土壤底質(zhì)樣品全量分解法改進

花 晴，張長壽

（江陰秋毫檢測有限公司，江蘇江陰214400）

土壤底質(zhì)樣品全量分解法改進

花 晴，張長壽

（江陰秋毫檢測有限公司，江蘇江陰214400）

深入探討了改進的土壤底質(zhì)樣品全量分析法，用酸量僅為國標(biāo)法的 1／5，分解時間 170～190min，是國標(biāo)法的1／2，分解效果符合國標(biāo)全量分解的要求。

土壤樣品；底質(zhì)樣品；全量分解法；改進；探討

《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）［1］、 《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）［2］是環(huán)境監(jiān)測工作者的首選分析方法。在這兩本書中的分析方法均為國家標(biāo)準(zhǔn)或與國家標(biāo)準(zhǔn)等效。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和廣大分析工作者實踐的深入，發(fā)現(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn)的分析方法并非完美無缺，有的還需要分析工作者在實踐中不斷充實和改進［3～7］。對土壤底質(zhì)的全量分解法，張長壽曾在 《中國環(huán)境監(jiān)測》上發(fā)表過一篇摘要［8］。為了對這篇摘要作更深入的闡述以及回答部分分析工作者的質(zhì)疑：如用那么少的酸能將土壤樣品分解完全嗎？依據(jù)是什么？為什么不用鹽酸？等等，我們在張長壽高工的指導(dǎo)下近期對這篇摘要的內(nèi)容進行了深入探討，希望能為土壤、底質(zhì)分析工作者提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

AA－6501F原子吸收分光光度計 （SHIMADZU）；DB－IV型不銹鋼控溫電熱板（金壇市醫(yī)療儀器廠）；100ml聚四氟乙烯燒杯 （帶蓋）；60ml聚四氟乙烯坩堝（帶蓋）。

鹽酸 （HCl）優(yōu)級純；硝酸 （HNO3）優(yōu)級純；高氯酸 （HClO4）優(yōu)級純；氫氟酸 （HF）優(yōu)級純；1%HNO3由優(yōu)級純硝酸配制。

土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品：參考樣 GSS－3，600634，地礦部物化探所，測試所；ESS－2，中國環(huán)境監(jiān)測總站。

1.2 試驗方法

稱取0.5000～0.6000g（精確至 0.0002g）土壤或底質(zhì)樣品于聚四氟乙烯燒杯中，加濃 HNO32ml，高氯酸2ml，混勻，蓋玻璃表面皿，置低溫（～120℃）電熱板上加熱回流20min，去表面皿，繼續(xù)至杯內(nèi)開始冒濃厚白煙時重新蓋上玻璃表面皿，在稍高溫度 （～140℃）下進行高氯酸分解50 ～60min，去表面皿后蒸發(fā)至近干取下，冷卻后加氫氟酸2ml，蓋聚四氟乙烯蓋，于120℃左右回流20min后揭蓋飛硅至近干，得到灰白或淡黃綠色殘渣。加1%HNO320ml煮沸溶解殘渣，應(yīng)為基本澄清的溶液，將其定量轉(zhuǎn)入 50ml容量瓶或比色管，搖勻備測。

2 結(jié)果與討論

2.1 分解容器的改進

聚四氟乙烯坩堝：是國標(biāo)法推薦的分解容器。坩堝底小，底厚，因而受熱面積小，熱傳導(dǎo)慢，另外穩(wěn)定性比較差，在電熱板上稍微碰撞即易傾倒，造成樣品的報廢。

聚四氟乙烯燒杯：100ml聚四氟乙烯燒杯底面積約為60ml坩堝的2～3倍，受熱面積大，底厚適中，熱傳導(dǎo)較快，穩(wěn)定性好。因此用聚四氟乙烯燒杯取代坩堝更適合于土壤底質(zhì)的分解操作。

2.2 用酸與用酸量試驗

2.2.1 鹽酸分解步驟可以省去

國標(biāo)法中第一步酸解用酸是鹽酸，用酸量為5 ～10ml，該步驟僅利用鹽酸的強酸性。試驗表明，鹽酸只能分解土壤樣品中的碳酸鹽及一些金屬氧化物，不能分解有機物，也難以破壞土壤的晶格結(jié)構(gòu)。鹽酸的這些作用完全可以由 HNO3＋HClO3組合完成，去掉該步操作，不僅節(jié)省了酸的用量，還縮短了近2h的酸解時間。

2.2.2 混酸 （HNO3＋HClO4）組合及用量試驗2.2.2.1 等量組合試驗

稱取0.5～0.6g GSS－3土樣，分別加 （HNO3＋HClO4）組合1＋1，2＋2，3＋3，4＋4，5＋5ml，按試驗方法進行土壤樣品的全量分解，用測得的某金屬元素的含量與標(biāo)準(zhǔn)值 （更確切地說是標(biāo)準(zhǔn)值的中間值）的比值作為分解率，結(jié)果見表1。

表1 等量組合試驗結(jié)果 （mg／kg）

表1結(jié)果表明，當(dāng)采用 1＋1混酸組合時土樣的分解率已達(dá)到或接近達(dá)到全量分解要求。因此采用2＋2混酸組合可確保土壤樣品的全量分解。

