1、本科毕业论文题目火焰原子吸收法测定土壤中PB含量的机改机优化研究学院化学与材料科学学院班级11级化学教育3班姓名指导教师职称副教授完成日期2015年5月5I火焰原子吸收法测定土壤中PB含量的机改机优化研究摘要在所有已知毒性物质中，书上记载最多的是铅。许多化学品在环境中滞留一段时间后可能降解为无害的最终化合物，但是铅无法再降解，一旦排入环境很长时间仍然保持其可用性。3由于铅在环境中的长期持久性，又对许多生命组织有较强的潜在性毒性，所以铅一直被列为强污染物范围。重金属具有长期性非移动性的特性，土壤被重金属污染后，会对农作物，农产品，地下水产生次级污染，并通过食物链影响人类健康。因此土壤中PB含量准
2、确性，稳定性的检测是非常有必要和必须的。我们常见的几种土壤中PB含量的测定方法有分光光度法，电化学方法，以及原子吸收等，本探究采用易于操作的原子吸收的方法。本探究采用易于操作的原子吸收的方法。用来测定选择不同基体改进剂在火焰原子吸收测定国家标准土壤PB含量大小。找出常见的几种基体改进剂在同一浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值得差异最小的一种基体改进剂。和找出同一基体改进剂在不同浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值差异最小的浓度值。关键词土壤PB含量；稳定性检测；火焰原子吸收；基体改进剂FLAMEATOMICABSORPTIONMETHODW
3、ASDEVELOPEDFORTHEDETERMINATIONOFPBCONTENTINSOILMACHINETOMACHINEOPTIMIZATIONRESEARCHABSTRACTINALLKNOWNTOXICSUBSTANCE,THEBOOKMOSTOFLEADMANYCHEMICALSINTHEENVIRONMENTWERESTRANDEDAFTERAPERIODOFTIMEMAYDEGRADEINTOHARMLESSCOMPOUNDS,BUTUNABLETOLEADTHEDEGRADATION,ONCEDISCHARGEDINTOTHEENVIRONMENTFORALONGTIMEST
4、ILLMAINTAINITSIIAVAILABILITYDUETOLEADLONGPERSISTENCEINTHEENVIRONMENT,ANDFORMANYORGANIZATIONSHAVESTRONGPOTENTIALTOXICITYOFLIFE,SOTHELEADHASBEENLISTEDASASTRONGRANGEOFPOLLUTANTSHASTHELONGTERMCHARACTERISTICSOFTHEMOBILITYOFHEAVYMETALS,SOILHEAVYMETALPOLLUTION,WILLBEONCROPS,AGRICULTURALPRODUCTS,PRODUCETHES
5、ECONDARYPOLLUTIONOFGROUNDWATER,ANDAFFECTHUMANHEALTHTHROUGHTHEFOODCHAINSOTHESOILPBCONTENTINTHEACCURACY,THESTABILITYOFDETECTIONISNECESSARYANDAMUSTOURCOMMONSEVERALKINDSOFMETHODSTODETERMINETHECONTENTOFPBINSOILWITHSPECTROPHOTOMETRICMETHOD,ELECTROCHEMICALMETHOD,ANDATOMICABSORPTION,THISINQUIRYUSESATOMICABS
6、ORPTIONMETHODFOREASYOPERATIONTHISINQUIRYUSESATOMICABSORPTIONMETHODFOREASYOPERATIONUSEDTOSELECTDIFFERENTSUBSTRATEKEYWORDSSOILPBCONTENTSTABILITYTESTFLAMEATOMICABSORPTIONMATRIXMODIFIER1目录摘要I1引言211研究目的与意义212研究背景213研究现状32实验部分320基本内容与拟解决的主要问题321仪器与试剂322仪器试验条件323样品的配制424上机53实验数据及其处理530土壤类样品规范处理试验结果531标准曲线的
