不同消解法測(cè)定土壤中鈹?shù)谋容^研究

黃慧敏，胡 芳，禹 穎,侯玉蘭

(長(zhǎng)沙市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖南 長(zhǎng)沙 410001)

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不同消解法測(cè)定土壤中鈹?shù)谋容^研究

黃慧敏，胡 芳，禹 穎,侯玉蘭

(長(zhǎng)沙市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖南 長(zhǎng)沙 410001)

采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸四酸消解法和王水水浴消解法消解土壤中的鈹，并且采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行分析。結(jié)果表明，兩種消解方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定都具有較高的準(zhǔn)確性和精密性。王水水浴消解法使用化學(xué)試劑少，操作簡(jiǎn)便，省去了使用劇毒、劇腐蝕性的試劑，對(duì)土壤中鈹?shù)臏y(cè)定具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

鈹；電熱板消解法；王水水浴法；比較；土壤

土壤是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，關(guān)系人民群眾身體健康，保護(hù)好土壤環(huán)境是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全的重要內(nèi)容。鈹及其化合物是危害人體的毒物，接觸鈹及其化合物會(huì)傷害人體皮膚，引起皮炎、潰瘍等各種皮膚疾病[1]。因此，對(duì)土壤中鈹?shù)臏y(cè)定具有十分重要的意義。土壤中鈹?shù)暮亢艿?，并且基體比較復(fù)雜，而準(zhǔn)確測(cè)定鈹?shù)暮?，消解是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。常見的土壤消解方法有微波消解法，電熱板消解法，電熔融、干式灰化法和王水水浴法等[2-3]。電熱板消解法具有可大批量處理樣品的優(yōu)點(diǎn)，在目前的土壤消解中得到廣泛的應(yīng)用。而王水水浴法具有用酸量少、消解溫度低、消解時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[4]。常見的土壤消解體系有硝酸-高氯酸，鹽酸-硝酸，鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸，鹽酸-硝酸-氫氟酸等[5-6]。本文采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸混合酸在電熱板上進(jìn)行消解，鹽酸-硝酸混合酸在水浴中加熱消解，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定兩種消解液中的鈹含量，并對(duì)其進(jìn)行比較，為土壤中鈹?shù)暮繙y(cè)定提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器及工作條件

ICP-6300 電感耦合等離子體光譜儀(美國(guó)賽默飛世爾有限公司)；石墨電熱板；電熱恒溫水浴鍋。

表1 ICP 6300光譜儀工作條件

1.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑

GBW07401(GSS-1)、GBW07406(GSS-6) 土壤成分分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；鹽酸(優(yōu)級(jí)純)；硝酸(優(yōu)級(jí)純)；氫氟酸(優(yōu)級(jí)純)；高氯酸(優(yōu)級(jí)純)；高純?nèi)ルx子水；高純氬氣(純度≥99.999%)。

1.3 樣品前處理

電熱板消解法：準(zhǔn)確稱取0.5000 g土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于聚四氟乙烯燒杯中，用少量純水潤(rùn)濕，加入10 mL鹽酸，10 mL硝酸，5 mL氫氟酸，3 mL高氯酸，搖勻，浸泡過(guò)夜。然后在石墨電熱板上于230 ℃加熱消解，至溶液呈透明澄清狀，取蓋，繼續(xù)加熱至高氯酸完全揮發(fā)，取下，冷卻，然后加入1 mL硝酸，用少量水沖洗燒杯內(nèi)壁，在電熱板上加熱溶解殘?jiān)?，取下冷卻，定容至50 mL，待測(cè)，同時(shí)做試劑空白。

王水水浴法：準(zhǔn)確稱取0.5000 g土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于50 mL具塞比色管中，用少量純水潤(rùn)濕，加入10 mL王水(鹽酸∶硝酸=3∶1)，在恒溫水浴鍋中沸水浴消解3 h，取出冷卻至室溫，用純水定容至刻度線，搖勻，同時(shí)做試劑空白。

1.4 樣品的測(cè)定

待等離子體穩(wěn)定后，由低到高依次分析標(biāo)準(zhǔn)溶液，確認(rèn)工作曲線后，將處理好的消解液，進(jìn)行定量測(cè)定，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算其中的鈹含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法分析譜線的選擇要綜合考慮元素的檢出限、線性范圍、光譜干擾以及共存離子的干擾等因素。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)儀器提供的波長(zhǎng)譜線，選擇234.8 nm和313.0 nm的波長(zhǎng)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于土壤的基體比較復(fù)雜，光譜干擾比較嚴(yán)重，且釩元素在313.0 nm處對(duì)鈹?shù)臏y(cè)定有明顯干擾，因此綜合考慮選擇234.8 nm的波長(zhǎng)進(jìn)行分析。

