智能消解土壤殘余硅渣對重金屬含量分析的影響*

謝 佳，韋 靖，蔣建宏，孫曉峰，魏得良，33

（1 湘南學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，湖南郴州 423000；2 湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院， 湖南株洲 412000；3 湘南稀貴金屬化合物及其應(yīng)用湖南省重點實驗室，湖南郴州 423000）

現(xiàn)代工業(yè)文明促進了社會的進步，同時產(chǎn)生了 環(huán)境污染,土壤重金屬污染危害，因此，準(zhǔn)確測定土壤中的重金屬，對指導(dǎo)土壤的重金屬修復(fù)將起到積極作用。銅、鋅是動植物必需的2 種重要元素，但當(dāng)其過量時就會對人類及其他生物造成嚴(yán)重危害，因而是我國當(dāng)前土壤環(huán)境監(jiān)測中經(jīng)常需要測試的2種重金屬元素。但目前我國各研究、檢測機構(gòu)測定銅、鋅的方法卻并不統(tǒng)一[1]。土壤中重金屬的儀器分析方法繁多。目前，適合于原子吸收光譜法的土壤重金屬消解方法主要依據(jù)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) NY/T 1613-2008[2]。但該標(biāo)準(zhǔn)步驟較繁雜，消解過程容易爆沸，導(dǎo)致樣品損失。微波消解罐體數(shù)有限，對大批量土壤樣品消解耗時過長，成本較高。智能消解體系為鹽酸-硝酸-高氯酸[3]，不需破壞土壤中的硅晶結(jié)構(gòu)，消解過程溫度較低，不產(chǎn)生爆沸，樣品無損失，適用玻璃消解管。殘余硅渣用完全消解法消解，通過對比消除殘余硅渣對重金屬含量分析的影響。本方法的操作過程簡便可控，對土壤重金屬的測定簡單易行，準(zhǔn)確度高，精密度好，能夠滿足大批量土壤樣品重金屬的測定要求，非常適合環(huán)境土壤的重金屬污染普及調(diào)查[4]。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

AA-7000 原子吸收分光光度計（日本島津有限公司）、JRY 智能電熱消解器（長沙基隆儀器儀表有限公司）、微控數(shù)顯電熱板(萊伯泰科有限公司)、FA-2104N 型電子天平（日本島津有限公司）。

HCl、HNO3和HClO4均為優(yōu)級純；Cu、Zn 的基準(zhǔn)試劑由國家鋼鐵材料測試中心提供(1000 mg/L)；所有用水均為去離子水。

1.2 樣品預(yù)處理

采集湖南省郴州市東坡尾砂壩（113°09′53″E 25°43′26″N）土壤，將采集回來的樣品在常溫下自然風(fēng)干，用研缽磨細(xì)后過200 目的篩，用燒杯裝好后在干燥箱中低溫干燥至恒重，用封裝袋裝好后貼好標(biāo)簽置于干燥器中備用。

1.3 樣品前處理方法

（1）智能消解法：準(zhǔn)確稱取0.5000g 土壤樣品三份分別置于貼好標(biāo)簽的50mL 消解管中，往其中加入幾滴去離子水潤濕樣品。分別滴加5mL 鹽酸開蓋加熱（140℃）至酸剩余2mL～3mL。冷卻，滴加8mL 硝酸，3mL 高氯酸加蓋回流4h（160℃），若有消解不完全的則需要更長的回流時間。待消解液呈淡黃色澄清透明液體，底部存在白色沉淀開始開蓋180℃趕酸至3mL～5mL，冷卻。用2%的硝酸，100 mL 容量瓶定容。過濾后進行火焰原子吸收光譜測試。

