兩種消解法對(duì)土壤中鎘測(cè)定分析

梅元妹

[摘 要]在土壤當(dāng)中，重金屬污染物是具有累計(jì)性、不可逆轉(zhuǎn)性和隱藏性，因此應(yīng)該采取一些積極的措施和控制的手段，使有限的土壤資源得到保護(hù)。在這樣的背景下，定期的對(duì)土壤中重金屬的含量和它的動(dòng)態(tài)變化開展檢測(cè)工作非常關(guān)鍵。在本文的研究當(dāng)中主要研究微波消解法和高溫密閉消解法這兩種消解法對(duì)土壤中鎘測(cè)定的分析。

[關(guān)鍵詞]微波消解法；高壓密閉消解法；土壤；鎘元素；測(cè)定

中圖分類號(hào)：TH262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）34-0073-02

鎘是一種重金屬元素，它是土壤中比較重要的無機(jī)污染物質(zhì)，隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，很多沒有經(jīng)過處理的含有重金屬成分的廢水、廢渣和廢氣會(huì)排入到我們所生活的環(huán)境當(dāng)中，從而使得土壤受到了不同程度的污染情況。對(duì)于這些重金屬元素來說，如果它存在超量的情況，那么不僅會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，同時(shí)也可以在食物鏈中對(duì)人和動(dòng)物的健康產(chǎn)生危害，甚至危及整個(gè)動(dòng)物的生命。

一、微波消解法

首先會(huì)使用當(dāng)前比較先進(jìn)的容量技術(shù)，也就是微波溶解技術(shù)，對(duì)樣品進(jìn)行前期的處理工作，同時(shí)通過原子吸收光譜法對(duì)土壤中鎘等含量進(jìn)行測(cè)定。

1、實(shí)驗(yàn)

在本次實(shí)驗(yàn)開展的過程中主要用到的試劑有硝酸、氫氟酸、高氯酸、磷酸二氫氨溶液、硝酸鑭和鎘標(biāo)準(zhǔn)貯備液。所要用到的儀器是微波消解儀、原子吸收分光光度計(jì)和自動(dòng)進(jìn)樣器。在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中首先要完成標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液的配制工作，在鎘的標(biāo)準(zhǔn)貯備液用硝酸來進(jìn)行逐級(jí)稀釋，使其成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的使用液。然后再使用自動(dòng)進(jìn)樣器將其配制成鎘標(biāo)準(zhǔn)系列的溶液。在試樣的過程當(dāng)中，首先會(huì)使用微波消解法來進(jìn)行試樣，稱取風(fēng)干的土樣0.5克左右放在這四氟乙烯消化罐當(dāng)中，在罐中加入九毫升的硝酸和四毫升氫氟酸，將這些溶液進(jìn)行搖勻，同時(shí)加蓋擰緊后放入微波消解儀當(dāng)中，按照消解的條件來進(jìn)行設(shè)置，在消解完畢之后再取出消解罐。之后進(jìn)行開關(guān)操作，把消解灌用水轉(zhuǎn)入到聚四氟乙烯燒杯當(dāng)中，加入0.5毫升的高氯酸放在電熱板上開始加熱工作，一直將其蒸干到呈現(xiàn)出濕鹽的狀態(tài)下再取下進(jìn)行冷處理[1]。然后再加入兩毫升的硝酸和八毫升的水來進(jìn)行加熱溶解工作，在加熱溶解冷卻之后加入0.25克的硝酸鑭，再用水將其定容至25毫升作為試劑空白。

在對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，主要是用石墨爐原子吸收光譜法來開展這部分工作，利用其對(duì)鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線系列的溶液進(jìn)行吸取，同時(shí)把這些溶液注入到石墨爐當(dāng)中，對(duì)它的吸光值進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)求出吸光值和濃度的關(guān)系，按照這樣的關(guān)系描繪出一個(gè)線性的回歸方程，然后分別對(duì)身上的溶液進(jìn)行吸取，開展吸光值的測(cè)量工作，并將其代入到回歸的方程當(dāng)中，求出所得到的試樣溶液中鎘的含量。石墨爐原子吸收分光光度計(jì)的測(cè)定條件為：波長(zhǎng)228.8納米，光譜通帶1.2納米，燈電流3.0毫安。干燥的溫度是110攝氏度，時(shí)間為10秒；灰化溫度為900攝氏度，時(shí)間為10秒；原子化溫度為1400攝氏度，時(shí)間為3秒；清除的溫度是2300攝氏度，時(shí)間為4秒。

