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1、毕 业 论 文（设计）题 目FAAS法对黄海沉积物中Cr含量的检测分析 指导老师 专业班级 生物技术0701 姓 名 学 号 2010年5月30日摘 要研究在利用火焰原子吸收分光光度法对黄海沉积物中三价铬和六价铬信号值测定过程中，添加盐酸羟胺和氯化铵溶液对信号值测定效果的影响。方法：以黄海沉积物为研究物，对其使用液进行干扰抑制剂的添加实验，最后用火焰原子吸收分光光度计测3价铬和6价铬的吸光值，看两者的吸光值是否达到一致且稳定。结果：通过干扰抑制添加实验得到，在沉积物使用液中添加1ml氯化铵溶液和与使用液同体积的盐酸羟胺溶液是对信号值测定效果最好的添加比例。黄海沉积物标准品的平均回收率由75.3
2、%上升到111.6%。结论：该试验方法可运用于沉积物（鱼塘、海洋等）中Cr含量的测定，可提高信号灵敏度，实现回收率上升。关键词：火焰原子吸收法；盐酸羟胺；氯化铵；Cr()；Cr()目 录前言11材料与方法11.1试验材料11.2试验操作方法21.2.1微波消解方法21.2.2 FAAS方法.21.3两种不同价态铬灵敏度实验31.4干扰抑制剂添加实验31.4.1氯化铵溶液添加实验31.4.2盐酸羟胺溶液添加实验31.5样品测定42结果与分析42.1抑制剂的选择42.2还原剂的选择52.3信号一致性分析52.4样品回收率比较63总结与讨论7参考文献. 8前言环境中物质的化学形态不仅决定生物的活性和
3、毒性，也影响它们在生物体内、生态环境中的迁移过程1。环境中的Cr主要以有机铬和无机铬两种形态存在，其中无机铬的含量远比有机铬大得多。无机铬中常见的形态为Cr()和Cr()，由于价态的不同，导致二者无论是地球化学性质、生物化学性质还是毒性水平,均有显著差异2。无机铬广泛分布于食物中，最好来源是各种肉类和海产品(牡蛎、海参、鱿鱼、鳗鱼等)，以及未加工的谷物，豆类、坚果类、黑木耳、紫菜等含铬也较丰富3。Cr()是人体所必需的微量元素之一，它能促进球蛋白的正常新陈代谢，协助胰岛素、糖和脂肪的代谢，同时它能维护胆固醇正常代谢4。人体缺少Cr()会引起动脉硬化等多种疾病5。而Cr()会对人体造成极大的危害
4、，例如，它会影响人体的氧化还原和水解过程，并可导致蛋白质变性，沉淀核酸、核蛋白，干扰酶系统而引起中毒6。参照国家相关标准规定，目前国内水产与海洋检测部门对河口、养殖区、排污口、海水等水质、生物和底质中铬含量的测定均以测定总铬含量为准7，用到的方法有原子吸收分光光度法（AAS），石墨炉原子吸收分光光度法（GFAAS）和火焰原子吸收分光光度法（FAAS）8。但试验发现：铬的价态不同所测得的吸光值也会不同9；再加上FAAS测定过程由于火焰温度不高，对于检测如铬这类高温难熔元素存在明显不足，如原子化效率低，仪器本身雾化效率不高，使得检测灵敏度不佳10。因此，如何有效使Cr()和Cr()测定信号趋于一致
5、，降低因样品中不同价态铬所占比例的不同而带来的误差不一致现象，同时又能提高检测灵敏度，成为目前较为关注的一个问题11。1材料与方法1.1试验材料试验试剂与原料：硝酸溶液（分析纯）；Cr()、Cr()标准溶液1000mg/L(购于美国Spex公司)；盐酸羟胺（分析纯）；氯化铵（分析纯）；国家黄海海洋沉积物标准样品（批号：GBW07333）试验仪器：微波消解系统（上海屹尧 Excel型）；原子吸收分光光度计（配备Cr空心阴极灯）（美国热电 SOLAAR M6型）；超纯水仪(美国梅特勒 Milli-Q)；电子天平(美国梅特勒 XP204S)1.2试验操作方法1.2.1微波消解方法操作步骤： 称取0.
6、2000g（精确到0.0001g）沉积物样品于洗净的消解内罐中，在通风厨中向罐内加入1ml，sigmaaldrich公司生产的硝酸溶液，浸泡过夜进行预消解； 预消解结束后，再在消解内罐中加入5ml的硝酸溶液，摇匀。盖好罐盖，并拧紧螺母； 把消解内罐装入与微波消解仪配套的外罐中，将其放入微波消解仪，在控制面板上编辑消解程序参数（如表1.1所示），确定程序后按“启动”键进行消解； 程序运行结束后，待罐内温度和压力分别降到50，2atm以下时，取出外罐，关闭仪器电源； 将外罐放入通风厨中进行操作，取出内罐，拧松螺母，取下罐盖，将其放在智能控温电加热器上进行赶酸，温度设为150；将外罐放入通风厨中进行
7、操作，取出内罐，拧松螺母，取下罐盖，将其放在智能控温电加热器上进行赶酸，温度设为150。表1.1 微波消解仪参数步骤温度 压力atm保持 min112012.05:00215024.05:00318530.010:00421040.015:001.2.2 FAAS方法操作步骤： 打开光谱仪主机和计算机电源，启动SOLAAR操作软件，将主机和工作站建立通讯； 打开空气压缩机，预设压力为2.1bar； 打开乙炔气阀，压力调整在0.6-0.9bar； 待光谱仪左侧的点火准备灯闪烁，打开软件中的“火焰状态”窗口，确认火焰系统各部分均正常，则可准备点火； 按住点火按钮，直至火焰点燃； 先将吸液毛细管放入
8、去离子水中，进行吸光值的调零，待吸光值稳定后将吸液毛细管放入沉积物的消解液中，调用已设定的分析方法（参数如表1.2所示），按“分析”键对其进行分析； 待样品测完后，把吸液毛细管放入去离子水中进行清洗，使吸光值尽可能降到0.000左右。从水中取出毛细管，按光谱仪左下方的红色按钮熄火； 关闭乙炔钢瓶气阀，关闭空气压缩机。要及时排掉集水器中的水； 关闭光谱仪电源，退出SOLAAR软件并关闭计算机。表1.2 FAAS参数波长/nm光谱通带/nm灯电流mA背景校正火焰类型燃烧器高度 mm燃气流量min/L357.80.57.5关闭空气乙炔5.41.41.3 两种不同价态铬灵敏度实验分别移取1000mg/
9、L Cr()和Cr()标准溶液，逐级稀释，得到0.0、0.5、1.0、3.0、5.0 mg/L的Cr()和Cr()使用液，用火焰原子吸收分光光度法测量吸光值，结果如下表2.3所示（Rsd值0.21.7%）。1.4 干扰抑制剂添加实验1.4.1 氯化铵溶液添加实验分别移取5mL5.0mg/L的Cr()和Cr()使用液，每3份1组共4组，依次加入20g/L NH4Cl溶液0mL、1mL、2mL、4mL，再依次加入蒸馏水5mL、4mL、3mL、1mL，摇匀后，选择相同参数下分别测各个吸光值，结果显示如下表2.1所示。1.4.2 盐酸羟胺溶液添加实验同样，分别移取5mL5.0mg/L的Cr()和Cr(
10、)使用液，每3份1组共5组，依次加入10g/L盐酸羟胺溶液0mL 、1mL、2mL、4mL、5mL，再依次加入蒸馏水5mL、4mL、3mL、1mL、0mL，摇匀后，选择相同参数下分别测各个吸光值，结果显示如下表2.2所示。1.5 样品测定由1.4步骤确定较佳试剂添加量，使用1.3步骤中不同浓度的Cr()和Cr()使用液，分别移取10mL使用液，加入10mL 10g/L盐酸羟胺溶液，再加入1mL 20g/L NH4Cl溶液，依次得到浓度为0.0、0.2、0.4、1.2、2.0 mg/L的铬溶液，测定此Cr()和Cr()标准曲线在各浓度值上的吸光值信号，再将此标准曲线的吸光值换算成浓度为0.0、0
11、.5、1.0、3.0、5.0 mg/L的吸光值，结果如表2.3所示。同时，将该校正曲线用于校正沉积物样品中铬的测定值，选取黄海沉积物标准品作样品质控，按1.2.1步骤消解条件进行消解，赶酸定容后，依次按以上比例的试剂添加量混合，测定吸光值，得到回收率，数据结果如表2.5所示。2 结果与分析2.1抑制剂的选择由于共存元素的干扰受火焰的状态和观测高度的影响很大，在实验时需要特别注意。因为铬的化合物在火焰中易生成难于熔融和原子化的氧化物。根据国标方法，一般在试液中加入适当的助溶剂和干扰元素的抑制剂，如NH4Cl3。加入NH4Cl可增加火焰中氯离子浓度，使铬生成易于挥发和原子化的氯化物，而且NH4Cl
12、还能抑制Fe、Co、Ni、Al、Pb、Mg的干扰9。通过添加不同量的NH4Cl溶液进行了试验，结果如表2.1，加入NH4Cl溶液后，对于信号值的提高、灵敏度的上升具有一定作用，但同时也发现，随着加入量的增加，吸光值没有明显增强迹象。为避免因试剂添加的过多而带来的稀释过度的现象，因此，最后选用分别加入1mL 20g/L的NH4Cl溶液，以部分改善Cr()和Cr()测定信号的灵敏度。表2.1 Cr()、Cr()与不同比例氯化铵混合后吸光值测定浓度mg/L2.520g/L氯化铵 mL0124Cr()信号Abs0.1200.1720.1740.172Cr()信号Abs0.1120.1770.1780.
