显色剂：将小黑塑料瓶中的铬显色剂固体全部倒出，用丙酮溶解，定容至100ml,摇匀，再灌入小黑塑料瓶中备用。

四、实验过程：

1.做线性:

1)铅的线性

吸取浓度分别0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μg/ml的1.0ml于7个50ml的比色管中，加入蒸馏水20ml摇匀后再分别依次加入2.0ml铅掩蔽剂、1.0ml铅助掩剂、1.0ml铅还原剂、一滴铅助色剂、两滴铅指示剂（每加入一种试剂后都要摇匀再加入下一种试剂），摇匀。然后分别滴加（边加边摇）铅酸碱调节剂至溶液刚呈微红色后再各加入2.0ml铅稳定剂，摇匀，最后各加入5.0ml显色剂，盖上塞子，用力摇50次，静置5分钟，用吸管吸去上层水液，有机层用定量滤纸过滤于比色皿中，立即上机测定吸光度，结果如下：

含量（μg）	0	0.5	1	2	3	4	5
吸光度A	0	0.007	0.015	0.042	0.054	0.064	0.075

铅的线性范围为：0～5μg/5ml；

2）镉的线性

吸取浓度分别0、0.0025、0.0125、0.025、0.05、0.0625、0.075μg/ml的5.0ml于7个50ml的比色管中，依次加入1.0ml镉酸碱调节剂，1.0镉掩蔽剂、5.0ml镉助掩剂、5.0ml镉酸碱调节剂，定容至25ml（每加入一种试剂后都要摇匀再加入下一种试剂），摇匀，最后各加入5.0ml显色剂，盖上塞子，用力摇80次，静置20分钟，再振摇100次，用吸管吸去上层水液，有机层用定量滤纸过滤于比色皿中，立即上机测定吸光度，结果如下：

含量（μg）	0	0.0125	0.0625	0.125	0.25	0.3125	0.375
吸光度A	0	0.0	0.0	0.0	0.009	0.012	0.017

镉的线性范围：0.125～0.375μg/5ml

3)汞的线性

吸取浓度分别0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4μg/ml的5.0ml于7个50ml的比色管中，再加入1.0m蔬菜汞掩蔽剂，摇匀后开塞放置10分钟，再加入2.0ml蔬菜汞助掩剂，摇匀，最后加入5.0ml重金属显色剂后用蒸馏水定容到50ml刻度。旋紧比色管塞用力振摇220次，放置20分钟，弃去上层水相，有机相用定量滤纸过滤于1cm比色皿中，上机测定吸光度。

含量（μg）	0	0.05	0.1	0.25	0.5	1	2
吸光度A	0	0.016	0.037	0.071	0.080	0.073	0.070

汞的线性范围：0～0.25μg/5ml；

4）铬的线性

吸取浓度分别0、0.02、0.1、0.2、0.4、0.5、0.6μg/ml的5.0ml于7个25ml的比色管中，分别依次滴加5滴铬掩蔽剂和1滴铬指示剂沸水浴15min（水浴过程中指示剂的颜色退去后腰补加一滴指示剂，冷却后加入5滴铬助掩剂，摇匀后用还原剂调为无色后定容至10ml刻度，分别从中吸取2.0ml以上液体与7个小反应瓶中，分别滴加2滴助色剂、3滴掩蔽剂、5滴显色剂摇匀后放置10min上机测吸光度，

含量（μg）	0	0.1	0.5	1	2	2.5	3
吸光度A	0	0.010	0.096	0.199	0.436	0.524	0.575

铬的线性范围：0～3μg/10ml

2.做实测样品

1.消化：

称取0.5g土样于500ml中的磨口三角瓶中，加入4粒玻璃珠（玻璃珠事先经10％的硝酸浸泡过夜并用自来水、蒸馏水冲洗干净），再加入50ml混酸（高氯酸：硝酸＝1：4，体积比）和5.0ml浓硫酸，摇匀后放到电炉上连接上消化吸收装置行进消化至三角瓶内液体约剩5.0ml，且溶液呈无色或浅黄色，瓶内产生白烟而且在瓶内回旋，此时为消化终点，关闭电炉。（加热过程中若出现样品液变黑时，一分钟左右而且黑色不退去时，关闭电炉稍冷后，将瓶子取下，再加入10mL混酸后再连接上消化装置继续消化。）稍冷后，将瓶子取消转移定容至50ml。同时做空白、标准、和样品添加。土样和土样添加的待测液浑浊需要用定量滤纸过滤后使用。

其中标准和土样添加中添加的是标准是:10ppm铅标准液2.00mL、10ppm砷标准液2.00mL、10ppm铬标准液2.00mL、1.25ppm镉标准液2.00mL、0.5ppm汞标准液5.0ml。

2.五种重金属的检测过程

1）.铅的检测:

分别吸取空白、标准及样品、样品添加待测液各5.00ml于四个50ml比色管中，各加15ml蒸馏水，摇匀后分别依次加入铅掩蔽剂2.0ml，铅助掩蔽剂1.0ml，铅还原剂1.0ml，铅助色剂1滴，铅指示剂2滴（每加完一种，摇匀后才加入下一种药剂），摇匀。然后分别滴加（边加边摇）铅酸碱调节剂至溶液刚呈微红色后再各加入2.0ml铅稳定剂，摇匀，最后各加入5.0ml显色剂，盖上塞子，用力摇50次，静置5分钟，用吸管吸去上层水液，有机层用定量滤纸过滤于比色皿中，立即上机测定吸光度；