為了更好地探究土壤中鎘測(cè)定的情況，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測(cè)定，所得到的結(jié)果是鎘的標(biāo)準(zhǔn)值為0.041±0.011mg/kg和0.044±0.014mg/kg，微波消解法測(cè)得的平均值是0.037mg/kg和0.046mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍當(dāng)中，由此可見，微波消解法所測(cè)定的鎘的準(zhǔn)確性比較高。

2、討論

對(duì)土壤中的金屬元素進(jìn)行測(cè)定，在傳統(tǒng)的樣品制備當(dāng)中，一般都是在常壓下開展加熱分解工作的。最常使用的方法是堿熔法和酸溶法。堿熔法本身要使用價(jià)格比較昂貴的鉑坩堝，在熔融的過程當(dāng)中所需要的溫度是比較高的，在950℃左右，在如此高的溫度之下，待測(cè)元素容易出現(xiàn)揮發(fā)的現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)損失的情況，因此一般都會(huì)使用酸溶法來進(jìn)行。在這種方法當(dāng)中會(huì)用強(qiáng)酸來進(jìn)行加熱，對(duì)土壤試樣進(jìn)行消解，一般來說會(huì)使用混合酸來進(jìn)行。這種方法在操作上是比較方便的，所使用的設(shè)備也比較簡(jiǎn)單，成本低，但是它所需要的消解時(shí)間比較長(zhǎng)，對(duì)酸的用量比較大，在酸中一些雜質(zhì)的影響下會(huì)導(dǎo)致污染現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于這種方式需要進(jìn)行敞開的消解，因此也容易出現(xiàn)交叉污染的情況。酸氣對(duì)于檢測(cè)的人員和環(huán)境都會(huì)存在著比較大的危害。

相比之下，消解法是一種比較嶄新和高效的樣品溶解技術(shù)，它會(huì)在密閉的容器當(dāng)中通過微波加熱的方式使得樣品在比較高的壓力和溫度的作用下，在強(qiáng)酸和氧化劑的幫助下進(jìn)行高效并且快速的消解。這種方式在對(duì)樣品進(jìn)行溶解上面所耗費(fèi)的時(shí)間是比較短的，對(duì)試劑的消耗量也比較少，基本上可以避免由于交叉污染所帶來的元素?fù)p失，確保了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。進(jìn)行一次的消解可以滿足多種金屬元素的測(cè)定工作，降低了勞動(dòng)的強(qiáng)度。

二、高壓密閉消解法

1、實(shí)驗(yàn)

在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所要用到的儀器和試劑有分裝式的消化罐、石墨爐原子吸收分光光度計(jì)、鎘標(biāo)準(zhǔn)貯備液（濃度為每升100毫克）和鎘標(biāo)準(zhǔn)混合使用液，（濃度為每升5微克），具體的獲得方式是用濃度為0.2%的硝酸溶液來對(duì)貯備液進(jìn)行逐級(jí)的稀釋。除此之外還應(yīng)該準(zhǔn)備磷酸氫二胺溶液、氯化銨溶液等。在實(shí)驗(yàn)過程中所使用的水為二次去離子水。

對(duì)石墨爐原子吸收分光光度計(jì)來說，在工作條件的設(shè)置上，波長(zhǎng)應(yīng)該為228.8納米，狹縫寬度為0.7納米；燈電流為四毫安，干燥條件設(shè)置為134℃，并且使其持續(xù)30秒鐘；灰化程度的溫度設(shè)置為500℃，持續(xù)時(shí)間為20秒；原子化的溫度設(shè)為1500℃，持續(xù)時(shí)間為五秒；清除的溫度設(shè)為2450℃，持續(xù)時(shí)間為3秒。

