技能训练1.土壤中铜含量的测定——原子吸收分光光度法

一、目的和要求

1.了解原子吸收分光光度法的原理；

2.掌握土壤样品的消化方法，掌握原子吸收分光光度计的使用方法。

二、原理

火焰原子吸收分光光度法是根据某元素的基态原子对该元素的特征谱线产生选择性吸收来进行测定的分析方法。将试样喷入火焰，被测元素的化合物在火焰中离解形成原子蒸气，由锐线光源（空心阴极灯）发射的某元素的特征谱线光辐射通过原子蒸气层时，该元素的基态原子对特征谱线产生选择性吸收。在一定条件下特征谱线光强的变化与试样中被测元素的浓度比例。通过对自由基态原子对选用吸收线吸收度测量，确定试样中该元素的浓度。

湿法消化是使用具有强氧化性酸，如HNO3、H2SO4、HClO4等与有机化合物溶液共沸，使有机化合物分解除去。干法灰化是在高温下灰化、灼烧，使有机物质被空气中氧所氧化而破坏。本实验采用湿法消化土壤中的有机物质。

三、仪器与试剂

（1）原子吸收分光光度计、铜空心阴极灯。

（2）铜标准液。准确称取0.100 0 g金属铜（99.8%）溶于15 ml 1∶1 硝酸中，移入1 000 ml 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，此液含铜量为100 mg/L。

四、实验步骤

1.标准曲线的绘制

取6个25 ml容量瓶，依次加入0.0、1.00 ml、2.00 ml、3.00 ml、4.00 ml、5.00 ml 的浓度为100 mg/L 的铜标准溶液，用1%的稀硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，配成含0.00、0.40 mg/L、0.80 mg/L、1.20 mg/L、1.60 mg/L、2.00 mg/L铜标准系列，然后在324.7 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。

2.样品的测定

（1）样品的消化

准确称取1.000 g土样于100 ml 烧杯中（2份），用少量去离子水润湿，缓慢加入5 ml 王水（硝酸：盐酸＝1∶3），盖上表明皿。同时做1份试剂空白，把烧杯放在通风橱内的电炉上加热，开始低温，慢慢提高温度，并保持微沸状态，使其充分分解，注意消化温度不易过高，防止样品外溅，当激烈反应完毕，使有机物分解后，取下烧杯冷却，沿烧杯壁加入2～4 ml 高氯酸，继续加热分解直至冒白烟，样品变为灰白色，揭去表明皿，赶出过量的高氯酸，把样品蒸至近干，取下冷却，加热5 ml 1%的稀硝酸溶液加热，冷却后用中速定量滤纸过滤到25 ml 容量瓶中，滤渣用1% 稀硝酸洗涤，最后定容，摇匀待测。

（2）测定

将消化液在与标准系列相同的条件下，直接喷入空气－乙炔火焰中，测定吸收值。

土壤中铜的测定——AAS法

①标准溶液制备：制备各种重金属标准溶液推荐使用光谱纯试剂；用于溶解土样的各种酸皆选用高纯或光谱纯级；稀释用水为蒸馏去离子水。使用浓度低于0.1 mg/ml的标准溶液时，应于临用前配制或稀释。标准溶液在保存期间，若有混浊或沉淀生成时须重新配制。

②土样预处理：称取0.5～1 g土样于聚四氟乙烯坩埚中，用少许水润湿，加入HCl在电热板上加热消化（＜450℃，防止Cd挥发），加入HNO3继续加热，再加入HF加热分解SiO2及胶态硅酸盐。最后加入HClO4加热（＜200℃）蒸至近干，冷却，用稀HNO3浸取残渣、定容。同时作全程序空白实验。