2.2 兩種消解方法的比較

電熱板消解法：電熱板消解法具有儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，可大批量處理樣品的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用比較廣泛；但同時(shí)在實(shí)驗(yàn)操作中要使用到具有強(qiáng)腐蝕性的氫氟酸和高氯酸，且實(shí)驗(yàn)采用敞口系統(tǒng)進(jìn)行操作，會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體[7]，危害操作人員的健康和周圍環(huán)境，并且整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程受操作者本身實(shí)驗(yàn)水平的影響。

王水水浴加熱法：此方法簡(jiǎn)單易行，省時(shí)、省力、效率高[8]，用酸量小，消解時(shí)間短，避免使用劇毒、劇腐蝕性的酸，且基體干擾小。

2.3 兩種消解方法的結(jié)果比較

對(duì)GSS-1和GSS-6兩種土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用電熱板消解法和王水水浴消解法進(jìn)行前處理，分析結(jié)果如表2所示。

表2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果 (mg/kg)

兩種消解方法對(duì)鈹?shù)南庑Ч急容^理想，結(jié)果都在標(biāo)準(zhǔn)值允許范圍內(nèi)。采用王水水浴消解結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于電熱板消解法，可見王水水浴消解的精密度較高，考慮到電熱板消解法是敞開系統(tǒng)，分析結(jié)果易受周圍環(huán)境的影響。

2.4 兩種消解方法的回收率比較

采用兩種消解方法對(duì)GSS-1和GSS-6兩種土壤標(biāo)樣以及實(shí)際土壤樣品中的鈹進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果分析見表3、表4、表5。

表3 GSS-1加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

表4 GSS-6加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

表5 實(shí)際土壤樣品加標(biāo)回收結(jié)果

兩種消解方法得到的加標(biāo)回收率都比較高，達(dá)到85%～95%，說(shuō)明電熱板四酸消解法和王水水浴加熱法均能取得較好的準(zhǔn)確性。

3 討論

電熱板消解法和王水水浴消解法均能使土壤中的鈹很好地溶出。而王水水浴消解，具有靈敏度高，精密度、準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)，省去了使用劇毒劇腐蝕性酸的步驟，因此，對(duì)土壤中鈹?shù)姆治鼍哂兄卮蟮膽?yīng)用價(jià)值，值得推廣。

[1]孫文舜，董旭輝.鈹?shù)耐寥辣尘爸笛芯縖J].環(huán)境科學(xué)研究，1991,4(6)：13-17.

[2]劉峰，秦樊鑫，胡繼偉，等.不同混合酸消解樣品對(duì)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定土壤中重金屬含量的影響[J].理化檢驗(yàn)，2011(47)：951-954.

[3]阮善菊，茆翠萍.土壤分析中金屬元素的消解方法[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2000，12(4):35-35.

[4]滑小贊，霍曉蘭，程濱，等.王水水浴消解法測(cè)定土壤中Cu、Zn、Pb、Ni的方法[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014,42(9)：960-962,970

[5]劉詩(shī)成，李巨峰，郭緒強(qiáng)，等.土壤中重金屬檢測(cè)樣品前處理技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2012,22(4):61-64.

[6]中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.土壤元素的近代分析方法(1版)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1992：64-69.

[7]Mustafa Tuzen. Determination of heavy metals in soil, mushroom and plant samples by atomic absorption spectrometry[J]. Microchemical Journal,2003,74(3):289-297.

[8]楊艷芳，劉鳳芝，蔡彥明.土壤樣品的王水回流消解重金屬測(cè)定方法的研究[J].監(jiān)測(cè)分析，2005(4)：44-45.

A Comparative Study on the Determination of Beryllium in Soils by Digestion with Different Acid Mixtures

HUANG Hui-min， HU Fang， YU Ying， HOU Yu-lan

(Changsha Environmental Monitoring Centre Station, Changsha Hunan 410001 ,China)

Two different acid mixtures HCl-HNO3-HF-HCLO4and aqua regia were tested for digestion of soil samples as well as their effects on the ICP-AES determination of contents of beryllium. It was found that high accuracy and precision of analytical results were obtained by either of the two digesting methods. The determination of beryllium in soils by digestion of aqua regia demonstrated important application value due to its limited use of chemical reagents without extremely poisonous and corrosive reagents.

Beryllium; ICP-AES; digesting methods; compare; soil

2017-03-21

黃慧敏(1987-)，女，漢族，河南省周口市人，研究生，碩士，中級(jí)工程師，主要從事水質(zhì)、大氣、土壤中金屬元素的分析等技術(shù)工作。

X83

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1673-9655(2017)05-0074-03