土壤不同消解體系對(duì)重金屬測(cè)定的對(duì)比研究

李曾奎 游春萍

【摘 要】在使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤樣品進(jìn)行濕法消解過程中，通過改變所加入的酸的體系完成樣品的預(yù)處理，然后使用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr的含量。檢測(cè)結(jié)果表明，通過改變國(guó)標(biāo)中所加入的酸的體系，具有消解完全、節(jié)省時(shí)間和結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】土壤消解；加酸順序；加酸時(shí)間；加酸量

【中圖分類號(hào)】X53 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）01-0109-03

由于土壤的成分以及結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測(cè)定土壤中的重金屬含量必須對(duì)土壤進(jìn)行消解，常規(guī)的消解方法有濕法消解、高壓消解、微波消解及干灰化法4種。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，文獻(xiàn)[1]～[4]使用的是濕法消解對(duì)樣品進(jìn)行前處理，主要用于測(cè)定土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr等重金屬元素的含量，原子吸收分光光度法測(cè)試消解液中的金屬元素。本文就國(guó)標(biāo)方法采用的濕法消解土壤的過程中酸加入的順序、時(shí)間以及加入的量，提出個(gè)人的看法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

TAS-990型原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用，配GF-990石墨爐電源）；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr空心陰極燈；可調(diào)式電熱板；聚四氟乙烯坩堝等。

試驗(yàn)用水均為去離子水；試驗(yàn)用酸均為優(yōu)級(jí)純：鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸。

GBW07405（GSS-5）黃紅壤土壤樣由地球物理地球化學(xué)勘查研究所提供；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液（500 mg/L）由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 國(guó)標(biāo)方法消解（方法一）

稱取土壤樣品0.4～0.6 g（精確至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩鍋內(nèi)，加水潤(rùn)濕后加鹽酸10 mL，于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上低溫加熱，待蒸至3 mL左右時(shí)，取下稍冷，然后加入5 mL硝酸、5 mL氫氟酸、3 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h左右，開蓋除硅。當(dāng)加熱至冒厚白煙時(shí)，加蓋加熱至黑色有機(jī)碳化物分解消失，再開蓋驅(qū)趕白煙至樣品呈粘稠狀，取下稍冷，用去離子水沖洗坩堝并并加入1 mL硝酸溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)迫?0 mL容量瓶中，定容待測(cè)。每批土壤樣品做1份全程序空白。

1.2.2 改變加酸順序消解（方法二）

稱取土壤樣品0.4～0.6 g（精確至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩鍋內(nèi)，加水潤(rùn)濕后加王水（鹽酸和硝酸按照3∶1的比例配制）10 mL，于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上低溫加熱，待蒸至3 mL左右時(shí)，取下稍冷，加入5 mL氫氟酸，于電熱板上中溫加熱并經(jīng)?；蝿?dòng)坩堝除硅，0.5 h后，加3 mL高氯酸，加蓋加熱至黑色有機(jī)碳化物分解消失，再開蓋驅(qū)趕白煙至樣品呈黏稠狀，取下稍冷，用去離子水沖洗坩堝并并加入1 mL硝酸溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?，移?0 mL容量瓶中，定容待測(cè)。每批土壤樣品做1份全程序空白。

1.3 樣品測(cè)定

消解液用原子吸收分光光度計(jì)直接火焰法測(cè)定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，對(duì)于含量較低的鎘，使用石墨爐法測(cè)定其含量。原子吸收光度儀的工作條件見表1、表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同消解方法消解效果的比較

分別用方法1、方法2對(duì)GSS-5土壤標(biāo)樣進(jìn)行消解，然后用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，石墨爐法測(cè)定其中的Cd。測(cè)定結(jié)果見表3。

由表3可以看出，相對(duì)于方法一，方法二的加酸體系消解對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果同樣有較好的準(zhǔn)確度和精密度。

2.2 不同消解方法消解所需時(shí)間的比較

分別用方法1、方法2對(duì)GSS-5土壤標(biāo)樣進(jìn)行消解，分別統(tǒng)計(jì)每次加酸消解及其相關(guān)步驟所需要時(shí)間。結(jié)果見表4、表5。

由表4和表5可以看出，使用方法二所需要的時(shí)間比方法一所需要的時(shí)間少1.5 h，并且操作簡(jiǎn)便，在一定程度上縮短了土壤樣品的消解時(shí)間，使得工作效率有所提高。

2.3 不同消解方法所消耗酸的比較

分別用方法一、方法二對(duì)GSS-5土壤標(biāo)樣進(jìn)行消解，分別統(tǒng)計(jì)每次加酸消解所消耗的量。結(jié)果見表6。

由表6可以看出，兩種不同加酸消解體系中，方法一所消耗的氫氟酸、高氯酸與方法二所消耗的量一樣，方法二所消耗的鹽酸、硝酸均比方法一少了2.5 mL，在一定程度上減少了消解產(chǎn)生的酸霧對(duì)操作者和環(huán)境帶來危害。

3 結(jié)論

首先加王水，初步破壞土壤中的有機(jī)物質(zhì)成分，如果土壤中有機(jī)質(zhì)較多，高氯酸的加入會(huì)引起爆炸；其次加氫氟酸，破壞氧化硅的晶格結(jié)構(gòu)，將晶格里面的待測(cè)元素釋放出來；最后加高氯酸，破壞土壤中的有機(jī)物質(zhì)成分，使原本富集于動(dòng)植物體內(nèi)后形成的土壤腐殖質(zhì)中的重金屬元素析出[5]。由以上對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知，使用濕法消解來對(duì)土壤樣品進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，使用國(guó)標(biāo)方法更改后的加酸體系（王水—?dú)浞帷呗人幔┫啾葒?guó)標(biāo)方法的加酸體系（鹽酸—硝酸—?dú)浞帷呗人幔?，同樣具有消解徹底，重?fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，并且操作簡(jiǎn)便，消解過程有所簡(jiǎn)化，縮短消解的時(shí)間，做到高效、徹底、安全的消解，是較為理想的消解方法，適于推廣使用，具有一定的參考意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB/T 17138—1997，土壤質(zhì)量 銅、鋅的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[2]GB/T 17139—1997，土壤質(zhì)量 鎳的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[3]GB/T 17141—1997，土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測(cè)定 石墨爐原子吸收分光光度法[S].

[4]HJ 491—2009，土壤總鉻的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[5]中國(guó)環(huán)境總站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]