③Cu标准系列混合溶液的配制：各元素标准工作溶液是通过逐次稀释其标准贮备液而得。

注意：配制标准系列溶液时，所用酸和试剂的量应与待测液中所含酸和试剂的数量相等，以减少背景吸收所产生的影响。

④采用AAS法测定Cu。

⑤结果计算

式中　M——自标准曲线中查得铜含量，μg；

W——称量土样干重量，g。

五、数据处理

所测得的吸收值（如试剂空白有吸收，则应扣除空白吸收值）在标准曲线上得到相应的浓度M（mg/ml），则试样中：

式中　M——标准曲线上得到的相应浓度，mg/ml；

V——定容体积，ml；

m——试样质量，g。

六、注意事项

（1）细心控制温度，升温过快反应物易溢出或炭化。

（2）土壤消化物若不足呈灰白色，应补加少量高氯酸，继续消化。由于高氯酸对空白影响大，要控制用量。

（3）高氯酸具有氧化性，应待土壤里大部分有机质消化完反应物，冷却后再加入，或者在常温下，有大量硝酸存在下加入，否则会使杯中样品溅出或爆炸，使用时务必小心。

（4）若高氯酸氧化作用进行过快，有爆炸可能时，应迅速冷却或用冷水稀释，即可停止高氯酸氧化作用。

原子吸收测量条件：

表9-8

技能训练2.土壤中农药六六六和滴滴涕残留的测定——气相色谱法

一、目的和要求

1.了解气象色谱法的原理；

2.掌握土壤样品的预处理方法，掌握气相色谱的使用方法。

二、原理

色谱分析法实质上是一种物理化学分离方法，即利用不同物质在两相（固定向和流动相）中具有不同的分配系数（或吸附系数），当两相做相对运动时，这些物质在两相中反复多次分配（即组分在两相之间进行反复多次的吸附、脱附或溶解、挥发过程）从而使各物质得到完全分离。

气相色谱法是基于色谱柱分离样品中各组分，检测器能连续相应，能同时对各组分进行定性定量的一种分离分析方法，所以气相色谱法具有分离效率高、灵敏度高、分析速度快、应用范围广等优点。

气相色谱法的而上述特点，扩展了它在工业生产中的应用。它不仅可以分析气体，还可以分析液体和固体。只要样品在450℃以下，能气化都可以用气相色谱法进行分析。

气相色谱法的不足之处，首先是由于色谱峰不能直接给出定性的结果，它不能用来直接分析未知物，必须用已知纯物质的色谱图和它对照；其次，当分析无机物和高沸点有机物时比较困难，需要采用其他的色谱分析方法来完成。

色谱分力的基本原理是试样组分通过色谱柱时与填料之间发生相互作用，这种相互作用大小的差异使各组分分离而按先后次序从色谱柱后流出。这种在色谱柱内不移动、起分离作用的填料称为固定相。

气相色谱的分离原理，试样气体有载气携带进入色谱柱，与吸附剂接触时，很快被吸附剂吸附。随着载气的不断通入，被吸附的组分又从固定相中洗脱下来（这种现象称为脱附），脱附下来的组分随着载气向前移动时又再次被固定向吸附。这样，随着载气的流动，组分吸附-脱附的过程反复进行。显然，由于组分性质的差异，固定相对它们的吸附能力有所不同。易被吸附的组分，脱附较难，在柱内移动的速度慢，停留的时间长；反之，不易被吸附的组分在柱内移动速度快，停留时间短。所以，经过一定的时间间隔（一定柱长）后，性质不同的组分便达到了彼此分离。

三、仪器与试剂

（1）气相色谱仪、进样器、色谱柱、试样预处理时使用的仪器（蒸发浓缩器、脂肪提取器、水浴锅、振荡器、离心机）。

（2）色谱标准样品、石油醚、丙酮、异辛烷、苯、浓硫酸、无水硫酸钠、硫酸钠溶液、硅藻土、三氯甲烷。

四、实验步骤(www.daowen.com)

1.样品的采集及贮存

（1）样品的采集

在田间根据不同的分析目的多点采集，风干去杂，研碎过60目筛，充分混合，取500 g装入样品瓶备用。土壤样品采集后应尽快分析，如暂不分析应保存在-18 ℃冷冻箱中。

（2）样品的预处理

准确称取20 g土壤至于小烧杯中，加蒸馏水2 ml，硅藻土4 g，充分混匀，无损地移入滤纸桶内，上部盖一片滤纸，将滤纸桶装入索氏提取器中，加100 ml石油醚-丙酮（1∶1），用30 ml浸泡图样12 h后在75～95℃恒温水浴锅上加热提取4 h，待冷却后，将提取液移入300 ml的分液漏斗中，用10 ml石油醚分三次冲洗提取器及烧瓶，将洗液并入分液漏斗中，加入100 ml硫酸钠溶液，振摇1 min，静止分层后，弃去下层丙酮水溶液，留下石油醚提取液待净化。

