Обзор стандарта GB/T 17141-1997
GB/T 17141-1997 «Качество почвы. Определение свинца и кадмия. Атомно-абсорбционная спектрофотометрия с графитовой печью» является важным базовым стандартом Китая для определения тяжёлых металлов в почве. Стандарт устанавливает принципы метода, реактивы, приборы, этапы анализа и расчёт результатов для определения свинца (Pb) и кадмия (Cd) в почве методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с графитовой печью. Он применим для экологического мониторинга, сельскохозяйственных почвенных обследований и рутинных измерений в научно-исследовательских лабораториях.
Метод атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой печью обладает преимуществами высокой чувствительности, малого расхода пробы и низкого предела обнаружения, особенно подходит для количественного анализа следовых количеств свинца и кадмия. В стандарте определены ключевые технические требования к пробоподготовке, использованию модификаторов матрицы и коррекции фона.
Принцип метода и область применения
Принцип атомной абсорбции
После кислотного разложения почвенной пробы свинец и кадмий переходят в раствор в виде ионов. Раствор пробы вводят в графитовую трубку, где при высокой температуре происходит атомизация с образованием пара атомов в основном состоянии. Атомы в основном состоянии поглощают характеристическое излучение, испускаемое лампами с полым катодом для свинца и кадмия; величина поглощения пропорциональна концентрации атомов. Измеряя поглощение, можно количественно рассчитать содержание свинца и кадмия в почве.
Область применения и пределы обнаружения
Настоящий стандарт применим для определения свинца и кадмия в различных типах почв и донных отложений. Предел обнаружения метода зависит от характеристик прибора и матричных помех; обычно для свинца он составляет 0,1 мг/кг, для кадмия — 0,01 мг/кг (при навеске 0,5 г). В реальных измерениях требуется проверка в соответствии с условиями прибора.
Основные приборы и реактивы
Оборудование
- Атомно-абсорбционный спектрофотометр: оснащённый графитовым атомизатором и устройством коррекции фона (например, на основе эффекта Зеемана или дейтериевой лампы).
- Лампы с полым катодом для свинца и кадмия: в качестве источников линейчатого спектра.
- Графитовые трубки: рекомендуется использовать пиролитически покрытые графитовые трубки для повышения чувствительности и срока службы.
- Микродозаторы: 10–100 мкл для точного ввода пробы.
- Обычная лабораторная стеклянная посуда: требуется замачивание в азотной кислоте для очистки во избежание загрязнения.
Реактивы и стандартные растворы
- Азотная, соляная, плавиковая, хлорная кислоты квалификации о.с.ч.: для разложения проб.
- Запасные стандартные растворы свинца и кадмия: 1 мг/мл, коммерчески доступные аттестованные стандартные образцы.
- Модификаторы матрицы: например, дигидрофосфат аммония, нитрат магния — для устранения матричных помех.
- Деионизированная вода: удельное сопротивление ≥18 МОм·см.
Этапы анализа
Пробоподготовка
- Почвенную пробу высушить на воздухе, измельчить, просеять через нейлоновое сито 100 меш (0,15 мм), перемешать.
- Взвесить 0,2–0,5 г (с точностью до 0,0001 г) пробы в тефлоновый тигель.
- Добавить смесь кислот азотная – плавиковая – хлорная (например, 5:5:1), накрыть крышкой и оставить на ночь.
- Нагревать на электроплитке до прекращения выделения белого дыма; остаток растворить в 1% азотной кислоте и довести до метки.
- Параллельно приготовить холостые растворы; для каждой партии проб делать не менее 2 холостых проб.
Настройка условий работы прибора
Ниже приведены типичные параметры прибора; в реальных условиях требуется оптимизация в зависимости от модели прибора:
| Параметр | Свинец (Pb) | Кадмий (Cd) |
|---|---|---|
| Длина волны измерения | 283,3 нм | 228,8 нм |
| Ток лампы | 5–10 мА | 3–8 мА |
| Ширина щели | 0,7 нм | 0,7 нм |
| Температура/время сушки | 100–120°C / 30 с | 100–120°C / 30 с |
| Температура/время озоления | 500–600°C / 20 с | 300–400°C / 20 с |
| Температура/время атомизации | 1800–2000°C / 5 с | 1500–1800°C / 5 с |
| Температура/время очистки | 2200°C / 3 с | 2000°C / 3 с |
Проведение измерений
- Построить градуировочную кривую согласно инструкции к прибору; диапазоны концентраций свинца и кадмия составляют соответственно 0–50 мкг/л и 0–5 мкг/л.
- Ввести подготовленный раствор пробы в графитовую трубку, зарегистрировать поглощение.
- Если концентрация пробы выходит за пределы кривой, разбавить и измерить повторно.
- После каждых 10 проб вводить стандартную точку средней концентрации для проверки дрейфа.
Помехи и их устранение
Основные типы помех
- Матричные помехи: большое количество кремния, алюминия, железа и других элементов в почве влияет на эффективность атомизации.
- Фоновое поглощение: дым, молекулярное поглощение создают ложные сигналы.
- Химические помехи: свинец и кадмий образуют труднолетучие соединения с фосфатами, силикатами.
Способы устранения
- Использование модификаторов матрицы (например, дигидрофосфат аммония + нитрат магния) для повышения температуры озоления и устранения матрицы.
- Включение коррекции фона на основе эффекта Зеемана или дейтериевой лампы.
- Применение метода добавок для компенсации матричного эффекта.
- Оптимизация программы нагрева графитовой печи для обеспечения полной атомизации.
Расчёт результатов и контроль качества
Формула расчёта
Содержание свинца или кадмия в почве (мг/кг) рассчитывают по формуле:
ω = (ρ × V × f) / (m × 1000)
где: ρ — концентрация, найденная по градуировочной кривой (мкг/л); V — объём доведения до метки (мл); f — коэффициент разбавления; m — навеска пробы (г).
Требования к контролю качества
- Для каждой партии проб делать не менее 2 холостых проб; значение холостой пробы должно быть ниже предела обнаружения.
- Использовать аттестованные стандартные образцы (например, GBW07401) для проверки правильности; степень извлечения должна быть в пределах 90%–110%.
- Относительное расхождение параллельных проб ≤10%.
- Коэффициент корреляции градуировочной кривой r≥0,999.
Оригинал стандарта и скачивание PDF
Ниже представлен полный текст стандарта в формате PDF для онлайн-просмотра или скачивания: