设计实验检测土壤中的重金属镉含量
1.筛选
镉(Cd)的测定方法有原子吸收分光光度法和比色法。原子吸收分光光度法具有灵敏度高、选择性好、操作简便、快速的特点，是测定土壤重金属元素的主要方法之一，根据含量的高低可分别采用火焰法或无焰法来进行测定；比色法干扰因素较多，操作较繁琐，目前已很少采用。
2．仪器
原子吸收分光光度计及石墨炉无火焰装置；Cd元素空心阴极灯；仪器使用适宜条件可参照仪器说明书并进行试验。
3．主要试剂
分析中使用的酸和标准物质均为符合国家标准或专业标准的优级纯试剂，其他为分析纯试剂和去离子水。
1)氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、盐酸(HCl)、高氯酸(HClO4)。
2)碘化钾饱和溶液。
3)抗坏血酸。
4)甲基异丁基酮(MIBK)。
5) Cd标准贮备液：准确称取1.0000g金属Cd(99.99％)，加入少量稀HNO3溶解，在水浴上蒸干后，加5 mL 1 mol/L HCl，再蒸干，加HCl和H2O溶解残渣，用H2O稀至1 000 mL,控制溶液酸度为0.5 mol/L，此溶液含Cd 1000 ug/mL。
4．操作步骤
(1)标准曲线
1)火焰法用逐级稀释法配制成含Cd 10.00 ug/mL的标准液，再配制成含Cd 0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、1.00 ug/mL的标准系列，酸度为0.5 mol/L HCl。在原子吸收分光光度计上测定吸光度，以相对吸光度为纵坐标，Cd浓度为横坐标绘制标准曲线。
2)石墨炉无火焰法用逐级稀释法配制成含Cd 100 ug/L的标准液，再配制成含Cd 0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、16.0、20.0 ug/L 的标准系列，酸度为0.2 mol/L HCl。分别吸取标准系列溶液5.00 mL于25 mL具塞试管中，加4 mL水，加2mL 1mol/L HCl,加0.2 g抗坏血酸，摇溶，再加4 mL饱和碘化钾溶液，激烈振荡0.5 min后，准确加入5.00 mL甲基异丁基酮萃取，激烈振荡1 min，静置分层后测定有机相。在原子吸收分光光度计石墨炉上测定吸光度，以相对吸光度为纵坐标，Cd浓度为横坐标绘制标准曲线。
(2)土壤样品的消化
1) HF-HC1O4-HNO3消化法 称取经105～110℃烘干，过0.149 mm(100目)以上筛孔的土样0.5 g精确至0.0001g)于30 mL聚四氟乙烯坩埚内，加几滴去离子水湿润，加10mLHF，加5mL 1：1 HC1O4-HNO3混合液，加盖低温消化(100℃以下)1h后，去盖，升高温度(低于250℃)继续消化至HC1O4大量冒烟。再加5mL HF和5 mL 1:1 HClO4-HNO3混合液，消化至HClO4冒浓厚白烟时，加盖，使黑色有机碳化物充分分解。待坩埚上的黑色有机物消失后，开盖驱赶白烟到近干，加5mL HNO3消化至白烟基本冒尽且内容物呈干裂状，取下趁热加5 mL 2 mol/L HCI，加热溶解残渣(不能冒烟)。然后转移到25 mL容量瓶中，用去离子水定容，摇匀，并立即将消化液转移至塑料瓶中待测。同时做两份试剂空白。
2)王水-过氯酸法 称取经105～110℃烘干，过0.149 mm(100目)孔筛的土样2g(精确至0.001g)，放于100 mL高型烧杯中，用少量水润湿(如系石灰性土壤，可滴加适量HCl至无大量气泡产生)，在通风柜中先加7.5 mL浓HCl，继加2.5 mL浓HNO3，放于电热板上低温加热，待激烈反应过后，添加5 mL HClO4，消煮，直至近干(注意不要烧焦)，此时残留物为白色或灰白色沉淀，如颜色比较深，可再加5 mL HClO4，继续消化至符合要求为止，在一般情况下，添加两次即已足够，取下烧杯，添加10 mL 1 mol/L HCI，用玻棒搅拌并在搅拌下加热至微沸，冷却过滤至50 mL 容量瓶中，用去离子水洗涤数次，定容待测。
上述两种消化方法，王水-过氯酸法使土壤中重金属(Cd,Co,Cr,Cu,Ni和Pb)的结果偏低，尤其对土壤背景值的测定影响较大。一般，测定土壤背景值时建议采用HF-HClO4-HNO3认法，测定污染土壤时可采用王水-过氯酸法。
(3)样品的测定
土壤消化液中Cd含量高时，可将待测液直接喷入空气一乙炔火焰中测定；当待测液中Cd含量低时可用石墨炉无火焰法测定，或取适量消化液(5～10 mL)按标准曲线的方法用MIBK萃取后测定。样品溶液与标准曲线同时在原子吸收仪上测定吸光度或元素浓度。
5．结果计算
cd＝C1xVxts／W
式中，C(Cd)为土壤镉浓度，ug/g或mg/kg; C1为测得的镉的浓度，ug/mL；V为测定时定容体积，mL；ts为分取倍数；W为样品重量，g。
6．注意事项
1)若萃取液中Cd含量超出标准曲线范围时，不可用甲基异丁基酮稀释测定，而应减少消化液的量，重新萃取，否则将带来较大的误差。
2)高氯酸的纯度对空白值影响很大，直接关系到结果的准确度，因此在消化时所加入的高氯酸的量应保持一致，并尽可能地少加，以便降低空白值。
3)消化时应尽可能将高氯酸白烟驱尽，否则加入碘化钾时会产生大量高氯酸钾的沉淀，但少量沉淀并不影响测定。
4)原子吸收分光光度法的检出限与仪器性能有关。
5)Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni和Co等的消解，采用HF-HClO4-HNO3全消解方法，可在同一消化液中测定上述元素，用此法测定的土壤标样GSS 1-8的测定结果可达“可用值±1S”，范围内。此法对于大量样品的分析更为合适，可节省时间。在农田土壤质量普查中，有利于基层分析人员的掌握。
6)土壤中镉测定的国家标准方法(石墨炉原子吸收分光光度法)可参阅(GB/T 17141-1997)。
