土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理技術(shù)現(xiàn)狀

曹旭

摘 要：土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理是最為常見的化學(xué)分析操作技術(shù)，其也是目前國(guó)內(nèi)分析技術(shù)中相對(duì)薄弱的一項(xiàng)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化技術(shù)水平的不斷提高，分析工作大多以儀器分析為主。本文主要對(duì)幾種常用前處理技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：土壤中；重金屬檢測(cè)；樣品前處理技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.081

在樣品化學(xué)分析技術(shù)中，導(dǎo)致分析產(chǎn)生最大誤差的是樣品前處理，因?yàn)閮x器本身產(chǎn)品誤差的可能性相對(duì)較小。不同前處理技術(shù)在對(duì)同一樣品進(jìn)行操作時(shí)，所獲取的最終結(jié)果也會(huì)有一定區(qū)別。所以，在樣品前處理技術(shù)中提出一個(gè)更加快速、簡(jiǎn)單的操作方法是當(dāng)務(wù)之急。

1 濕法消解

濕法消解是將氧化性強(qiáng)酸加入到樣品中，通過對(duì)有機(jī)物的加熱破壞，達(dá)到待測(cè)無機(jī)成分的釋放，最終形成穩(wěn)定的無機(jī)化合物用于實(shí)際分析。濕法消解是目前較為簡(jiǎn)單的一種操作技術(shù)，故被廣泛用于土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理。

1.1 濕法消解的試劑選擇

在實(shí)際操作中，濕法消解主要使用幾種試劑，第一是鹽酸；第二是硝酸；第三是高氯酸；第四是氫氟酸。首先，鹽酸是一種效果較強(qiáng)的試劑，其在高溫高壓下的多種物質(zhì)，如硫酸鹽和硅酸鹽等都能和鹽酸形成可溶的鹽酸鹽。其次，硝酸是一種強(qiáng)氧化劑，實(shí)驗(yàn)室通常對(duì)其應(yīng)用重金屬元素的釋放樣品中，并形成可溶性的硝酸鹽。再次是高氯酸，其也具有很強(qiáng)的氧化性，不僅能形成金屬反應(yīng)，還能對(duì)有機(jī)物進(jìn)行消解，但需要注意的是高氯酸在熱濃條件下，很容易與氧化過的無機(jī)物產(chǎn)生爆炸。最后是氫氟酸，其是一種有效溶劑，能對(duì)硅基物料進(jìn)行有效溶解，并將其轉(zhuǎn)化為能揮發(fā)的SiF，之后需要對(duì)相關(guān)元素加以檢測(cè)。

1.2 濕法消解技術(shù)現(xiàn)狀

總的來說，濕法消解是一種操作簡(jiǎn)單的技術(shù)，幾乎所有實(shí)驗(yàn)室都能通過其進(jìn)行樣品前處理，但其中還是存在一些需要優(yōu)化的問題。第一，濕法消解主要是一種氧化法應(yīng)，其在過程中需要消耗大量時(shí)間，通常需要五到十小時(shí)左右，主要根據(jù)檢測(cè)樣品的成分來決定。濕法消解所常用的四種酸實(shí)際都屬于相對(duì)危險(xiǎn)的物質(zhì)，其中的高氯酸更有可能產(chǎn)生爆炸的可能，氫氟酸的缺陷在于會(huì)腐蝕玻璃，如果操作不當(dāng)會(huì)對(duì)儀器造成損害。電熱板加熱消解，石墨消解儀加熱時(shí)間在十個(gè)小時(shí)左右，時(shí)間長(zhǎng)，消解不徹底，消解后的溶液常有殘?jiān)?，用儀器進(jìn)行分析測(cè)試時(shí)容易堵塞進(jìn)樣的毛細(xì)管，全自動(dòng)石墨消解，自動(dòng)設(shè)定升降溫，加酸，定容，搖勻等程序，消解時(shí)間在五六個(gè)小時(shí)，時(shí)間短，消解也徹底，消解后的溶液澄清明亮，解放了人力，適合批量樣品的消解，一批最多可消解60個(gè)樣品。