7、绘制，Z1,Z4Z8结果分析图1532标准曲线的绘制，Z2,Z9Z15结果分析833标准曲线的绘制，Z3,Z16Z22结果分析104结论13结束语14参考文献1421引言11研究目的与意义在所有已知毒性物质中，书上记载最多的是铅。许多化学品在环境中滞留一段时间后可能降解为无害的最终化合物，但是铅无法再降解，一旦排入环境很长时间仍然保持其可用性。8由于铅在环境中的长期持久性，又对许多生命组织有较强的潜在性毒性，所以铅一直被列为强污染物范围。重金属具有长期性非移动性的特性，土壤被重金属污染后，会对农作物，农产品，地下水产生次级污染，并通过食物链影响人类健康。7因此土壤中PB含量准确性，稳定性的检测
8、是非常有必要和必须的。我们常见的几种土壤中PB含量的测定方法有分光光度法，电化学方法，以及原子吸收等，本探究采用易于操作的原子吸收的方法。12研究背景原子吸收是指；气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。将原子吸收现象用于分析是，首先将试样溶液中的待测元素原子化，同时还要有一个光强稳定的光源，这个光源可以给出能够被待测元素吸收的特征辐射，使之通过一定的待测元素原子区域，从而测定其吸光度，然后根据吸光度对标准溶液浓度的关系曲线，计算试样中待测元素的含量，这叫做原子吸收光谱法。1原子吸收光谱法有多种因素干扰，有物理干扰，化学干扰，电离干扰与光谱干扰。然而后我这里研究基体改
9、进剂消除的是化学干扰，化学干扰是由于待测元素与共存元素发生了化学反应，生成了更稳定的化合物，从而降低了待测元素的原子化效率，形成了干扰。众所周知土壤是一个很复杂的基质，它含有多种元素，所测定的PB是一种重金属元素对人体有一定的危害，它与其它元素之间可能会产生化学干扰，消除化学干扰的方法有；加入释放剂，加入保护剂，加入缓冲剂，使用高温火焰，化学分离，以及使用基体改进剂。基体改进剂作用1在测定基体复杂样品时提高灰化温度减少样品基体的存在。2避免待测元素在原子化阶段前损失，提高灵敏度。3为了获得更好的稳定性、重现性，消除双峰现象。4抑制电离干扰313研究现状在我国土壤中金属含量的测定方法主要是依据中
10、华人民共和国国家标准进行检测，土壤中金属样品的测定方法有很多种，但几乎所有的方法都离不开一个重要的步骤前处理，即土壤的消解2。因为土壤是一个复杂的基质，必须经过土壤的消解才能够进行测量，土壤的消解方法也有多种多样，包括电热板消解，微波消解等多种方法。但是这些方法的时间长，操作过程复杂。6且需要用到大量的硝酸，高氯酸，氢氟酸等试剂，会给后面测量带来很多的干扰，所以大多测量需要比较稳定的石墨炉进行测量，但是石墨炉测定土壤中金属含量时，时间比较长，且成本比较高，在没有条件的情况下大家会选用火焰原子吸收仪进行测量，采用的原理是盐酸硝酸氢氟酸高氯酸全分解的方法，彻底破坏土壤中的矿物晶格，使试样中的待测元
11、素全部进入待测液中，然后将土壤消解液喷入喷入空气乙炔火焰中，在火焰的高温下，PB化合物离解为基态原子，该基态原子蒸汽对应的空心阴极灯发射的特征谱线产选择性吸收，5再选择的最佳测定条件下，测定PB的吸光度，它的特点是快速，成本低，但缺点就是稳定，检测限低。所以在检测比较复杂基质的时候往往需要加入基体改进剂。在前人不断试验与探究中，在测定土壤中PB含量加入的基体改进剂，常见的正磷酸，正磷酸二氢铵，硝酸镁，抗坏血酸，盐酸羟胺等，4他们在样品中含量的不同也会导致检测结果的不同。2实验部分20基本内容与拟解决的主要问题基本内容测定选择不同基体改进剂在火焰原子吸收测定国家标准土壤PB含量大小。主要问题1、
12、从五种基体改进剂在最佳浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值得差异最小的两种种基体改进剂。2、从差异最小的两种基体改进剂下找出在不同浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值差异最小的浓度值。21仪器与试剂仪器原子吸收分光光度计AA240Z和AA240FS，安捷伦，电子天平ML204/02；电热板PCEE3000NK350D，铅空心阴极灯；高纯氩气、高纯乙炔纯度9999。试剂盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、磷酸氢二铵均为优级纯，正磷酸，硝酸镁，PD溶液抗坏血酸（1），氯化钯（分析纯）。所有元素标准溶液均为国家标准溶液1000UG/ML；实验用水为1825
13、MCM超纯水。所有玻璃仪器均用HNO328溶液浸泡过夜后，洗净备用。材料国家标准样品四川盆地土壤GSS14。22仪器试验条件4原子吸收分光光度计火焰测量条件如表1所示表L火焰原子吸收分光光度计测量条件元素（氘灯扣背景）波长（NM）灯电流（MA）狭缝（NM）空气流量（L/MIN）乙炔流量（L/MIN）铅（PB）2174011350200湿法消解主要是利用硝酸、高氯酸、硫酸、过氧化氢等氧化性试剂作氧化剂，样品经连续的氧化一水解过程后，有机物降解逃逸，溶液成分主要为水溶性金属盐类。由于单一的氧化性酸在操作中不易完全将土壤样品分解且容易产生危险，故常用二种或二种以上氧化性酸联合使用，以发挥各自的作用，
