土壤重金屬消解方法的探究
——以銅、鉛、鎘為例

劉明龍 郝煒然

（江蘇省鹽城市建湖縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心 224100）

農(nóng)田土壤不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要載體，也是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。在無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測(cè)中，常會(huì)檢測(cè)到土壤中含有重金屬，但因土壤組分復(fù)雜，含有礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分和空氣等，故探究出一種可行的土壤重金屬消解方法顯得尤為重要。傳統(tǒng)的土壤重金屬消解方法有電熱板加熱消解法、干灰化法等，近年來(lái)，有許多新的消解儀器被陸續(xù)推向市場(chǎng)，如微波消解儀等。為選擇出較優(yōu)的土壤重金屬消解方法，筆者采用電熱板加熱消解法、微波消解法和干灰化法，對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)品GBW07408（GSS-8）進(jìn)行消解，測(cè)定土壤中銅、鉛、鎘3種重金屬元素含量，并依據(jù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方法對(duì)比。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀 器

供試儀器為原子吸收分光光度計(jì)（AA240FGTA 1 2 0型，由安捷倫科技有限公司生產(chǎn)）、電熱板（EG35A plus型，由美國(guó)萊伯泰科有限公司生產(chǎn)）、微波消解儀（MARS 6 CLASS型，由美國(guó)CEM公司生產(chǎn)）、馬弗爐（SRJX-4-13型，由上海錦屏儀器儀表有限公司生產(chǎn)）。

1.1.2 試 劑

供試試劑為硝酸（優(yōu)級(jí)純，500 mL/瓶，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、氫氟酸（優(yōu)級(jí)純，500 mL/瓶，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）、高氯酸（優(yōu)級(jí)純，500 mL/瓶，江蘇強(qiáng)盛化工有限公司）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純，500 mL/瓶，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、雙氧水（優(yōu)級(jí)純，500 mL/瓶，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）、磷酸二氫銨（優(yōu)級(jí)純，500 g/瓶，上海展云化工有限公司）、硝酸鎂（分析純，500 mL/瓶，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）、銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）、土壤標(biāo)準(zhǔn)品GBW 07408（GSS-8）（地球物理地球化學(xué)勘查研究所IGGE）、屈臣氏純凈水（4.5 L/瓶，廣州屈臣氏食品飲料有限公司）。

1.2 土壤重金屬消解方法

1.2.1 電熱板加熱消解法

準(zhǔn)確稱取0.500 0 g土壤標(biāo)準(zhǔn)品放入聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，用少量水潤(rùn)濕土樣，加入10 mL鹽酸搖勻加蓋過夜，次日放在電熱板上加熱，消解至3 mL左右，加入5 mL硝酸，再加熱至3 mL左右，加入5 mL高氟酸，搖蕩20 min后，再加入3 mL氫氯酸，加熱趕酸至無(wú)白煙，土樣變?yōu)榛野咨こ頎?，取下，冷卻后轉(zhuǎn)移至比色管內(nèi)，定容至50 mL，搖勻后沉降，取上清液測(cè)定。

1.2.2 微波消解法

準(zhǔn)確稱取0.500 0 g土壤標(biāo)準(zhǔn)品放入聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，加入5 mL硝酸、4 mL高氟酸和1 mL雙氧水，在微波消解儀中加熱消解。微波消解程序見表1。然后，于140 ℃趕酸2.5 h，冷卻定容至50 mL，搖勻后沉降，取上清液測(cè)定。

表1 微波消解程序

1.2.3 干灰化法

準(zhǔn)確稱取5.000 0 g土壤標(biāo)準(zhǔn)品，放入鉑坩堝中，置于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上慢慢升高溫度，小心加熱炭化樣品直至不冒煙為止，在炭化后的樣品中加入5 g硝酸鎂，混勻，放入馬弗爐中緩緩升溫到550 ℃左右灰化8 h（切忌加熱太快），冷卻后取出，用5 mL 5%硝酸溶解后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，以屈臣氏純凈水定容待測(cè)。每批樣品做2份空白。

1.3 樣品測(cè)定

利用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定土壤中的銅、鉛含量，測(cè)定儀器的工作條件見表2。

表2 火焰原子吸收分光光度法工作條件

利用石墨爐 原子吸收法測(cè)定土壤中的鎘含量，其工作條件為：波長(zhǎng)為228.8 nm；燈電流為3.0 A；通帶寬度為0.5 nm；扣背景方式為氘燈；積分方式為峰高；進(jìn)樣量為20μL；基體改進(jìn)劑為1.5%磷酸二氫銨和0.1%硝酸鎂混合溶液，進(jìn)樣時(shí)濕法加入5 μL；石墨爐升溫程序見表3。

表3 石墨爐原子吸收升溫程序

2 結(jié)果與分析

由表4可知，采用微波消解法消解土壤重金屬的效果較為理想，且測(cè)定結(jié)果較為準(zhǔn)確；采用電熱板加熱法測(cè)定土壤中鉛含量時(shí)，測(cè)定結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)值；采用干灰化法測(cè)定土壤中銅和鎘含量時(shí)，測(cè)定結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)值。

3 討 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用電熱板加熱消解法消解土壤重金屬，設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但消解酸用量大，造成污染環(huán)境的可能性較大，安全隱患較大；采用微波消解法消解土壤重金屬，樣品在密閉的容器中加熱消解，耗時(shí)少，用酸量少，加熱均勻，土壤樣品消解完全，既避免了樣品污染，也減少了元素?fù)p失，且測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性較好；采用干灰化法消解土壤重金屬，灰化溫度高達(dá)550 ℃，待測(cè)元素易揮發(fā)損失，且需使用價(jià)格昂貴的鉑坩堝。因此，較其他兩種土壤重金屬消解方法，微波消解法消解速度快，酸消耗量少，減少了廢酸、廢氣的排放，且密閉的消解環(huán)境既能避免待測(cè)元素的損失，又能有效避免外源性污染，適合于有機(jī)質(zhì)含量高、較難消解的土壤樣品，同時(shí)，該方法全程自動(dòng)化，無(wú)需人工干預(yù)，易得到較好的結(jié)果。

表4 采用3種不同消解方法測(cè)定3種重金屬元素含量的結(jié)果比較