2 干灰化法消解

2.1 干灰化法消解的原理

高溫灼燒是干灰化法的主要方式，以利于分解氧化有機(jī)物，再測(cè)定所剩下的無機(jī)物。在利用干灰化法進(jìn)行樣品前處理時(shí)，溫度需要及時(shí)調(diào)整，其能對(duì)不同元素產(chǎn)生影響。為了提升干灰化法的灰化時(shí)間，實(shí)驗(yàn)中通常會(huì)加入一些試劑，第一是HNO3；第二是Mg（NO3）2等灰助劑，由于加入試劑的不同對(duì)元素產(chǎn)生的作用也會(huì)有相應(yīng)的區(qū)別。

2.2 干灰化法的現(xiàn)狀

干灰化法是通過高溫氧化樣品中的有機(jī)質(zhì)，其操作方法容易，需要使用的試劑也較小，不會(huì)形成太大的樣品污染。同時(shí)，干灰化法要實(shí)現(xiàn)分析樣品準(zhǔn)確度的提高，還可以通過稱樣量的增加來實(shí)現(xiàn)。但是干灰化法也有需要優(yōu)化的問題，通常，灰化需要持續(xù)六小時(shí)以上，如果最終灰化效果不理想還可能需要及時(shí)進(jìn)行降溫，然后將混酸加入繼續(xù)灰化。

3 微波消解

3.1 微波消解的操作原理

根據(jù)各自應(yīng)用方法的情況來看，微波消解操作技術(shù)在實(shí)踐操作中具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，消解能力強(qiáng)；第二，樣品污染少；第三，分析結(jié)果準(zhǔn)確，也是其擁有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從而是土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理的一種常用方法。微波消解技術(shù)和傳統(tǒng)加熱有一定的區(qū)別，其是屬于內(nèi)加熱，通過微波能達(dá)到快速的深層加熱，微波的變交磁場(chǎng)會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生并極化介質(zhì)分子，高頻磁場(chǎng)促使極性分子交替進(jìn)行排列，最終分子高速震蕩。同時(shí)，震蕩因?yàn)榉肿拥姆肿娱g和熱運(yùn)動(dòng)受到影響，以此獲取很高的能量。這種相互作用導(dǎo)致樣品表面層產(chǎn)生破裂，形成酸反應(yīng)和新的表面層，以達(dá)到快速溶解樣品的效果。

3.2 微波消解技術(shù)的現(xiàn)狀

在先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛的情況下，微波消解技術(shù)的合理應(yīng)用，是提高其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要途徑。當(dāng)前，通過其實(shí)踐操作，可以總結(jié)出如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，第一是，快速加熱且具有高溫，并具有很強(qiáng)的消解功能，使樣品溶解時(shí)間有效縮短。同時(shí)，微波的加熱是直接實(shí)施到樣品，能使高溫高壓在罐內(nèi)快速形成，要對(duì)樣品進(jìn)行消解只需要十分鐘左右即可完成，比干灰化法和濕法消解都效率很多。第二是，所需耗費(fèi)的酸較少，空白值低。通常情況下，微波消解所需要的酸溶劑只需10ml就能完成一個(gè)樣品，不僅降低試劑的使用率，還能降低由于試劑所形成的干擾，并有效減小空白值。第三是，樣品揮發(fā)得到有效控制，濕法消解加熱是通過電熱板，其缺點(diǎn)是揮發(fā)性極易損失，而微波消解是在密封的罐內(nèi)進(jìn)行，在消解過程中不會(huì)出現(xiàn)樣品的揮發(fā)，并能使結(jié)果準(zhǔn)確性有效提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理技術(shù)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其能對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響。要達(dá)到統(tǒng)一重金屬樣品前處理技術(shù)還需要大量分析人員們進(jìn)一步探索和研究，將幾種方法的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合，并有效避免其存在的弊端，以提出一種高效、簡(jiǎn)單且不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生污染的處理方法。

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