水中鉛、鎘、銅的測定
?雙孔注入連續進樣和GFAAS法聯用分析
本文采用雙孔注入連續進樣石墨爐原子吸收光譜法測定某公園湖水和自來水中重金屬鉛、鎘、銅的含量。通過硝酸和過氧化氫消解，以雙孔注入法進行測量，峰高模式計算。實驗結果表明：鉛、鎘、銅標準曲線相關系數分別為0.9999、0.9993、0.9994，相對標準偏差(RSD)為1.17%～1.93%(n=6)，回收率為90.8%～100%。整個實驗方法具有靈敏度高，精密度高，回收率滿足痕量元素分析準確度的要求等優點，為石墨爐原子吸收光譜法測定水體中重金屬提供了新的分析方法。
隨著大規模的工業發展及城市規模的擴大，土壤、大氣、水環境中存在不同程度的重金屬污染。重金屬通過金屬冶煉、化工廢水、礦山開采、農藥化肥及生活垃圾等途徑進入水體，重金屬在水中不能被分解，與水中的其他毒素結合生成毒性更大的有機物，且易產生生物富集作用，水體中的重金屬不但污染水環境，也嚴重威脅水生生物和人類的生存。例如鉛傷害人的腦細胞，致癌致突變，鎘導致高血壓，引起心腦血管疾病，破壞骨鈣，引起腎功能失調。所以重金屬的測定已成為環境檢測中的重要指標。《水和廢水監測分析方法(第四版)》中對水體中重金屬的含量要求做了明確的規定，采用穩定、可靠、快速、高效的分析方法對水環境中的重金屬進行檢測是勢在必行的。
圖1.a雙孔石墨管,b采樣圖像
雙孔注入連續進樣石墨爐原子吸收光譜儀是使用雙孔石墨管(圖1)來進行測試的。自動進樣器可實現從樣品杯連續吸入和連續注入石墨管的功能，進樣后的圖像如圖1b所示，由圖可見，樣品被平分成兩份分別平鋪于石墨管內。采用該技術一方面可有效增大受熱面積，升溫過程中樣品受熱均勻，有效縮短了加熱時間，且不易發生暴沸現象。另一方面，對于超痕量樣品的檢測過程中，可通過增大進樣量(最大可達100μL)來提高分析的靈敏度。該雙孔石墨管和連續進樣功能相結合有助于準確、靈敏、高效的采用原子吸收光譜法進行檢測分析。
本文采用雙孔注入連續進樣石墨爐原子吸收光譜法對某公園和自來水中的鉛、鎘、銅進行檢測。該法同樣適用于地表水、地下水及工業廢水中的鉛、鎘、銅的快速檢測。
實驗部分
儀器與試劑
日立ZA3000原子吸收光譜儀;鉛燈、鎘燈、銅燈皆為中國有色金屬研究院提供的空心陰極燈;Barnstead超純水裝置;Barnstead電熱板。
鉛、鎘、銅標準溶液(1000ug/ml)均購于國家標準物質中心，實驗時稀釋至所需濃度。1%磷酸二氫銨(NH4H2PO4)溶液;硝酸(優級純);某公園湖水;自來水;實驗用水為超純水。
樣品前處理
取100mL水樣加入200mL燒杯中，加入5mL硝酸，在電熱板上加熱(防止沸騰)至10mL左右，再加入5mL硝酸和10mL過氧化氫，繼續消解至1mL左右，冷卻至室溫，加水溶解，轉移至100mL容量瓶中定容。
分析條件見表1。
表1.儀器分析條件一覽表
溫度程序
表2.升溫程序設定表
結果與討論
標準曲線的繪制
將鉛的標準溶液(濃度為0.0μg/L，5.0μg/L，10.0μg/L，15.0μg/L，25.0μg/L，30.0μg/L),鎘的標準溶液(濃度為0.0μg/L，1.0μg/L，1.5μg/L，2.0μg/L，2.5μg/L)，銅的標準溶液(濃度為0.0μg/L，2.5μg/L，7.5μg/L，12.5μg/L，15.0μg/L)按上述測定方法繪制標準曲線。所得標準曲線如圖1(鉛)、圖2(鎘)、圖3(銅)所示，數據見于表3(鉛)、表4(鎘)、表5(銅)。結果顯示，鉛、鎘、銅標準曲線相關系數分別為0.9999、0.9993、0.9994，線性相關性良好。
圖2.鉛(Pb)標準曲線。
表3.鉛(Pb)標準曲線數據結果
圖3.鎘(Cd)標準曲線。
表4.鎘(Cd)標準曲線數據結果
圖4.銅(Cu)標準曲線。
表5.銅(Cu)標準曲線數據結果。
樣品的測定
按照上述實驗方法，分別對某公園湖水和自來水中的鉛、鎘、銅的含量進行測試，測試結果匯總于表6。
表6.樣品中鉛、鎘、銅測試結果
《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中鉛、鎘、銅元素標準限值(單位：mg/L)如表7所示,將實驗數據與該規定相比較，結果發現該公園湖水中的鉛、鎘、銅含量都符合Ⅰ類水質要求，自來水中的鉛、鎘含量也符合Ⅰ類水質要求，銅含量符合Ⅱ類水質要求，即適用于集中式生活飲用水、地表水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產場、仔稚幼魚的索餌場等。由此發現，該公園湖水和自來水的水質都是符合要求的。
表7.《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中鉛、鎘、銅元素標準限值(單位：mg/L)
精密度與加標回收率
對公園湖水中的鉛、鎘、銅分別進行連續6次測定，計算相對標準偏差(RSD)，并做加標回收實驗，RSD為1.17%~1.93%，結果列于表8。
表8.各元素回收率
小結
實驗結果表明，采用雙孔注入連續進樣石墨爐原子吸收光譜法對水中的鉛、鎘、銅進行檢測的方法精密度高、線性相關性好和回收率高，滿足微量元素分析準確度的要求。該方法簡單、快速，為石墨爐原子吸收光譜法測定地表水、地下水及工業廢水等多種水體環境中痕量的鉛、鎘、銅提供了新的方法。