13、1752.2还原剂的选择参考高焰等人实验，选择六价铬标准工作溶液，对盐酸羟胺、抗坏血酸、氯化亚锡3种还原剂进行试验，结果表明：抗坏血酸的还原能力最强, 盐酸羟胺次之，氯化亚锡较差，其中抗坏血酸对样品溶液的酸度有明显影响，而一定量的盐酸羟胺对样品溶液的酸度基本无影响8，故选择盐酸羟胺对六价铬进行还原。为探索盐酸羟胺加入量的最佳值，本文选用配制的10g/L 盐酸羟胺溶液，以不同比例加入到Cr()、Cr()标准溶液中，测其吸光值，并与未添加前进行了比较。发现，随着盐酸羟胺添加量的增加，Cr()和Cr()信号值都有先上升后下降的趋势，但也出现Cr()信号值上升幅度较大，高过Cr()信号值的现象。当添加
14、量与标准溶液量达到11左右时，两者信号基本趋于一致，如表2.2所示。表2.2 Cr()、Cr()与不同比例盐酸羟胺混合后吸光值测定浓度mg/L2.510g/L盐酸羟胺 mL01245Cr()信号Abs0.1330.1980.1510.0890.084Cr()信号Abs0.1120.2150.1580.0920.0882.3 信号一致性分析根据1.3操作方法配制的标准曲线进行上机测试，信号如表2.3所示表2.3 Cr()、Cr()标准溶液吸光值和校正溶液吸光值浓度mg/L0.00.51.03.05.0Cr()信号Abs标准0.0000.0410.0750.1800.271校正0.0000.047
15、0.1040.2470.378Cr()信号Abs标准0.0010.0240.0600.1610.244校正0.0010.0450.0930.2350.382通过试剂添加前后Cr()和Cr()两条曲线信号的变化，可以分析得：添加前后各浓度段的差异率有着明显的不同，添加后的差异率减少了很多，在0.5mg/L的浓度下，添加前的为70.8%，而添加后的仅为4.4%，所以，添加氯化铵和盐酸羟胺试剂后，只要保证了试剂加入的足够量，可以实现对三价铬与六价铬吸光值差异的减小趋势，差异率分布如表2.4所示：表2.4添加前后各浓度段Cr()和Cr()信号差异率浓度mg/L0.00.51.03.05.0差异率（添加
16、前）0.0%70.8%25.0%11.8%11.1%差异率（添加后）0.0%4.4%11.8%5.1%1.1%差异率计算：差异率Y= 100%(A-B)/B公式（2.1） A同浓度下Cr()和Cr()中吸光值较大的值B同浓度下Cr()和Cr()中吸光值较小的值2.4 样品回收率比较按照2.1和2.2步骤分析方法，添加了等体积的10g/L盐酸羟胺和1mL 20g/L的氯化铵溶液后，Cr()和Cr()的吸光值差异达到较小范围。有此预测，之前因为价态的不同而带来的测定误差必然会有所减小，所以尝试直接用FAAS方法，在此校正后的标准曲线（注：选取其中的六价铬标准曲线）和该试剂添加方法下去测黄海沉积物标
17、准品铬含量回收率，结果如表2.5所示。表2.5试剂添加前后各组标准品回收率试样1试样2试样3试样4吸光值 Abs添加前0.0080.0070.0070.007添加后0.0110.0110.0100.011实测浓度值 mg/L添加前88.977.877.877.8添加后122.2122.2111.1122.2理论浓度值 mg/L107107107107回收率添加前83.1%72.7%72.7%72.7%添加后114.2%114.2%103.8%114.2%平均回收率添加前75.3%添加后111.6%由表2.5可以看到，四个平行样的吸光值在试剂添加后都有所增大，实测浓度值也有明显的升高，它们的平均
