關(guān)于表層土壤重金屬含量測定方法探討

賴正生

（中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院，福建 福州 351111）

1 表層土壤重金屬含量污染概述

在我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，很多重金屬元素由于廢渣、廢水的肆意排放，而向土壤當(dāng)中滲入，導(dǎo)致土壤中的重金屬含量超標(biāo)，影響了土壤的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，加劇土壤質(zhì)量的惡化。我國的土壤檢測部門需要對各區(qū)域的土壤重金屬情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，在受污染的表層土壤當(dāng)中往往有銅、鉛等大量有毒性的金屬元素。與這些重金屬污染的土壤進(jìn)行長期接觸會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人們的肝臟細(xì)胞和腦細(xì)胞，甚至有可能造成癌變，所以大力整治表層土壤的重金屬污染問題，采取合理的方式，有針對性的對土層土壤重金屬含量進(jìn)行測定，是非常重要的。

2 土壤樣品的采集與預(yù)處理

首先需要采集相關(guān)的土壤樣本。根據(jù)采樣的地方實(shí)際情況選擇如對角線布點(diǎn)法、梅花形布點(diǎn)、土壤棋盤式布點(diǎn)來進(jìn)行采樣。通過預(yù)處理相關(guān)的土壤樣本，讓土壤在風(fēng)干、室內(nèi)磨碎，通過尼龍篩進(jìn)行篩選，最后儲(chǔ)存，以備正常使用。

3 土壤樣品前處理方法

3.1 敞開式酸消解法

對土壤中重金屬進(jìn)行測定的過程中，使用的方法主要是敞開式酸消解法，它的特點(diǎn)是省時(shí)成本低、適合大批量樣品分析。具體的操作方法是稱取一定量的樣品在聚四氟乙烯坩堝中，用混合酸進(jìn)行消解，對常用的土壤混合酸消解體系當(dāng)中，主要有鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸組成的體系，主要目的在于讓土壤當(dāng)中的重金屬盡快溶解，但是對砷汞在酸處理高溫易揮發(fā)這類元素，就要用到王水水浴消解，其它重金屬元素只要對消解的溫度和時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的管理和控制，蒸發(fā)除盡氫氟酸，用一定濃度的酸溶液溶解提取。然后冷卻、轉(zhuǎn)移、定容、澄清、稀釋待上機(jī)操作。

3.2 高壓釜密閉消解法

這種方法主要是通過水將土壤樣品潤濕，并且加入一定量的混合酸，搖勻之后將其放入到聚四氟乙烯坩堝當(dāng)中，嚴(yán)格密封。在耐壓的不銹鋼套管當(dāng)中進(jìn)行加熱，加熱溫度一般不超過180℃進(jìn)行消解，這種方法不會(huì)損失大量的易揮發(fā)組分，用酸量少，土壤樣品完全消解，空白值較低，對農(nóng)作物樣品消解很適用。

3.3 微波消解法

微波消解法主要是因?yàn)槲⒉ㄏ饩哂休^高的熱效率，通過微波可以讓土質(zhì)和混合酸之間進(jìn)行充分的混勻和攪拌，消解速度比較快。微波消解法的特點(diǎn)操作簡單、節(jié)省時(shí)間、環(huán)保、酸用量少。首先稱取定量的干燥土樣，加入一定的稀硝酸和氫氟酸，并且進(jìn)行充分的混合，把裝有樣品的消解管在高壓消解罐當(dāng)中放入，并且將罐蓋擰上，通過微波消解的方式進(jìn)行操作，完成消解之后將消解管取出，在溫度智能控制電加熱器上放置，將溫度控制在140℃，將酸凈干。接著移出管內(nèi)的溶液，轉(zhuǎn)移到50毫升的容量瓶當(dāng)中，測定分析消解后的土樣，這種微波消解法是非常實(shí)用的一種方法。