在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中首先會(huì)稱其自然風(fēng)干，經(jīng)過瑪瑙研缽粉碎得到的土壤樣品0.1克，將其放在聚四氟乙烯坩堝中，然后加入少量的水，對(duì)土壤進(jìn)行濕潤(rùn)，，然后再加入五毫升的硝酸。如果出現(xiàn)基質(zhì)含量比較多的情況，或者呈現(xiàn)出石灰性的土壤，就要另外加過量的硝酸，同時(shí)還會(huì)加入1.5毫升的高氯酸。把這些溶液遙搖勻之后放入不銹鋼的套管當(dāng)中，然后擰緊。將其放在160℃的烘烤箱中進(jìn)行四個(gè)小時(shí)的分解工作，在分解完成之后將其取出，再冷卻到室溫，之后再取出相應(yīng)的坩堝，用水對(duì)坩堝蓋的內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，然后再加入5毫升的情況，符合0.5毫升的硫酸，將其放在電熱板上在120℃的溫度條件下進(jìn)行加熱處理，等他趕過禮面只剩下2到3毫升的分解物溶液時(shí)，再把溫度升高到150℃，將其蒸發(fā)至冒出濃白煙之后再把它蒸干，最后用濃度為0.2%的硝酸來進(jìn)行定容，最好開展相關(guān)的測(cè)定工作，并進(jìn)行空白試驗(yàn)的開展。在標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制上，主要通過儀器的在線自動(dòng)稀釋配制而成。endprint

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)的測(cè)定條件為：波長(zhǎng)228.8納米，狹縫寬度0.7納米，燈電流3.0毫安。干燥的溫度是130攝氏度，時(shí)間為30秒；灰化溫度為500攝氏度，時(shí)間為20秒；原子化溫度為1500攝氏度，時(shí)間為5秒；清除的溫度是2450攝氏度，時(shí)間為3秒。

為了更好地探究土壤中鎘測(cè)定的情況，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測(cè)定，所得到的結(jié)果是鎘的標(biāo)準(zhǔn)值為0.13±0.05mg/k，高壓密閉消解法測(cè)得的平均值是0.09mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍當(dāng)中，由此可見，微波消解法所測(cè)定的鎘的準(zhǔn)確性同樣比較高。

2、討論

對(duì)土壤進(jìn)行消解，大多數(shù)情況下會(huì)使用硝酸—氟化氫—高氯酸或者硫酸—硝酸—氟化氫等體系來完成土壤的消解工作，在國家的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中規(guī)定了對(duì)土壤樣品開展測(cè)定時(shí)，要結(jié)合實(shí)際的元素來進(jìn)行消解體系的選擇。對(duì)于鎘這種元素來說，在這兩種燒結(jié)體系之間進(jìn)行測(cè)定所獲得的結(jié)果是沒有差異性的，因此，需要在高氯酸和硫酸的使用量上進(jìn)行合理的選擇和控制，對(duì)硫酸來說，它的用量應(yīng)該在0.5毫升左右是比較合理的[2]。在使用高氯酸來進(jìn)行消解的時(shí)候，在高溫的情況下，對(duì)于鎘的測(cè)定不產(chǎn)生影響，因此在進(jìn)行趕酸的時(shí)候可以適當(dāng)提高溫度，從而促進(jìn)效率的提升。如果說稱樣的量比較大，那么在消解的時(shí)候容易出現(xiàn)消解不完全的現(xiàn)象，使得元素不能夠完全的從晶格中進(jìn)行釋放，同時(shí)也不能夠以原子的形式被吸收，最終導(dǎo)致所測(cè)定出來的結(jié)果出現(xiàn)偏低的情況?？偟膩碚f，使用高壓密閉消解法雖然不像微波消解法一樣省時(shí)省力，但是和傳統(tǒng)的電熱板消解法相比，它在消解的過程中不需要有專人進(jìn)行看管，可以減少勞動(dòng)力的付出。因此，它是經(jīng)濟(jì)性和高效性都是比較明顯的一種處理方式，

三、結(jié)語

對(duì)土壤來說，它本來就是農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)資料，如果土壤出現(xiàn)了污染，那么在食物鏈的帶動(dòng)之下，容易使得這些有害的物質(zhì)在農(nóng)產(chǎn)品當(dāng)中不斷出現(xiàn)富集的現(xiàn)象，最終使得生物和人類都出現(xiàn)傷害，甚至出現(xiàn)生病死亡。對(duì)土壤來說，它一旦遭受到了污染，特別是一些重金屬的污染是很難把它進(jìn)行消除的。因此，對(duì)土壤中的重金屬開展相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作非常重要。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜秋俚，孫鐵珩，張見昕等.微波消解石墨爐原子吸收法測(cè)定土壤中的鉛和鎘[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2010，36（6）：28-30.

[2] 張琪，劉琳娟.高壓密閉消解-原子吸收光度法同時(shí)測(cè)定土壤中的銅、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻[J].化學(xué)分析計(jì)量，2007，16（5）：48-50.endprint