18、回收率有了大幅度的上升。3总结与讨论利用FAAS测定铬时，铬的价态不同会导致信号的差异，同浓度的Cr()和Cr()信号差值都不少于0.01。由干扰抑制剂添加实验可知，一定量的氯化铵添加量可以有效提高铬测定时的信号值与稳定性。在未添加氯化铵时，两者的信号差值为0.008；而添加了1ml甚至更多氯化铵后，两者信号差值仅为0.004,是未添加时的1/2。最明显的是，在添加了1ml的氯化铵后，两者平均值由0.016提高到0.075，这将会起到减小实验误差的作用。足量的盐酸羟胺可以有效地还原铬，使Cr()和Cr()信号值趋于一致，由表2.2可看出，添加盐酸羟胺后各浓度段的信号差异率都明显减小。例如，在0
19、.5mg/L浓度下的信号差异率由70.8%降到4.4%，这对于沉积物中铬的测定有重要的意义。在缩小不同价态铬的信号差异和提高信号灵敏度后，用FAAS法测定沉积物中铬含量，可以实现回收率上升。由校正后的标准曲线测定黄海沉积物标准品铬含量的回收率，得到的平均回收率为111.6%，比之前的平均回收率75.3%更接近于100%，所以利用添加盐酸羟胺和氯化铵的方法来提高样品回收率，不仅能保证实验质量，并且能提高实验精确度。研究仅从干扰抑制剂的添加角度对沉积物铬含量测定过程优化，实现了三价铬与六价铬测定信号差异缩小的目的，其次，实验采用了传统的微波消解方法做样品前处理，因此如由微波消解过程可能带来的对铬含
20、量测定的误差没有进行探讨。在试验过程中也存在着一些不足的地方，比如黄海沉积物标准样品称样量过少，导致最后测得的吸光值偏低，只有0.010左右。吸光值低就容易导致较大的误差，由表7可以看出，吸光值相差0.001，所测得的实际浓度就相差了11.1。所以，想要把试验做得更完美些，可以加大称样量，这样吸光值相对增大了，误差也会随之变小，最后的结果也会更靠近理论浓度，即回收率会上升。在整个试验过程中，我发现了自己还有很多不足之处，如：做实验时往往会忽略了一些小细节从而导致实验误差，最终会给实验结果带来比较大的影响。在今后的实验中，一定得严谨地做好每一步，尽可能地把误差减到最小。参考文献1 梁利芳，熊政杰
21、近几年水中Hg、Cr、Cd、As、Pb测定方法的进展J广西师院学报(自然科学版) ，1999，16（4）：26-282 史啸勇，郁建桥.微波消解原子吸收光度法测定土壤中铜锌铅镉镍铬J.环境监测管理与技术，2003，15（1）：12-153 秦大伟，林振强原子吸收光度法测定水中六价铬的新探索J化学分析计量， 2000，9（2）：89-90 4 高焰，冷家峰流动注射火焰原子吸收法测定天然水体中的铬和铬J化学分析计量，2003，12（3）：27-285 王红玲，李军火焰原子吸收光谱法测定水及饮料中不同价态铬J职业与健康，2002，18（2）：79-806 张晓炜，曲宁环境样品中Cr测定方法的探讨J中
22、国卫生检验杂志，2007， 17（9）：34-377 张广玉，王彦洪无火焰原子吸收光度法连续测定化探样品中铜、铬、钴、镍、铅、镉J光谱学与光谱分析，2002，22（3）：487-4908 马红梅，朱志良弱碱性阴离子交换树脂富集ICP-AES 测定环境水体中Cr( ) 和有机态Cr( ) 的研究J光谱学与光谱分析，2007，27（1）：165-1689 王雪飞有机废水中Cr6+测定方法的探讨报告J延安大学学报(医学科学版)2004，2（3）：5810 刘志钢铬的价态对铬测定的影响J新疆有色金属，2005, 29(5)：30-3211 潘海燕，冀兰涛微波消解火焰原子吸收光度法测定底质中的CrJ甘肃环境研究与监测，2002，15（1）：166-170