3.4 堿熔消解法

堿溶消解法主要指的是通過堿性物質(zhì)和土壤進(jìn)行混合，在高溫的條件下熔融。特別對全國有些地區(qū)一般酸難消解完全的樣品，就需要用些類方法，但是因?yàn)樵诟邷貤l件操作，如何做到安全操作是一大因素，操作上比敞開式酸消解法麻煩，效率比較低，而且會(huì)消耗大量的試劑，可能會(huì)出現(xiàn)一定的污染物質(zhì)和大量的可溶性鹽，對后續(xù)的測定會(huì)帶來一定的影響，特別是在光譜法和質(zhì)譜法測定過程中。

4 表層土壤重金屬含量的測定

4.1 原子吸收光譜測定法

原子吸收測定成本低，上機(jī)易操作，前處理有些元素相對比較麻煩。原子吸收光譜法主要測定單種元素，無法同時(shí)對土壤中的多種元素進(jìn)行測定，對其它元素測定需更換所測元素的輻射燈，重新調(diào)整條件進(jìn)行測定。

火焰原子吸收檢出比較高，只能對污染重的元素或含量比較高的元素進(jìn)行測定，有的元素還要通過萃取富集才能檢測，測定元素的范圍窄，比較適合測含量高的鉻、銅、鋅。污染輕的重金屬含量低則需要石墨爐原子吸收來測定，比如鎘、鉛等元素。

4.2 原子熒光法

原子熒光法與原子吸收法不同在用氬氣做載體氣和屏蔽氣，必須加入硼氫化鉀、氯化亞錫還原劑產(chǎn)生氣體，加熱或點(diǎn)燃?xì)怏w來測定，原子熒光也能做到多個(gè)元素測量。在原子熒光計(jì)上測的樣品前處理相對簡單，很多元素在王水水浴中就能溶解出。原子熒光法測定的元素檢出限比較低，準(zhǔn)確度，精密度都能達(dá)到要求。

4.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

該方法主要是通過電感耦合等離子體作為發(fā)射的主要光源，它具有蒸發(fā)—原子（離子）化—激化—電離性能的特性。這種方法前處理同原子吸收相類似，測定穩(wěn)定性好，樣品組成影響小，自吸現(xiàn)象小，動(dòng)態(tài)線性范圍寬達(dá)5—6個(gè)數(shù)量級，可同時(shí)測定高、中、低含量及痕量組分，并且能做多個(gè)元素同時(shí)測定，比原子吸收法優(yōu)越。此方法在現(xiàn)階段測試樣品相當(dāng)部份取代原子吸收法測定?；w效應(yīng)干擾在測定元素中匹配基體，不用產(chǎn)生基體效應(yīng)的試劑，化學(xué)前處理中預(yù)處理能使背景增加的元素，還有采用內(nèi)標(biāo)法消除干擾。

4.4 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

該方法根據(jù)帶電粒子在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測物質(zhì)組成。此方法特點(diǎn)能多元素分析，檢出限低，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，精密度和準(zhǔn)確度高，動(dòng)態(tài)線性動(dòng)態(tài)線性范圍寬達(dá)9個(gè)數(shù)量級，偏適用低微至痕量的元素分析。樣品介質(zhì)以及等離子體高溫引起的化學(xué)反應(yīng)的多樣化，經(jīng)常使分子離子的強(qiáng)度過高干擾測量。此方法需引用內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正及樣品溶液稀釋來消除干擾。

5 結(jié)語

現(xiàn)在對土壤的調(diào)查，不僅僅對土壤重金屬含量總量的測定，還要對土壤中重金屬元屬的價(jià)態(tài)及重金屬存在形式、數(shù)量比例、遷移能力及循環(huán)方式進(jìn)行更深入的研究。大部份方法對土壤重金屬總量測定都能適用，但對離子價(jià)態(tài)分析及重金屬存在的形態(tài)則需要光譜法和質(zhì)譜法的分析?？傊游辗氨壬☉?yīng)用下降，原子熒光法則是它測定元素的特殊性的應(yīng)用廣泛，光譜法及質(zhì)譜法已經(jīng)成為測定無機(jī)元素尤其是重金屬元素的生力軍。