（2）完全消解法：精確稱取0.5000g 土壤樣品三份分別置于70mL 聚四氟乙烯燒杯中，用2mL 水潤濕后加入硝酸15mL，然后在電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，待蒸發(fā)至約3mL 左右時，取下稍冷，然后加入氫氟酸10mL，加熱煮沸15 分鐘，為達(dá)到良好的飛硅效果，應(yīng)經(jīng)常搖動燒杯，冷卻后加入過氧化氫10mL，加熱蒸發(fā)至近干，再加入過氧化氫5mL，蒸發(fā)至近干后冷卻，加入2%的硝酸30mL，加熱煮沸溶解，冷卻后移至100mL 容量瓶中用2%硝酸定容，待測。

（3）硅渣完全消解法：將智能濕法消解后消解管中的白色沉淀三份分別洗滌全部轉(zhuǎn)移至70mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5mL 氫氟酸，反應(yīng)后低溫加熱至全部溶解（如果沒有溶解，則依次加入1mL氫氟酸）。蒸發(fā)至近干后取下，冷卻后移至100mL容量瓶中用2%硝酸定容，待測。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

Cu、Zn 的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為A=0.092457Conc +0.0016714，相關(guān)系數(shù)R=0.9999；A=0.30394Conc +0.0092619，相關(guān)系數(shù)R=0.9992。

2 結(jié)果與分析

2.1 智能消解的方法與完全消解的方法對比

分別采用智能消解法和完全消解法進行消解。對兩種消解方法得到的結(jié)果進行比較,從表 1 可見,兩種方法數(shù)值基本吻合, 智能消解法與硅渣完全消解法的測量平均值之和與完全消解法的測量值非常接近，通過智能消解測量值加入?yún)^(qū)域代表樣品硅渣完全消解法的測量平均值與樣品完全消解法的測量值基本吻合，選用區(qū)域代表樣品殘余硅渣測量平均值做智能消解測量值的校正值，可消除殘余硅渣對智能消解測試土壤銅、鋅含量的影響。方法穩(wěn)定性較好，適用玻璃消解管，較大數(shù)量土壤樣品的前處理。

2.2 檢出限和精確度

連續(xù)測定空白溶液10 次的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3 倍除以曲線斜率，得Cu 檢出限為0.00973μg/mL，Zn 檢出限為0.00395μg/mL。三種方法智能、完全、硅渣的樣品溶液平行測定10 次，Cu、Zn 測定結(jié)果的RSD%分別為：0.96%～2.49%、0.37%～0.56%；1.81%～3.43%、0.29%～0.80%；14.68%～24.20%、0.19%～0.42%。

2.3 回收率實驗

本文采用加標(biāo)回收率試驗法，分別選定高、中、低三個濃度梯度標(biāo)準(zhǔn)樣品加入到實際樣品中，按照1.3 節(jié)方法對樣品進行處理和測定,并計算回收率。結(jié)果表明，銅的回收率在：99.4%～100.3%、平均回收率為 99.8%，96.4%～100.3%、平均回收率為98.5%，95.8%～98.6%、平均回收率為97.4%；鋅的回收率在：99.3%～101.7%、平均回收率為100.2%，95.0%～102.5% 、 平 均 回 收 率 為 98.5% ，96.9%～98.6%、平均回收率為97.6%。

表 1 智能消解方法與完全消解方法對比結(jié)果 Table 1 Results of the program controlled digestion and the intelligent digestion

3 結(jié)論

通過殘余硅渣測量平均值做智能消解測量值的校正值?？上龤堄喙柙鼘χ悄芟鉁y試土壤銅、鋅含量的影響。方法穩(wěn)定性較好, 適用玻璃消解管，較大數(shù)量土壤樣品的前處理。

[1]周曄，樊勝南. 不同消解處理方法測定土壤中銅、鋅含量的比較研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012.

[2]劉鳳枝,蔡明,劉巖. NY/T1613-2008 土壤質(zhì)量 重金屬測定 王水回流消解原子吸收法[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]孫濱. 淺談土壤消解方法對重金屬元素的選擇[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2013，32(4)：130-134.

[4]孔光輝，李勇，劉亞麗. 程序控溫消解源子吸收光譜法分析土壤中的鉛、福、鎳和鉻[J]. 分析化學(xué)，2012，40(12)：1950-1951.