土壤无机污染物中以重金属元素比较突出，主要是由于重金属元素不能被微生物分解，易于累积，转化为毒性更大的甲基化合物。在土壤重金属元素检测项目中，铅、镉含量的测定是其中2种重要的元素检测项目。对于土壤中铅、镉含量的测定，《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）给出了采用《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997)的要求，在GB/T 17141—1997标准中，推荐采用石墨炉原子吸收分光光度法测定土壤中铅、镉含量[1-2]。考虑GB/T 17141—1997发布较早，未对实验温度和时间作出特别准确的规定，因此，本文拟以铅、镉含量测定为例，对石墨炉原子吸收法中，检测的温度、时间参数对检测值的影响进行分析，给出适宜的实验参数参考建议。
1 试验部分
1.1 材料与仪器
材料：Pb标准溶液1000 mg/L生态环境部标准样品研究所（GSB 07-1258-2000);Cd标准溶液100 mg/L生态环境部标准样品研究所（GSB 07-1276-2000);HNO3分析纯；高纯氩气99.999%大庆雪龙石化技术开发有限公司；基体改进剂混合液NH4H2PO4(120 g/L)+Mg(NO3)2(50 g/L）。
仪器：原子吸收光谱仪；铅、镉空心阴极灯。
1.2 试验方法
铅、镉标准使用液的配制：取1 mL的1000mg/L的铅、镉标准溶液，经过三级稀释，得到浓度分别为25μg/L和5μg/L的铅、镉标准使用溶液。
根据GB/T 17141—1997所述铅、镉测定方法，采用控制变量法，对不同灰化和原子化温度、保持时间条件下的吸光度值进行测定，记录并分析实验结果。仪器设置参数见表1和表2。
表1 石墨炉测定条件
表2 石墨炉升温程序
2 结果与讨论
2.1 灰化过程优化
基体完全消解越彻底、待测元素损失越低，实验结果越好。灰化温度和保持时间是直接影响因素，对二者进行优化，有助于得出更加可信的铅、镉测定结果。在其他参数设置固定不变条件下，调整灰化温度和灰化保持时间，测定试样对应的吸光度[3]，获得吸光度变化趋势。
2.1.1 铅、镉灰化温度
取20μL标准使用溶液与5μL的基体改进剂混合液，使用PinAAcle 900T原子吸收光谱仪进行测定，灰化保持时间设置为20 s，考察温度对吸光度的影响。每次测定3个平行样，吸光度取均值，结果见表3、图1。
表3 灰化温度对吸光度的影响
图1 吸光度随灰化温度变化图
从表3和图1可知，对于重金属铅和镉的测定，样品吸光度随着灰化温度的升高而升高，当铅灰化温度达到800℃、镉灰化温度达到500℃，样品吸光度达到最大值，之后样品吸光度随灰化温度的升高开始下降。该温度下的基体消解彻底、而待测定元素铅、镉能被最大限度的保留下来，再提高温度，被测元素会出现消耗，此时吸光度值降低，值出现偏离现象。因此，认为铅、镉的最佳灰化温度约为800℃和500℃。
2.1.2 保持时间
取上述最佳灰化温度铅800℃、镉500℃重复灰化实验，改变灰化保持时间，其余条件不变（同上），测定灰化保持时间对吸光度值的影响。结果见图2。
图2 吸光度随温度保持时间变化图
从图2可知，对于重金属铅和镉的测定，样品吸光度随灰化时间的延长同样呈先升后降趋势，当灰化温度保持时间为20 s时，样品吸光度达到最大值，之后样品吸光度开始下降。由此，确定铅和镉的最佳灰化时间为20 s。
2.2 原子化过程的优化
原子化通过热分解使目标元素变成基态原子蒸气，适合的原子化温度可使被测元素在合适的出峰时段出现尖锐的吸收峰信号，对于石墨管使用寿命的延长也有一定好处。在前述最佳的灰化温度和温度保持时间的条件下（灰化温度铅800℃、镉500℃、保持时间20 s），调整原子化温度和原子化时间，测定试样所对应的吸光度，其余条件不变，观察试样吸光度的变化趋势。
2.2.1 铅、镉原子化温度
取20μL标准使用溶液与5μL的基体改进剂混合液，使用PinAAcle 900T原子吸收光谱仪进行测定分析，原子化时间设置为4 s，测定结果见表3，图3。
从表3和图3可知，对于重金属铅和镉的测定，样品吸光度随着原子化温度的升高而升高，当铅原子化温度达到1 650℃、镉原子化温度达到1 500℃时，样品吸光度达到最大值，之后样品吸光度随温度的升高开始下降。因此，铅的原子化温度设置1 650℃、镉的原子化温度设置1 500℃为最佳原子化温度。
表3 原子化温度对测试结果的影响
2.2.2 保持时间
设置铅的原子化温度为1 650℃、镉的原子化温度为1 500℃，改变原子化时间，观察吸光度值变化。结果见图4。
图3 吸光度随原子化温度变化图
图4 吸光度随原子化时间变化图
从图4可知，当原子化时间为4 s时，样品吸光度达到最大值，之后样品吸光度随原子化时间的延长开始下降。因此，铅和镉的最佳原子化时间为4 s。
综上，通过控制参数变量实验，确定了铅、镉最佳的灰化、原子化温度和时间：Pb（灰化800℃20 s；原子化1 650℃，4 s）、Cd（灰化500℃20 s；原子化1 500℃，4 s）。
3 结束语
石墨炉原子吸收法被用于低浓度铅、镉含量测定，具有检出限低、用量少、原子化效率高、抗化学干扰能力强特点。鉴于《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997）未对实验温度和时间作出详细规定，本文提出了基于控制变量法的铅、镉样品灰化和原子化测定实验参数优化研究，实验得出了较优的实验参数。在经优化的实验条件下，铅、镉的吸收值达到最大，有利于消除基体和杂质对测定结果的干扰，从而提高测试实验的准确度。
发布时间：2025-11-09 
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