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土壤用原子吸收光谱法分析铅

Overview

资料来源: 玛格丽特工人和金伯利弗莱-Depaul 大学实验室

铅在土壤中的层次从 10-50 ppm 自然发生。然而,随着含铅涂料和汽油除污染工业的广泛应用,城市土壤往往都明显大于背景水平 — — 在一些地方达 10,000 ppm 的铅浓度。正在进行的问题产生于铅不能生物降解,和相反仍然在土壤中的事实。

严重的健康风险是与铅中毒,儿童特别是处于风险。数以百万计的儿童在美国受到土壤含有铅。这暴露可导致儿童发育和行为问题。这些问题包括学习障碍、 注意力不集中、 生长迟缓、 脑损伤。环境保护署 400 ppm 领域发挥和 1,200 ppm 为非发挥地区土壤中树立了一个标准的铅。

铅也是关注于土壤中,当它用于园艺。植物吸收土壤中的铅。因此,蔬菜或草药种植在污染土壤可以到铅中毒。此外,受污染的土壤颗粒可以吸了一口气同时园艺或带入屋服装和鞋类。建议不应该用于园艺土壤铅含量大于 400 ppm。进一步建议,土壤铅含量 100 和 400 ppm 之间不用于绿叶蔬菜或草药,因为铅可以存储在树叶中。对类似的注意,根菜类蔬菜应不种植在这片土地,因为铅也可以积累在植物的根部。

Principles

原子吸收光谱法或原子吸收光谱法,是一种提供定量的信息超过 50 个不同的元素的元素分析技术。浓度低至十亿分之 (ppb) 可以确定对于某些元素,与部分每百万 (ppm) 是更常见的各种金属。此方法比别人有几个好处。例如,这种技术措施总浓度的元素,无论其形式如何。此外,使用的波长是特定于被测要素,所以没有从其他样品,使它快速而简单的技术中的元素的干扰。

由基态,气相原子,原子吸收光谱法基于离散波长的光的吸收。空心阴极灯用来发出特定频率的光。不同元素的原子吸收特征波长的光。吸收的能量激发电子在目标元素从其基态到一个更高的能量状态。吸收的光量是样品中元素的浓度成正比。使用标准曲线,可以然后测定样品中元素的浓度。

Procedure

1.土壤收集和制备

  1. 在不受干扰的地区,从上部 1-2 英寸的土壤收集土壤。中频采样菜园,样本 6 英寸深。使用土钻直径 1 寸土芯从收集样本区域。
  2. 通过摇动 2 分钟彻底混合样品及筛使用 USS #10 筛。
  3. 在 40 ° C 的烤箱 24h 土壤变干。

2.样品消解

  1. 使用分析天平,称出 1 克的土样,放在消化管。记录到小数点后四个样品的重量。
  2. 在罩,将添加到消化管的 5 毫升的水。
  3. 将 5 毫升的浓硝酸3添加到消化管。
  4. 用一根搅拌棒混合浆料。盖住消化管着一滴泪玻璃盖子。
  5. 消化管放块沼气池和加热样品到 95 ° C 和回流 10 分钟没有沸腾 (图 1)。请记住,这包含浓的硫酸。
  6. 使玻璃管冷却。5 毫升的浓硝酸3添加消化管、 更换滴玻璃,和回流额外的 30 分钟。如果生成棕色烟雾,遍又一遍地重复此步骤,直到没有棕色烟雾散出的样品。
  7. 没有沸腾蒸发到 5 毫升的卷解决方案。
  8. 使玻璃管冷却,然后再添加 2 毫升的蒸馏水和 30%H2O23 毫升。盖上玻璃塞和热开始过氧化反应。请确保该解决方案并不沸腾。直到冒泡停止加热,待凉。
  9. 在继续添加 30%H2O2 1 毫升增量,变暖直到冒泡是最小。不要添加更超过总数的 30%H2O210 毫升。
  10. 盖与玻璃滴泪塞子和热样品,直至体积减小到 5 毫升没有沸腾。
  11. 添加 10 毫升的浓盐酸样品和盖上玻璃滴泪塞子。对 95 ° C 的热和回流 15 分钟。
  12. 使玻璃管冷却。如果有微粒,过滤样品用玻璃纤维滤纸和收集滤液 100 毫升容量瓶中。稀释样品体积用蒸馏水 100 毫升。

