兩種消解法對土壤中鎘測定分析

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，定期的對土壤中重金屬的含量和它的動態(tài)變化開展檢測工作非常關(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土壤中鎘測定的分析。

[關(guān)鍵詞]微波消解法；高壓密閉消解法；土壤；鎘元素；測定

中圖分類號：TH262 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，那么不僅會對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生影響，同時(shí)也可以在食物鏈中對人和動物的健康產(chǎn)生危害，甚至危及整個動物的生命。

一、微波消解法

首先會使用當(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土壤中鎘等含量進(jìn)行測定。

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)行逐級稀釋，使其成為一個標(biāo)準(zhǔn)的使用液。然后再使用自動進(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。

在對樣品進(jìn)行測定的時(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，對它的吸光值進(jìn)行測定，同時(shí)求出吸光值和濃度的關(guān)系，按照這樣的關(guān)系描繪出一個線性的回歸方程，然后分別對身上的溶液進(jìn)行吸取，開展吸光值的測量工作，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)的測定條件為：波長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定的情況，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測定，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，微波消解法所測定的鎘的準(zhǔn)確性比較高。

2、討論

對土壤中的金屬元素進(jìn)行測定，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，因此一般都會使用酸溶法來進(jìn)行。在這種方法當(dāng)中會用強(qiáng)酸來進(jìn)行加熱，對土壤試樣進(jìn)行消解，一般來說會使用混合酸來進(jìn)行。這種方法在操作上是比較方便的，所使用的設(shè)備也比較簡單，成本低，但是它所需要的消解時(shí)間比較長，對酸的用量比較大，在酸中一些雜質(zhì)的影響下會導(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。酸氣對于檢測的人員和環(huán)境都會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。這種方式在對樣品進(jìn)行溶解上面所耗費(fèi)的時(shí)間是比較短的，對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定工作，降低了勞動的強(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%的硝酸溶液來對貯備液進(jìn)行逐級的稀釋。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，對土壤進(jìn)行濕潤，，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稀釋配制而成。endprint

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)的測定條件為：波長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定的情況，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測定，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，微波消解法所測定的鎘的準(zhǔn)確性同樣比較高。

2、討論

對土壤進(jìn)行消解，大多數(shù)情況下會使用硝酸—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)定了對土壤樣品開展測定時(shí)，要結(jié)合實(shí)際的元素來進(jìn)行消解體系的選擇。對于鎘這種元素來說，在這兩種燒結(jié)體系之間進(jìn)行測定所獲得的結(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，對于鎘的測定不產(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)致所測定出來的結(jié)果出現(xiàn)偏低的情況。總的來說，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，對土壤中的重金屬開展相關(guān)的監(jiān)測工作非常重要。

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