Обзор стандарта GB/T 17141-1997
GB/T 17141-1997 — это национальный стандарт Китая, устанавливающий метод определения свинца (Pb) и кадмия (Cd) в почве — атомно-абсорбционную спектрофотометрию с графитовой печью. Стандарт применяется в области экологического мониторинга, обследования сельскохозяйственных почв и оценки загрязнённых территорий.
Метод атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой печью обладает такими преимуществами, как высокая чувствительность, малый объём пробы, низкий предел обнаружения, и особенно подходит для анализа следовых количеств тяжёлых металлов. В данной статье систематически разъясняются принципы, реагенты, этапы, параметры и меры предосторожности.
Принцип метода и область применения
Основной принцип
После кислотного разложения образца почвы свинец и кадмий переходят в раствор в виде ионов. Анализируемый раствор вводят в графитовую трубку, где при высокой температуре происходит атомизация с образованием пара свободных атомов. Этот атомный пар поглощает характеристические спектральные линии, испускаемые лампами с полым катодом для свинца и кадмия, причём абсорбция пропорциональна концентрации элемента в соответствии с законом Ламберта — Бера.
Измеряя абсорбцию стандартной серии, строят калибровочную кривую, что позволяет 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. При массе навески 0,5 г и объёме доведения до метки 25 мл предел обнаружения свинца составляет 0,1 мг/кг, кадмия — 0,01 мг/кг. В практических измерениях параметры могут корректироваться в зависимости от характеристик прибора.
Реагенты и приборы
Основные реагенты
- Азотная кислота (HNO₃): высшей степени чистоты, для разложения проб.
- Соляная кислота (HCl): высшей степени чистоты, для приготовления царской водки или разбавления.
- Плавиковая кислота (HF): высшей степени чистоты, для разложения силикатов.
- Хлорная кислота (HClO₄): высшей степени чистоты, для окисления органических веществ.
- Стандартные запасные растворы свинца и кадмия: концентрация обычно 1,000 г/л, хранятся в среде азотной кислоты.
- Дигидрофосфат аммония: модификатор матрицы для устранения матричных помех.
Основные приборы
- Атомно-абсорбционный спектрофотометр с графитовой печью: укомплектованный лампами с полым катодом для свинца и кадмия и графитовыми трубками.
- Аналитические весы: с точностью 0,0001 г.
- Электрическая плита или микроволновая система разложения: для разложения проб.
- Мерные колбы, пипетки: промытые путём замачивания в азотной кислоте.
Этапы анализа и процедура выполнения
Пробоподготовка
Образец почвы высушивают на воздухе, измельчают, просеивают (обычно через нейлоновое сито 100 меш), перемешивают и отбирают навеску. Берут 0,5 г (с точностью до 0,0001 г) образца в тефлоновый тигель.
Этапы разложения
- Добавляют небольшое количество воды для смачивания образца, затем 10 мл азотной кислоты, 5 мл соляной кислоты, 5 мл плавиковой кислоты, 2 мл хлорной кислоты.
- Помещают на электрическую плиту и нагревают при низкой температуре; после прекращения бурной реакции повышают температуру примерно до 200 °C и выпаривают почти досуха.
- Добавляют небольшое количество азотной кислоты, продолжают нагревать до полного удаления белого дыма, остаток растворяют в 1% азотной кислоте и доводят до метки 25 мл.
- Параллельно готовят холостую пробу.
Условия измерения на приборе
Ниже приведены типичные параметры измерения; на практике их следует оптимизировать согласно инструкции к прибору:
| Параметр | Свинец (Pb) | Кадмий (Cd) |
|---|---|---|
| Длина волны | 283,3 нм | 228,8 нм |
| Ширина щели | 0,7 нм | 0,7 нм |
| Ток лампы | 5–10 мА | 5–10 мА |
| Температура сушки | 80–120 °C | 80–120 °C |
| Температура озоления | 500–600 °C | 300–400 °C |
| Температура атомизации | 1800–2000 °C | 1500–1700 °C |
| Температура очистки | 2200 °C | 2000 °C |
Построение калибровочной кривой
Стандартные запасные растворы свинца и кадмия последовательно разбавляют 1% азотной кислотой, готовя стандартную серию не менее чем из 5 концентрационных точек. Рекомендуемый диапазон для свинца — 0–100 мкг/л, для кадмия — 0–10 мкг/л. После добавления модификатора матрицы последовательно измеряют абсорбцию и строят калибровочную кривую.
Расчёт результатов и контроль качества
Расчёт результатов
Содержание свинца или кадмия в почве (мг/кг) рассчитывают по формуле:
w = (ρ × V) / (m × 1000)
где: ρ — концентрация, найденная по калибровочной кривой (мкг/л); V — объём доведения до метки (мл); m — масса навески (г).
Ключевые моменты контроля качества
- Для каждой партии проб выполнять не менее двух холостых опытов; значение холостой пробы должно быть ниже предела обнаружения.
- Использовать стандартные образцы с сертифицированными значениями для контроля точности; степень извлечения должна находиться в пределах 90–110%.
- Каждые 10 проб включать одну параллельную пробу; относительное расхождение должно быть менее 10%.
- Регулярно проверять состояние графитовой трубки во избежание эффекта памяти.
Частые проблемы и меры предосторожности
Матричные помехи и их устранение
В растворе после разложения почвы часто содержится большое количество матричных элементов, таких как железо, алюминий, кальций, что может вызывать фоновое поглощение. Рекомендуется использовать дигидрофосфат аммония в качестве модификатора матрицы и включать коррекцию фона на основе эффекта Зеемана или дейтериевой лампы.
Ключевые моменты работы с графитовой печью
- Перед вводом пробы убедиться, что графитовая трубка сухая и не содержит остатков.
- Температура озоления не должна быть слишком высокой, чтобы предотвратить потери свинца и кадмия.
- На стадии атомизации следует прекращать подачу газа для повышения чувствительности.
- Регулярно очищать графитовые конусы и кварцевые окна.
Меры безопасности
В процессе разложения используются плавиковая и хлорная кислоты и другие сильнокоррозионные реагенты; работать необходимо в вытяжном шкафу, надев защитные перчатки и очки. Хлорная кислота при контакте с органическими веществами может взрываться, поэтому необходимо строго контролировать её количество и температуру.
Оригинал стандарта и загрузка
Ниже представлен полный текст стандарта GB/T 17141-1997 для онлайн-просмотра или загрузки: