微波消解-ICP-AES法測定土壤中銅、鋅、鉻和鎳

李 晉，夏 杰， 陳 巧

(四川省南充市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 南充 637000)

1 引言

土壤是生命的搖籃，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，“三廢”排放量的日益增加，重金屬已成為對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的重要污染類型[1],受污染的土壤會經(jīng)過農(nóng)作物的富集，進入人或動物的食物鏈，最終對人類構(gòu)成極大的威脅。因此對土壤中重金屬的監(jiān)測刻不容緩。

土壤重金屬常用的檢測儀器有原子熒光、原子吸收光譜儀(火焰法和石墨法)、電感耦合等離子光譜、電感耦合等離子質(zhì)譜等[2～5]；其前處理技術(shù)主要有：濕法消解、干灰化法消解和微波消解。濕法消解用酸量大，消解時間長而且容易引入雜質(zhì)；干灰化法往往需采用不同溫度對樣品進行灰化，對各元素的影響不同；微波消解耗酸少，消解能力強用時短的特點。本文旨建立以微波消解前處理的方式，使用電感耦合等離子光譜法對土壤中Cu、Zn、 Cr 、Ni4種元素同時快速檢測的方法，為土壤重金屬監(jiān)測提供快捷方法。

2 材料與方法

2.1 試劑

土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GSS-2、GSS-9、GSS-27)購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。硝酸(優(yōu)級純)、鹽酸(優(yōu)級純)、購自川東化工。標(biāo)準(zhǔn)溶液：Cu(1.0000 g/L)、Cr(1.0000 g/L)、Zn(1.0000 g/L)、Ni(1.0000 g/L)并將逐級稀釋至標(biāo)準(zhǔn)使用溶液備用。

2.2 儀器及其工作條件及微波消解的操作條件

Avio200電感耦合等離子體光譜儀(ICP,美國，PerkinElmer),ETHOS E全自動微波消解儀(意大利，MileStone),用于土壤消解；Labtech電熱板。所用器皿均用硝酸溶液浸泡24 h,然后分別用自來水、蒸餾水、純水各清洗3次。

ICP-AES的工作條件 射頻功率1.3 Kw、等離子體流量：15 L/min、輔助氣流量 0.2 L/min、霧化流速：0.8 L/min、進樣速率：1.5 L/min

微波消解的操作條件如表1所示。

表1 微波消解工作條件

2.3 方法

準(zhǔn)確稱取0.25 g(精確至0.0001 g)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)于消解罐內(nèi)，在通風(fēng)櫥內(nèi)先加少量水潤濕底部，再加入8 mL王水(2 mL硝酸+6 mL鹽酸)，待反應(yīng)平靜后，按表1步驟，進行微波消解，待冷卻后取出，將消解液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯坩堝中，在電熱板上趕酸，溫度控制在140 ℃，蒸至呈粘稠狀取下冷卻，用1%HNO3多次洗滌全量轉(zhuǎn)移，定容至25 mL容量瓶，搖勻、靜置。使用ICP-AES對樣品檢測。

3 結(jié)果與討論

3.1 消解試劑的選擇

土壤消解試劑的選擇必須要考慮試劑的純度、試劑的種類和試劑的量3個因素。土壤監(jiān)測時應(yīng)選用高純的試劑，以減少土壤消解中引入污染。試驗所使用試劑均為優(yōu)級純，每組試驗都進行雙空白試驗以消除試劑引入的誤差。消解常用的試劑有硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸。氫氟酸,對設(shè)備有腐蝕作用，并對微量元素的檢測有一定干擾[6]，高氯酸雖具有強氧化性，但在高溫條件下與有機物及易被氧化的無機物接觸易發(fā)生爆炸；因此試驗前處理使用經(jīng)典的王水消解，酸的用量對測定有著重要影響，酸用量少，可能導(dǎo)致消解不完全，分析結(jié)果偏低，酸用量過大一方面趕酸時間長，令一方面浪費酸污染環(huán)境，筆者在實驗中摸索發(fā)現(xiàn)8 mL王水可以對0.25 g樣品消解完全。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制作

以Cu、Zn、 Cr 、Ni元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制不同梯度標(biāo)準(zhǔn)參比溶液，四種元素的標(biāo)準(zhǔn)參比溶液為0,0.1,0.2,0.5,1.0,2.0 mg/L,同時做雙空白試驗。對系列標(biāo)準(zhǔn)溶液測量，得到各元素不同濃度的響應(yīng)值后扣除空白，得到線性方程如表2所示。

表2 各元素校正后標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合方程

3.3 方法驗證

按照實驗方法對土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-2、GSS-9、GSS-27進行了6次平行測定，結(jié)果如表3所示。土壤測定均值均在標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4.6%。

4 結(jié)論

使用王水進行土壤微波消解，避免使用劇毒劇腐蝕的化學(xué)試劑，通過電感耦合等離子光譜對土壤中的Cu、Zn、 Cr 、Ni同時檢測，工作效率提高，通過驗證。表明該方法是土壤中重金屬快速檢測的一種有效方法。

表3 土壤國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定均值及相對標(biāo)準(zhǔn) (mg/kg)