2）. 镉的测定

分别吸取空白、标准及样品、样品添加待测液各5.00ml于四个50ml比色管中，加入1.0ml蔬菜镉酸度调节剂、1.0ml蔬菜镉掩蔽剂、5.0ml蔬菜镉助掩剂、再加入5.0ml蔬菜镉酸度调节剂（每加一种试剂都要摇匀后再加入下一种），然后加蒸馏水至25ml刻度处，摇匀。最后，加入5.0ml重金属显色剂，盖上盖子，用力摇动80次，静置20分钟。再用力摇动100次，静置5分钟。弃去上层水相，有机相用定量滤纸过滤于1cm比色皿中，上机测定吸光度。

3). 汞的测定

分别吸取空白、标准及样品、样品添加待测液各5.00ml于四个50ml比色管中，再加入1.0m蔬菜汞掩蔽剂，摇匀后开塞放置10分钟，再加入2.0ml蔬菜汞助掩剂，摇匀，最后加入5.0ml重金属显色剂后用蒸馏水定容到50ml刻度。旋紧比色管塞用力振摇220次，放置20分钟，弃去上层水相，有机相用定量滤纸过滤于1cm比色皿中，上机测定吸光度。

4）. 砷的检测

分别吸取空白、标准及样品、样品添加待测液各10.00ml于四个砷反应瓶中，各加3滴蔬菜砷指示剂后用酸碱调节剂A滴（边加边摇动砷反应瓶）至溶液恰好变成微红色，再滴加酸碱调节剂B至无色。然后再分别加入蒸馏水30ml，蔬菜砷掩蔽剂1.0ml，蔬菜砷助掩剂5.0ml，酸碱调节剂B2.0ml（注意，每加完一种试剂后都要摇匀），在小量筒吸收池种加入砷吸收液3.0ml，用砷导气管将砷反应瓶和砷吸收池连接好，检测整套装置的气密性（用手捂着反应瓶，看吸收池中是否有气泡放出，如果有证明气密性良好：否则气密性差），将装有1.5g还原剂的玻璃管从反应瓶旁边的塞子处用塞子顶入反应瓶中，.立即塞上反应瓶的瓶塞。若反应太慢，可用手摇动反应瓶，以加速反应。反应十分钟后，将吸收池中的显色溶液用于上机测定吸光度。

5）.铬的检测

分别吸取定容好的空白、标准及样品、样品添加待测液各5.00ml于四只25ml比色管中，加入蔬菜铬掩蔽剂5滴、蔬菜铬指示剂1滴，摇匀后放入沸水中，不加塞煮沸15分钟（若加热过程中溶液褪色，再加入1滴蔬菜铬指示剂），取下。冷却后加入5滴蔬菜铬助掩剂，摇匀后小心滴加蔬菜铬还原剂使溶液刚好褪至无色为止。用蒸馏水定容到10ml刻度处，摇匀备用。分别吸取经处理后备用的空白、标准、样品、样品添加待测液各2.00ml于三个小反应瓶中，依次加入蔬菜铬助色剂2滴、蔬菜铬掩蔽剂3滴、蔬菜铬显色剂5滴（每滴加一种药品摇匀后再滴加下一种），摇匀，静置10分钟后，上机测定吸光度。

3.各地区的土样检测结果：

1）.南阳土样（称的是0.2g的土样）

	空白	标准	样品	样品添加	回收率
铅的吸光度	0.0	0.022	0.000	0.020	91%
镉的吸光度	0.0	0.106	0.000	0.118	111%
汞的吸光度	0.0	0.026	0.000	0.022	85%
铬的吸光度	0.0	0.470	0.000	0.243	51.7%
砷的吸光度	0.0	0.175	0.021	0.126	60%

2）.许昌土样（因为做了几次铬的检测，待测液不够没有做砷的检测）

	空白	标准	样品	样品添加	回收率
铅的吸光度	0.0	0.061	0.009	0.060	84%
镉的吸光度	0.0	0.093	0.010	0.117	115%
汞的吸光度	500nm0.0	0.158	0.018	0.183	104%
铬的吸光度	0.0	0.490	0.057	0.192	%
砷的吸光度	-	-	-	-	-

3）.鄢陵土样

	空白	标准	样品	样品添加	回收率
铅的吸光度	0.0	0.057	0.004	0.056	91%
镉的吸光度	0.0	0.063	0.016	0.064	76%
汞的吸光度	0.0	0.032	0.009	0.035	81%
铬的吸光度	0.0	0.234	0.043	0.155	48%
砷的吸光度	0.0	0.109	0.045	0.177	121%

其中检测铬的时候空白、标准、样品、样品添加都是吸取的2.5ml的待测液；

4）.潢川土样

	空白	标准	样品	样品添加	回收率
铅的吸光度	0.0	0.053	0.042	0.100	109%
镉的吸光度	0.0	0.070	0.012	0.080	97.1%
汞的吸光度	0.0	0.018	0.010	0.024	82.4%
铬的吸光度	0.0	0.523	0.059	0.253	37.1%
砷的吸光度	0.0	0.072	0.060	0.396	467%

5）.洛阳土样

	空白	标准	样品	样品添加	回收率
铅的吸光度	0.0	0.059	0.008	0.061	89.8%
镉的吸光度	0.0	0.074	0.014	0.075	82.4%
汞的吸光度	0.0	0.029	0.010	0.032	75.9%
铬的吸光度	0.0	0.504	0.030	0.396	72.6%
砷的吸光度	0.0	0.238	0.048	0.330	118%