2.2.2.2 不等量組合試驗

采用HNO3＋HClO4為1＋2，1＋3，1＋4，1 ＋5（ml）進行試驗，結(jié)果見表2。

表2 不等量組合試驗結(jié)果（mg／kg）

表2結(jié)果表明，當(dāng)采用 1＋2混合酸組合時，土樣的分解率已達(dá)到全量分解的要求，這也說明在土壤底質(zhì)分解過程中起主要作用的是無機最強酸和最強氧化性酸—高氯酸。

2.2.3 氫氟酸用量試驗

在上述經(jīng) HNO3＋HClO4分解后的殘渣中分別加1，2，3，4，5ml HF，表3結(jié)果表明加HF 1ml已經(jīng)能除去0.5g GSS－3標(biāo)準(zhǔn)土樣中的硅，本試驗采用加2ml HF，以確保硅化合物的完全分解。

表3 氫氟酸用量試驗結(jié)果 （mg／kg）

2.2.4 樣品量與用酸量的關(guān)系

樣品量越大，用酸量越多。在試驗條件下，土壤或底質(zhì)樣品的用量一般在 0.5g左右，因此用 2 ＋2或1＋3混酸組合及2ml HF可確保樣品的全量分解，如果樣品在 0.3g以下，上述用酸可適量減少，采用1.5＋1.5或 1＋2組合即可。作者認(rèn)為，在實驗室條件下，酸的揮發(fā)是直接排入大氣的，為了減少對實驗室周邊環(huán)境的影響，應(yīng)在可能的前提下降低用酸量以及減少酸解過程中酸的損失。這是每一個環(huán)保工作者的職責(zé)。

2.3 分解溫度試驗

有兩個因素制約分解操作的溫度。其一是聚四氟乙烯容器的耐溫性，其二是酸的揮發(fā)損失。聚四氟乙烯容器可在 200～250℃溫度下長時間使用，因此完全滿足土壤樣品分解對溫度的要求。但HNO3、HClO4、HF都是易揮發(fā)酸，溫度越高，揮發(fā)損失越大，因此為確保加入的酸能較充分地發(fā)揮其酸解作用，減少酸解過程中的酸損失，操作溫度宜控制在 120～150℃。使用中低溫分解土樣也確保了聚四氟乙烯容器長期使用不變形。

2.4 分解時間試驗

表4是作者多年來在土樣分解操作中的時間記錄，可供參考。

表4 土壤地質(zhì)樣品分解時間

表4統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明改進法由于減少了用酸量，土樣分解時間顯著縮短。

2.5 分解溶液中的酸不溶物

不論采用國標(biāo)法還是改進法，土樣經(jīng)全量分解后都存在少量不溶物，約為土樣的1%～3%。作者認(rèn)為這些微量不溶物可能是存在于土壤或底質(zhì)中的惰性物質(zhì)或極易水解物質(zhì)，試驗證明這些不溶物不影響土樣中常規(guī)金屬元素的檢出。

2.6 國標(biāo)法與改進法的系列比對試驗 （表5）

表5 國標(biāo)法與改進法的系列比對

3 結(jié)論

（1）100ml聚四氟乙烯燒杯更適用土壤樣品的分解操作。

（2）改進法省去了鹽酸酸解步驟，簡化了操作手續(xù)。其用酸量僅為國標(biāo)法的 1／5，分解時間是國標(biāo)法的1／2。一定程度上減輕了分析工作者的勞動強度，減少了分析過程中對環(huán)境的污染。使土壤、底質(zhì)樣品的分解過程更趨合理。

［1］本書編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法 （第四版）［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

［2］本書編委會.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法（第四版）［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

［3］張長壽.WF－8型在線富集進樣器應(yīng)用于水中痕量 Cu Pb Cd測定的研究 ［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，1999，15（4）：43－45.

［4］張長壽.在線富集流動注射—火焰原子吸收法中樣品空白值的測定 ［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2000，16（2）.

［5］張長壽，仲冬梅.頂空氣相色譜法測定水和廢水中的鄰二氯苯 ［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2310，38（2）：133－135.

［6］孫靖，張長壽.混酸消解玻璃纖維濾筒濾膜法測定大氣顆粒物中的鉛 ［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2013，32（4）：117－119.

［7］夏榮波，張長壽.硝化法提純二硫化碳及成本核算 ［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2013，32（4）：138－140.

［8］張長壽.底質(zhì)樣品全量分析法的改進［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2003，19（2）.

Improvements on the Digestion Method of Soil and Sediment Samples

HUA Qing，ZHANG Chang－shou
（Jiangyin Qiuhao Testing Limited Company，Jiangyin Jiangsu 214400 China）

The improvements on the digestion method of soil samples were explored.The usage of the acid is only one－fifth of the international standard with half of the digestion time of the international standard.However，the method could meet the requirements of the international standard.

soil sample；sediment sample；digestion method；improvement；study

X83

A

1673－9655（2014）02－0110－03

2014－01－09

花晴 （1984－），女，畢業(yè)于徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事環(huán)境樣品的監(jiān)測和研究。