浓硫酸净化法：适用于土壤、生物样品。在分液漏斗中加入石油醚提取液体积的十分之一的浓硫酸，振摇1 min，静止分层后，弃去硫酸层（注意：用硫酸净化过程中，要防止发热爆炸，加硫酸后，开始要慢慢振摇，不断放气，然后再剧烈振摇），按上述步骤重复数次，直至加入的石油醚提取液二相界面清晰均呈无色透明时止。然后向弃去硫酸层的石油醚提取液中加入其体积一半左右的硫酸钠溶液。振摇十余次。待其静止分层后弃去水层。如此重复至提取液呈中性时止（一般2～4次），石油醚提取液再经装有少量无水硫酸钠的桶型漏斗脱水，滤入适当规格的容量瓶中，定容，供气相色谱测定。

2.色谱测定操作步骤

（1）仪器的调整

气化室温度：220℃；柱温度：195℃；检测器温度：245℃；载气流速：40～70 ml/min；根据仪器的情况选用；记录仪纸速：5 mm/min；衰减：根据样品中被测组分含量适当调节记录器衰减。

（2）校准

标准样品的制备：准确称取一定量的色谱纯标准样品每种100 mg，溶于异辛烷（β-六六六先用少量苯溶解），在容量瓶中，定容100 ml，在4℃下贮存。

中间溶液：用移液管量取八种储备液，移至100 ml容量瓶中，用异辛烷稀释至刻度。八种储备液取的体积比为：

标准工作液的配置：根据检测器的灵敏度及线性要求，用石油醚稀释中间溶液，配制成几种浓度的标准工作液，在4℃下贮存。

调整仪器重复性条件：一个样品连续注射进样两次，其峰高相对偏差不大于7%，即认为仪器处于稳定状态。

（3）校准数据的表示

试样中组分按下式校准：

式中　Xi——试样中组分i的含量，mg/kg；

Ei——标准溶液中组分i的含量，mg/kg；

Ai——试样中组分i的峰高，cm（或峰面积cm2）；

AE——标准溶液中组分i的峰高，cm（或峰面积cm2）。

3.进样

用清洁的注射器在待测样品中抽吸几次，排除所有气泡后，抽取所需进样体积（3～6 μ L），迅速注射入色谱仪中，并立即拔出注射器。

4.色谱图的考查

（1）标准色谱图

柱填充剂：1.5%OV-17+1.95%QF-1/chromosorb W AW-DMCS， 80～100目；或1.5%OV-17+1.95%OV-210/chromosorb W AW-DMCS-HP，80～100目。

载气：氮气，40～70 ml/min。柱温185～195℃。

（2）定性分析

标准色谱图中组分的出峰次序，α-六六六、γ-六六六、β-六六六、δ-六六六、p，p′-DDE， o，p′-DDT，p，p′-DDD，p，p′-DDT。

检验可能存在的干扰，采用双柱定性。用另一根色谱柱（1.5%OV+1.95%QF-1/ chromosorb W AW-DMCS， 80～100目）进行准确校验色谱分析，可确定各组分及有无干扰。

（3）定量分析

①色谱峰的测量：以峰的起点和终点的连线作为峰底，以峰高极大值对时间轴作垂直线，对应的时间即为保留时间，此线峰顶至峰底间的线段即为峰高。

图9-6　六六六、滴滴涕气相色谱图

1—α-六六六；2—γ-六六六；3—β-六六六；4—δ-六六六；5—p，p′-DDE；6—o，p′-DDT；7—p，p′-DDD；8—p，p′-DDT

②计算

式中　Ri——样品中i组分农药的含量，mg/kg；

hi——样品中i组分农药的峰高，cm（或峰面积cm2）；

Wis——标样中i组分农药的绝对量，ng；

V——G（g）样品定容体积，ml；

his——标样中i组分农药的峰高，cm（或峰面积cm2）；

Vi——样品的进样量，μL；

G——样品的重量，g。

五、结果的表示

（1）定性结果

根据标准色谱图各组分的保留时间来确定被测试样中出现的组分数目和组分名称。

（2）定量结果

根据上面的公式计算出各组分的含量，以mg/kg表示。

精密度见表1；准确度见表2；当气相色谱仪仪器的灵敏度最大时以噪音的2.0倍作为仪器的检测限，本方法要求仪器的最小检测量低于10-12 g见表3。

表9-9　精密度（重复性和再现性） （土壤样）mg/kg

注：H-高浓度；M-中浓度；L-低浓度。

表9-10　准确度（土壤样加标回收率，%）

表9-11　检测限

表9-12　专业名词