Figure 1
图 1。消化管座沼气池。

3.用原子吸收光谱仪的样品分析

  1. 打开计算机和分光计。
  2. 仪器上的设置的参数。(参数和程序可能异品牌使用的仪器)。设置乙炔压力为 > 700 千帕 (~ 100 磅/平方英寸),乙炔阀设置为 11 磅/平方英寸和空气阀 45 磅/平方英寸。
  3. 打开 SpectraAA 软件
  4. 打开一个新工作表。
  5. 选择"Add 方法",然后点击 Pb 做领导的分析。
  6. 将类型/模式参数设置为以下内容:
    1. 类型 = 火焰
    2. 元 = Pb
    3. 采样模式 = 手册
    4. 仪表模式 = 吸光度
    5. 火焰类型 = 空气/乙炔
    6. 空气流量 = 13.5
    7. 乙炔流量 = 2.0
    8. 在线的稀释剂类型 = SIP
  7. 将测量参数设置为以下内容:
    1. 测量模式 = PROMT
    2. 校准模式 = 浓度
    3. 时间: 测量 = 10
    4. 时代: 读取延迟 = 10
    5. 复制: 标准 = 3
    6. 复制: 样品 = 3
    7. 精度 (%): 标准 = 1.0
    8. 精度 (%): 样品 = 1.0
  8. 光学参数设置为以下内容:
    1. 灯的位置 = #4
    2. 灯电流 (mA) = 10.0 马
    3. 波长 = 217.0 nm
    4. 狭缝 = 1.0 nm
    5. 背景 = 公元前关
  9. 设置 SIP 参数如下所示:
    1. 雾化器摄取率 = 5.0 毫升/分钟
    2. 右泵 = 无
    3. 标准附加 = 取消
    4. 校准模式 = 自动设置的性病浓度
    5. 双泵校准 = 取消
  10. 在标准选项卡下的标准列表自动填充为特定的测试。原子吸收光谱法测定从化工供应公司购买一千铅标准是使用和自动稀释的文书。新的校准曲线生成每次运行一套新的样品。
  11. 退出编辑方法菜单中,单击"标签"选项卡上输入的信息关于样品名称和样品的数量。
  12. 使用"分析"选项卡,使用"选择"按钮突出显示了样品的分析。
  13. 打开火焰点燃按钮按该文书。
  14. 零仪器由吸一片空白,同时按"Alt"和"阅读"键。
  15. 泵导管置于空白溶液,并按"开始"。一旦进行了校准,泵导管置于样品,按"读取"键。继续对所有样本来说。
  16. 按按钮的红色断电仪上关闭仪器。请关闭所有的气罐和删除所有样本。

Results

该软件创建校准曲线,自动确定 (图 2) 样品中铅的浓度。

Figure 2
图 2。校准曲线,并由软件自动确定样品中铅的浓度。

在工作表中给出的值是 mg/L 的铅样品溶液中。必须做附加计算,将该数转换为土壤样品中的铅 ppm。

示例:

重 1.2523 g 前消化土壤样品的测定原子吸收光谱法有 6.0 毫克/升的 Pb 的 100 毫升溶液样品 (表 1) 中。

Equation 1

土壤铅水平 (ppm) 污染的程度
小于 150 没有到很低
150-400
400-1,000 介质
1,000-2,000
大于 2,000 很高

表 1。土壤铅含量测定 ppm 和相应的污染级别。

Application and Summary

原子吸收光谱法是一个有用的技术,来分析环境样品 (例如,水、 土壤、 污泥和沉积物) 大量的元素 (例如,重金属) 的种类繁多。这个实验强调利用火焰原子吸收法测定土壤中的铅含量。然而,它也可以用于测量土壤中的铜、 铁、 锰、 K、 Na、 Mg 和锌浓度。

锌是重要的微量营养素和蛋白质合成的需要。锌有助于调节保护时环境胁迫条件下的细胞所需的基因的表达。缺锌是一个大的问题,在作物和牧草植物世界各地,从而减少产量。它估计,一半用于谷物生产的所有土壤缺锌。这会导致谷物中的锌缺乏。因此,在人类缺锌是一个严重的营养问题,全球范围内,影响世界人口的 1/3。锌在土壤中的典型范围是 10-300 毫克/公斤,平均 55 毫克/公斤。

铁是地球上第四最丰富的元素。然而,它主要见于形式不可用于植物,如硅酸盐矿物或铁的氧化物。铁被参与光合作用、 叶绿素形成、 固氮,在植物中的许多酶促反应。土壤中的缺铁是罕见的但它可以变得过分碱性土壤中不可用。土壤中缺铁的症状包括叶子枯黄、 减产。土壤中铁的典型范围是 100 — — 100,000 ppm 平均值为 26,000 ppm。

铜是植物发育必需的微量元素。铜促进种子的生产,在叶绿素形成中的作用和酶的活性至关重要。铜缺乏可以被浅绿色到黄色的树叶。叶尖枯死,变得扭曲。如果缺乏足够的严重,生长纹理可以停止和植物死了。土壤中的可用铜可从 1 至 200 ppm。土壤 ph 值 — — 随着 ph 值的增加,铜跌幅的可用性与有关可用性的铜。

原子吸收光谱法也可以用于非环境样品,其中包括:

水分析 (钙、 镁、 铁、 铝、 坝、 Cr)

食品分析 (镉、 铅、 铝、 铜、 铁)

添加剂的油 (坝、 Ca、 Na、 李、 锌、 镁、 V、 铅、 某人)

肥料 (K,B,Mo)

临床样品 (血液、 血清、 血浆、 尿液,Ca、 Mg、 李、 Na、 K、 铁、 铜、 锌、 非盟、 铅)

化妆品 (Pb)

挖掘 (Au)

References

  1. Robinson, J.W., Skelly Frame, E.M., Frame II, G.M. Undergraduate Instrumental Analysis. 6th Ed. Marcel Dekker, New York (2005).
  2. United States Environmental Protection Agency. “Lead based paint poisoning prevention in certain residential structures.” CFR 40 Part 745. http://www.ecfr.gov. (2015).

Tags

Lead AnalysisSoilAtomic Absorption SpectroscopyPaintGasolineIndustrial ContaminationHealth ProblemsLead LevelsUrban SoilBiodegradeLead PoisoningHealth RisksEnvironmental Protection AgencyGardening And Play AreasElemental Analysis TechniquesAtomic Absorption Spectroscopy

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Overview

1:30

Principles of Elemental Analysis by AAS

3:19

Sample Collection and Digestion

5:47

Analysis of the Sample with AAS

7:11

Applications

9:14

Summary

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