土壤重金屬分析前處理方法比較

[摘 要] 土壤重金屬的污染對植物、土壤生物甚至是人類都造成了重大危害。因此，本文采用7mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4體系，分別對微波消解法、電熱板消解法、高壓罐消解法3種方法進行比較。

[關鍵詞] 土壤重金屬；前處理；微波消解法；電熱板消解法；高壓罐消解法

[中圖分類號] X833 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）12-72-2

由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統稱為土壤重金屬污染。從目前的情況看，礦產資源的大量開發生產，工業產業的迅速發展，各種各樣化學產品的使用等使土壤重金屬的污染越來越嚴重。高利娟等[1]采用微波消解法測定并討論了土壤樣品中重金屬的消解方法。Hsieh[2]通過使用微波消解的方法測定出污泥中金屬離子，發現微波消解不會對金屬的濃度有影響。Esen等[3-5]用硝酸、鹽酸、氫氟酸的混合消解液，通過微波消解法測定海底沉積物，發現效果相對較好。前人利用微波消解法解決了測定土壤重金屬離子的問題，但并沒有比較出哪種消解方法更簡便、快速、準確。因此，本文通過比較微波消解法、電熱板消解法、高壓罐消解法，來篩選出消解土壤重金屬的最適方法。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

國家標準土樣GSS-8。

1.2 儀器與試劑

原子吸收分光光度計，AA6300；微波消解儀，XH-800c電腦三溫壓雙控微波消解儀；全自動石墨消解儀，SH230n。國家土壤成分分標準物質GBW07408（GSS-8）。所用試劑均為分析純和優級純，試驗用水經Milli-Q Advantage A10處理。

2 試驗方案

2.1 微波消解法

準確稱取國家標準物質GSS-8土樣0.200 g在消解罐中，用少量水潤濕，并加入7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系所對應的溶液，混合均勻，加蓋擰緊，靜置過夜之后上機消解，消解完成后，使消解罐溫度降至80 ℃以下之后，取出消解罐放在通風櫥內緩慢泄壓放氣，罐內氣體放完之后，打開消解罐蓋，用慢速定量濾紙將消解后溶液過濾，然后用超純水定容至50 mL容量瓶內取5 mL溶液上機測定。整個消解過程大約2 h，樣品做3組平行試驗，同時做加標和試劑空白。

2.2 高壓罐消解法

準確稱取土壤樣品0.500 g，于高壓消解罐內膽中，加7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系溶液，然后加蓋密封，置于電熱恒溫干燥箱中，保持180 ℃平衡3 h，待冷卻之后，取出內罐并置于電熱板上趕酸，待酸趕盡后，轉移至50 mL容量瓶中，用1%稀硝酸定容待測。每批土壤樣品做2組全程空白。

2.3 電熱板消解法

準確稱取風干的土壤樣品0.200 g于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用少量水潤濕后，加入7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系，慢慢搖動坩堝，使得樣品與酸溶液充分混勻，5 min后放在溫度已經達到180 ℃的可控溫電熱板上。當加熱至內容物呈黏稠狀態時，將坩堝取下，緩慢加入適當蒸餾水，最終將殘留的酸趕凈，直至試液為1～2 mL。將消解好的樣品定容至50 mL，搖勻，靜置過夜后即可上機測定。

對GSS-8土壤標準樣品（國家環保總局標樣研究所），采用電熱板消解、高壓罐消解法、微波消解3種消解方法進行消解。

3 結果與分析

由表1～3可知，微波消解法的回收率范圍在100%～108%，相對標準偏差RSD范圍為0.3%～5.1%，其中處于2.5%以內的分別是Cu、Pb、Zn、Cr，這四種元素的精密度相對較高。由以上分析可知，As、Cd這兩種元素還需要在微波消解過程中對溫度、消解時間進行調整。高壓罐消解法的回收率范圍在92%～109%，相對標準偏差RSD范圍為0.6%～5.9%，其中處于2.5%以內的是Cu，其中Cd的相對標準偏差達到5.9%，相對較高，需要在試驗過程中進行調整。電熱板消解法的回收率范圍在94%～108%，相對標準偏差RSD范圍為1.1%～5.1%，其中處于2.5%以內的是As和Pb，此方法的相對標準偏差整體看相對較高，精密度相對較低。

可以得出，整體上微波消解法中As、Cu、Pb、Cr和Cd這五種元素的相對標準偏差是這三種方法最低、精密度最高的，而測定Cr元素相對標準偏差最低的是高壓罐消解法。對于高壓罐消解法，GSS-8土樣能夠較準確地測定的元素只有Cu。對于電熱板消解法，GSS-8土樣能夠較準確地測定的元素為As和Pb。

4 結論

從回收率及相對標準偏差可以看出，微波消解法測定As、Cu、Pb、Zn和Cr元素的回收率為96%～105%，結果均值標準值置信區間內，回收率高；測定結果相對標準偏差較小，基本在1%左右，精密度較高。所以，微波消解法測定土壤重金屬準確、便捷、快速，而電熱板法和高壓罐消解法相對繁瑣。

受測試儀器不足（缺乏全自動石墨消解儀）和操作不夠熟練等因素的影響，該試驗條件下，元素Cd的消解、測定結果不很理想，有待進一步探索Cd元素的消解及測定方法。

參考文獻

[1]高利娟，劉善江，孫欽平，等.土壤樣品重金屬統一消解法的探討[J].安徽農業科學，2010（36）：20693-20695.

[2]Hsieh CH，Lo SL，Chiueh PT，et al. Microwave enhanced stabilizationof heavy metal sludge[J]. Journal of Hazardous Materials，2007（B139）：160-166.

[3]Esen C，Balci A. Application of microwave-assisted digestion to traceheavy metal determination in sea sediment sample[J]. Hacettepe Journal ofBiology and Chemistry，2008（2）：123-128.

[4]馬劍麗，倪群英.微波消解-火焰原子吸收光譜法測定土壤中銅鋅鉛鎳錳[J].廣州化工，2006（4）：61-62.

[5]王京文，徐文，周航，等.土壤樣品中重金屬消解方法的探討[J].浙江農業科學，2007（2）：223-225.