14、使样品能够高效而平稳的消解。5美国环保局推荐使用的USEPASW8463050酸溶法以及我国台湾省环保署推荐的土壤消解方法NIEAS32163B都是王水消解法，其中台湾省在推荐使用王水消解体系的同时，还建议加装回流装置，以避免样品的损失和污染，操作比较繁琐。本湿法消解研究选择硝酸、高氯酸、氢氟酸和盐酸的混合酸体系。样品前处理准确称取01G左右试样加入于50ML聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿后，加入91的混酸（硝酸高氯酸）10ML，加入5ML的氢氟酸，盖盖，150电热板上加热24H，200电热板上加热24H，后用纯水清洗内盖面于聚四氟乙烯坩埚中，开盖加热挥净。用12盐酸2ML溶解残渣，用纯水多次转移
15、至10ML容量瓶中。根据各地区土壤含量稀释倍数测定上机。测定值与土壤成分分析标准物质标准值进行比较后，评价良好。23样品的配制准确称取22份GSS14土样于聚四氟乙烯坩埚中分别设置编号为Z1Z22,，然后按照样品的前处理进行操作。将试样转移至容量瓶是也应对应聚四氟乙烯坩埚进行编号，将Z1Z3定容放置作为空白对照。根据AA240FS仪器上推荐的基体改进剂以它们的最佳浓度分别为正磷酸（1000MG/ML），正磷酸二氢铵5MG/ML，硝酸镁（1000MG/ML），PD溶液（1000MG/ML）抗坏血酸（1），氯化钯（2000MG/ML）。分别计算它们加入25ML容量瓶所需称量的质量分别将其加入Z4Z
16、8，然后将这几种样品上机得到最佳浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值得差异最小的两种种基体改进剂。经过上机筛选出正磷酸二氢铵，硝酸镁，然后将筛选出来的两种试剂在最佳浓度下分别左右设置一共7个浓度梯度，例如正磷酸二氢铵2000MG/ML,3000MG/ML,4000MG/ML,5000MG/ML,6000MG/ML,7000MG/ML,8000MG/ML，分别计算出加入25ML容量瓶需称量的质量，然后分别加入Z9Z15的容量瓶中定容。硝酸镁（2000MG/ML，4000MG/ML，6000MG/ML，8000MG/ML，10000MG/ML，12000MG/ML，140
17、00MG/ML），同理最后分别加入Z16Z22的容量瓶中。配制出浓度分别为（02MG/L,04MG/L，06MG/L,08MG/L,10MG/L）的PB的标准溶液待上机绘制曲线。绘制出如下样品对应表格5样品编号浓度样品编号浓度Z1空白对照Z12正磷酸二氢铵（5000MG/ML）Z2空白对照Z13正磷酸二氢铵（6000MG/ML）Z3空白对照Z14正磷酸二氢铵（7000MG/ML）Z4正磷酸（1000MG/ML）Z15正磷酸二氢铵（8000MG/ML）Z5正磷酸二氢铵5MG/MLZ16硝酸镁（2000MG/ML）Z6硝酸镁（1000MG/ML）Z17硝酸镁（4000MG/ML）Z7PD溶液（10
18、00MG/ML）Z18硝酸镁（6000MG/ML）抗坏血酸（1）Z8Z9Z10Z11氯化钯（2000MG/ML）Z19硝酸镁（8000MG/ML）正磷酸二氢铵（2000MG/ML）Z20硝酸镁（10000MG/ML）正磷酸二氢铵（3000MG/ML）Z21硝酸镁12000MG/ML正磷酸二氢铵（4000MG/ML）Z22硝酸镁14000MG/ML24上机打开软件建立新文档，选择元素基体为PB，检查方法是否正确，将标样里面的浓度梯度修改为（02MG/L,04MG/L，06MG/L,08MG/L,10MG/L），将配制好了的PB标准溶液上机绘制标准曲线，将Z1,Z4Z8进行上机，选出差异最小的两种
19、基体改进剂，配制出Z9Z15,Z16Z22,然后将其分别以Z2，Z9Z15,Z3,Z16Z22进行上机实验。3实验数据及其处理30土壤类样品规范处理试验结果（四川盆地土壤GSS14）结果比较铅（PB）MG/KG保证值31131标准曲线的绘制，Z1,Z4Z8结果分析图1方法PB火焰样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体积试样空白00000410001000标样1020002210001000标样2040005010001000标样3060007710001000标样4080010510001000标样51000135100010006图1根据图1绘制出标准曲线为000204060810000000
