土壤不同消解體系對重金屬測定的對比研究

李曾奎 游春萍

【摘 要】在使用國家標準對土壤樣品進行濕法消解過程中，通過改變所加入的酸的體系完成樣品的預處理，然后使用原子吸收分光光度計測定其中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr的含量。檢測結果表明，通過改變國標中所加入的酸的體系，具有消解完全、節省時間和結果準確等優點。

【關鍵詞】土壤消解；加酸順序；加酸時間；加酸量

【中圖分類號】X53 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）01-0109-03

由于土壤的成分以及結構比較復雜，測定土壤中的重金屬含量必須對土壤進行消解，常規的消解方法有濕法消解、高壓消解、微波消解及干灰化法4種。這些方法各有優缺點，文獻[1]～[4]使用的是濕法消解對樣品進行前處理，主要用于測定土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr等重金屬元素的含量，原子吸收分光光度法測試消解液中的金屬元素。本文就國標方法采用的濕法消解土壤的過程中酸加入的順序、時間以及加入的量，提出個人的看法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

TAS-990型原子吸收分光光度計（北京普析通用，配GF-990石墨爐電源）；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr空心陰極燈；可調式電熱板；聚四氟乙烯坩堝等。

試驗用水均為去離子水；試驗用酸均為優級純：鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸。

GBW07405（GSS-5）黃紅壤土壤樣由地球物理地球化學勘查研究所提供；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr標準溶液（500 mg/L）由國家標準物質中心提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 國標方法消解（方法一）

稱取土壤樣品0.4～0.6 g（精確至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩鍋內，加水潤濕后加鹽酸10 mL，于通風櫥內的電熱板上低溫加熱，待蒸至3 mL左右時，取下稍冷，然后加入5 mL硝酸、5 mL氫氟酸、3 mL高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h左右，開蓋除硅。當加熱至冒厚白煙時，加蓋加熱至黑色有機碳化物分解消失，再開蓋驅趕白煙至樣品呈粘稠狀，取下稍冷，用去離子水沖洗坩堝并并加入1 mL硝酸溫熱溶解殘渣，移入50 mL容量瓶中，定容待測。每批土壤樣品做1份全程序空白。

1.2.2 改變加酸順序消解（方法二）

稱取土壤樣品0.4～0.6 g（精確至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩鍋內，加水潤濕后加王水（鹽酸和硝酸按照3∶1的比例配制）10 mL，于通風櫥內的電熱板上低溫加熱，待蒸至3 mL左右時，取下稍冷，加入5 mL氫氟酸，于電熱板上中溫加熱并經常晃動坩堝除硅，0.5 h后，加3 mL高氯酸，加蓋加熱至黑色有機碳化物分解消失，再開蓋驅趕白煙至樣品呈黏稠狀，取下稍冷，用去離子水沖洗坩堝并并加入1 mL硝酸溫熱溶解殘渣，移入50 mL容量瓶中，定容待測。每批土壤樣品做1份全程序空白。

1.3 樣品測定

消解液用原子吸收分光光度計直接火焰法測定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，對于含量較低的鎘，使用石墨爐法測定其含量。原子吸收光度儀的工作條件見表1、表2。

2 結果與討論

2.1 不同消解方法消解效果的比較

分別用方法1、方法2對GSS-5土壤標樣進行消解，然后用火焰原子吸收分光光度法測定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，石墨爐法測定其中的Cd。測定結果見表3。

由表3可以看出，相對于方法一，方法二的加酸體系消解對樣品測定結果同樣有較好的準確度和精密度。

2.2 不同消解方法消解所需時間的比較

分別用方法1、方法2對GSS-5土壤標樣進行消解，分別統計每次加酸消解及其相關步驟所需要時間。結果見表4、表5。

由表4和表5可以看出，使用方法二所需要的時間比方法一所需要的時間少1.5 h，并且操作簡便，在一定程度上縮短了土壤樣品的消解時間，使得工作效率有所提高。

2.3 不同消解方法所消耗酸的比較

分別用方法一、方法二對GSS-5土壤標樣進行消解，分別統計每次加酸消解所消耗的量。結果見表6。

由表6可以看出，兩種不同加酸消解體系中，方法一所消耗的氫氟酸、高氯酸與方法二所消耗的量一樣，方法二所消耗的鹽酸、硝酸均比方法一少了2.5 mL，在一定程度上減少了消解產生的酸霧對操作者和環境帶來危害。

3 結論

首先加王水，初步破壞土壤中的有機物質成分，如果土壤中有機質較多，高氯酸的加入會引起爆炸；其次加氫氟酸，破壞氧化硅的晶格結構，將晶格里面的待測元素釋放出來；最后加高氯酸，破壞土壤中的有機物質成分，使原本富集于動植物體內后形成的土壤腐殖質中的重金屬元素析出[5]。由以上對比實驗可知，使用濕法消解來對土壤樣品進行預處理時，使用國標方法更改后的加酸體系（王水—氫氟酸—高氯酸）相比國標方法的加酸體系（鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸），同樣具有消解徹底，重復性好的優點，并且操作簡便，消解過程有所簡化，縮短消解的時間，做到高效、徹底、安全的消解，是較為理想的消解方法，適于推廣使用，具有一定的參考意義。

參 考 文 獻

[1]GB/T 17138—1997，土壤質量 銅、鋅的測定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[2]GB/T 17139—1997，土壤質量 鎳的測定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[3]GB/T 17141—1997，土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法[S].

[4]HJ 491—2009，土壤總鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[5]中國環境總站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中國環境科學出版社，1992.

[責任編輯：陳澤琦]