20、02000400060008001000120014PBSTANDARDCURVEABSPBMG/LB图二曲线拟合新合理特征浓度037MG/L相关系数R09996计算出的浓度004019041060079100偏差004001001000001000A浓度127779AA039026A001055从特征曲线看出曲线总体平滑，相关系数09996，是可以作为标准曲线进行检测，根据的校准曲线公式，带入待测液的吸光度计算出对应的浓度，最后与土壤类样品规范处理试验结果（四川盆地土壤GSS14）图三进行比较结果比较铅（PB）MG/KG保证值311图三最后得出下表图四；7图四从该表我们可以看出Z4为未加入机
21、体改进剂的土壤GSS14的样品，它的读数值未在它的保证值范围内，我们可以得到未加入基体改进剂的土壤检测土壤中PB含量准确性不高。所以也告诉我们加入基体改进剂的必要性。根据上表绘制出不同基体改进剂的浓度曲线，与（四川盆地土壤GSS14）保证值进行比较曲线图五图五如图五所示我们发现最接近标准值的两种机体改进剂编号为Z5，Z6即正磷酸二氢铵5MG/ML，硝酸镁（1000MG/ML），其他基体改进剂在它们的最佳浓度下并没有在它保证值范围内根据这一结果我们又将筛选出来的这两种机体改进剂进行进一步的对比，两种基体改进剂下找出在不同浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值差异最小的浓度
22、值。两种试剂在最佳浓度下分别左右设置一共7个浓度梯度，正磷酸二氢铵样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体积试样空白000001100025000Z4223000012100125000Z5320100010100525000Z6334900014100225000Z7455700021100025000Z846990002310542500082000MG/ML,3000MG/ML,4000MG/ML,5000MG/ML,6000MG/ML,7000MG/ML,8000MG/ML，分别计算出加入25ML容量瓶需称量的质量，然后分别加入Z9Z15的容量瓶中定容。上机得到如下标准曲线数据图六32标准
23、曲线的绘制，Z2,Z9Z15结果分析样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体积试样空白00000910001000标样1020003210001000标样2040006510001000标样3060008910001000标样4080011410001000标样5100014010001000图六根据图六绘制出标准曲线为图七曲线拟合新合理特征浓度028MG/L相关系数R09997计算出的浓度006020042059078102偏差0060000020010020029A浓度164856AA008009A001584特征曲线看出曲线总体平滑，相关系数09997，是可以作为标准曲线进行检测，根据的校准
24、曲线公式，带入待测液的吸光度计算出对应的浓度，最后与土壤类样品规范处理试验结果（四川盆地土壤GSS14）图三进行比较结果比较铅（PB）MG/KG保证值311图三根据图表八绘制出比较曲线样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体积试样空白000007100025000Z2153500010103125000Z9168800011102425000Z10256800017105625000Z11235000016104725000Z12Z13Z14Z15287826693231340800019000170002100022102410071015101925000250002500025000图八同样
25、从该表我们可以看出Z2为未加入机体改进剂的土壤GSS14的样品，它的读数值未在它的保证值范围内，我们可以得到未加入基体改进剂的土壤检测土壤中PB含量准确性不高。所以也告诉我们加入基体改进剂的必要性。根据图表八绘制出比较曲线10图九根据图九（1）我们可以观察到Z14正磷酸二氢铵（7000MG/ML）是在（四川盆地土壤GSS14）保证值范围内。（2）我们也从该图像中观察到基体改进剂的浓度过高，或者过低也会影响PB含量的准确性，过高导致测量数值变高，过低导致测量数值变低。因此确定基体改进剂的最佳准确浓度也是很有必要的。33标准曲线的绘制，Z3,Z16Z22结果分析样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体
26、积试样空白00000210001000标样102000301000100011标样2040005810001000标样3060008710001000标样4080011910001000标样5100014010001000图十根据图十绘制出标准曲线为图11曲线拟合新合理特征浓度030MG/L相关系数R09997计算出的浓度001020039060083098偏差001000001000003002A浓度009258AA005051A00149712特征曲线看出曲线总体平滑，相关系数09997，是可以作为标准曲线进行检测，根据的校准曲线公式，带入待测液的吸光度计算出对应的浓度，最后与土壤类样品规
27、范处理试验结果（四川盆地土壤GSS14）图三进行比较结果比较铅（PB）MG/KG保证值311图三上机读出如下表样品标识浓度MG/L平均吸光度重量体积试样空白000004100025000Z3188000012104025000Z16170100011105425000Z17185800011102525000Z18204200013103425000Z19Z20Z21Z22256024842439301000016000150001500019102910301004108325000250002500025000图12同样从该表我们可以看出Z2为未加入机体改进剂的土壤GSS14的样品，它的读
28、数值未在它的保证值范围内，根据图12我们得到如下图像；13图11根据图11（1）我们可以观察到Z22硝酸镁14000MG/ML是在（四川盆地土壤GSS14）保证值范围内。（2）我们也从该图像中观察到基体改进剂的浓度过高，或者过低也会影响PB含量的准确性，过高导致测量数值变高，过低导致测量数值变低。因此确定基体改进剂的最佳准确浓度也是很有必要的。4结论（1）用原子吸收分光光度计AA240FS，安捷伦在测定土壤中PB含量加入的基体改进剂，常见的正磷酸，正磷酸二氢铵，硝酸镁，抗坏血酸，盐酸羟胺中在推荐的最佳浓度下，能使检验准确性提高效果最好的两种基体改进剂为；正磷酸二氢铵，硝酸镁。基体改进剂的浓度过
29、高过低也会影响着检测性的准确性。所以我们对他准确的最佳浓度需要进行验证。（2）在分别将筛选出来的这两种机体改进剂即正磷酸二氢铵，硝酸镁，进行进一步的对比，两种基体改进剂下找出在不同浓度下火焰原子吸收法中测定国家标准土壤PB含量的值与国家标准值差异最小的浓度值。他们分别在原子吸收分光光度计AA240FS，安捷伦的最佳浓度为；正磷酸二氢铵（7000MG/ML）；硝酸镁14000MG/ML。与给出推荐的最佳浓度有所差异。14结束语本论文在导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人
30、影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声老师，谢谢您本文也有许多度不足之处，例如实验中可能出现一些失误，前处理如果有物料损失，用来作为对照实验，也可能使我们的检测准确性有所下降，但这也是自己所不能判断的，需要在以后的学习生活中进一步的进行探讨，对于不足之处敬请指出。参考文献【1】曾泳淮分析化学（仪器分析部分）（第三版）；科
31、学出版社【2】谢笔钧何慧。食品分析；科学出版社【3】王卓，邵泽强土壤铅污染及其治理措施农业技术与装备2009第1X期P68【4】魏昭芳火焰原子吸收法测粉煤灰标样中铜、锌、铅J电力环境保护198901【5】YXGBT171381997土壤质量铜、锌、铅的测定火焰原子吸收分光光度法【6】何国利，张运陶，何震分光光度法同时测定土壤中的铅、锌、镍、铜，出处西华师范大学学报（自然科学版）2007第2期P210214【7】周焕新（太原科技大学环境与安全学院）,重金属铅对土壤动物群落的影响,出处山西农业科学2010第6期P3739，96【8】百度百科铅元素HTTP/BAIKEBAIDUCOM/SUBVIEW/34566/5033601HTMFRALADDIN81516空一行致谢本论文从立题到论文撰写整个过程都是在指导教师的悉心指导下完成的。特别是指导教师在学习上，思想上都给予我极大的关怀和帮助，在传授我知识的同时，更注重培养我解决问题的思路和方法及创新能力，为我今后学习和工作打下了坚实的基础并开阔了我的视野。指导教师敏捷的思维和孜孜不倦的探索精神是我永远学习的榜样，我所取得的每一点进步无不凝聚着指导教师的心血,我将最诚挚的谢意奉献给我的指导教师。以上仅为参考。17附录
