土壤重金屬不同儀器前處理的分析對比

龐欣欣，吳丹亞，張佳麗，陳玲瑜，潘　潔，陳　芹，席杰君

(1.寧波市種植業管理總站，浙江 寧波　315000； 2.寧波市農業監測中心，浙江 寧波　315012)

隨著工業的發展，農用化學物質種類、數量的增加，土壤重金屬污染日益嚴重，污染程度在加劇，污染面積逐年擴大。土壤一旦遭受重金屬污染就很難恢復，而土壤環境的質量直接影響了農產品的質量，因此土壤重金屬污染問題對土壤的檢測也越來越受重視，分析土壤中的重金屬元素對于現狀無公害農產品基地的發展有著重要的意義[1-2]。

要了解到土壤重金屬的污染情況，必須做好土壤重金屬檢測工作。測定土壤中的重金屬元素，正確選擇樣品前處理方法是準確測定土壤重金屬元素的關鍵[3-4]。濕法消解法時采用單一酸或混合酸對樣品進行消解，不同酸的作用效果不同，鹽酸主要用于有機物的分解，使土壤中的金屬元素和非金屬元素游離出來，需估計到一些易揮發金屬氯化物潛在揮發損失。硝酸為一種強氧化劑，分解各種金屬、合金及消解有機物質，但必須注意鈍化問題，需和其他酸混合使用。高氯酸是已知的最強的無機酸之一，熱的濃高氯酸是強氧化劑和脫水劑它將和有機物化合物發生強烈(爆炸)反應，常使用它來驅趕鹽酸、硝酸和氫氟酸，在用高氯酸分解樣品中，可能會有10%左右的Cr以CrOCL3的形式揮發掉。氫氟酸是唯一能分解以硅為基質的樣品的無機酸，適合于各類地質樣品、礦物質、水系沉積物、土壤、石英巖等的消解。本文采用石墨消解法和微波消解法對標準土壤物質進行消解后分析對比。

1　材料與方法

1.1　儀器與試劑

儀器有熱電ICE3500型原子吸收光譜儀；全自動石墨消解儀；微波消解儀安東帕3000。試劑有鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸，均為國藥優級純。標準物質GSS-403和GSF-3為中國環境土壤標準物質。標準溶液為國家標準物質中心，鉻(Cr)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鎳(Ni)等單標準溶液，其質量濃度為1 000 μg·mL-1。

1.2　方法

1.2.1石墨消解法

準確稱取0.200 0 g試樣于50 mL聚四氟乙烯的石墨消解罐中，置于全自動石墨消解儀上，分步驟運行消解程序。消解程序第1步：于通風櫥內加入10 mL鹽酸(10 mL硝酸)，加蓋于溫度130 ℃加熱1.5～3 h，使樣品初步分解，待蒸發至約剩3～4 mL，取下稍冷。第2步：加入6 mL硝酸、5 mL氫氟酸、1 mL高氯酸酸，加蓋于170 ℃加熱1 h左右，取下稍冷。第3步：溫度150 ℃，加熱除硅，當加熱至冒濃厚高氯酸白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物分解，待坩堝壁上黑色有機物消失，剩余3～4 mL，取下稍冷；若還有黑色物質，再補加1次3 mL硝酸、2 mL氫氟酸、0.5 mL高氯酸。第4步：開蓋于130 ℃，驅趕白煙并蒸發至內容物呈粘稠狀，取下稍冷。第5步：加入1 mL硝酸(1%)、2 mL純水余溫加熱溶解，定容25 mL。同時做試劑空白。

1.2.2微波消解法

準確稱取標準土壤樣品0.200 0 g于聚四氟乙烯的微波消解罐中，分別加入6 mL硝酸、2 mL氫氟酸、1 mL高氯酸置于微波趕酸板中130 ℃預消解30 min左右，待液面平穩后，放置于微波消解儀中。消解程序步驟1：功率600 W，爬升時間5 min，保持時間10 min。步驟2：功率1 000 W，爬升時間10 min，保持時間30 min。步驟3：功率0，爬升時間0，保持時間15 min。消解完畢后，放置微波趕酸板中于溫度150 ℃，加熱除硅，當加熱至冒濃厚高氯酸白煙時，降溫至130 ℃，繼續驅趕白煙并蒸發至內容物呈黏稠狀，取下稍冷；加入1 mL 硝酸(1%)、2 mL純水余溫加熱溶解，定容25 mL。

同時做試劑空白。

2　結果與分析

2.1　石墨消解法

精確稱取GSS-403和GSF-3標準土壤樣品各6份，采用上文所述石墨消解法進行前處理，統一測定消解溶液中5項重金屬元素的含量。測定結果如表1所示。

2.2　微波消解法

精確稱取GSS403和GSF-3標準土壤樣品各6份，采用上文所述微波消解法進行前處理，統一測定消解溶液中5項重金屬元素的含量，測定結果如表2所示。

表1　石墨消解法的測定結果

表2　微波消解法的測定結果

2.3　檢出限比較

利用土壤標準樣品進行比對試驗分析可以看出，石墨消解時所用的儀器設備簡單，酸量很大，消化時間過長，適用于一次性較多樣品分析；微波消解是在密閉環境下進行的，操作簡單，試劑用量少，消化時間短，從而減少了對操作人員的身體危害[5]。由表3可以看出，利用石墨消解法與微波消解法消解標準樣品，消解液中的5項重金屬元素的測定值均在標示值范圍內，微波消解法相對偏差相對較小。由表3可以看出，微波消解法方法檢出限最低、重復性較好。

表3　方法的檢出限比較

注：SD為批內空白試劑溶液平行測定12次的標準偏差，方法檢出限DL=3×SD/斜率。

3　小結

原子吸收光譜測定土壤重金屬中Cr、Cd、Pb、

Cu、Ni具有靈敏度高、精度好、抗干擾能力強等特點，并且檢測快速、簡便，是一種很有效的分析方法。測定結果表明，微波消解法在消解程度上更完全，測定結果更穩定且精確性好。但針對于大批量土壤樣品的測定時優選石墨消解法，雖酸耗大，消化時間長，卻結果相對精確(相對標準偏差為1.0%～5.4%)，在土壤環境監測工作中更值得應用。

參考文獻：

[1]羅湖旭，陸宏，趙先軍，等. 慈溪市土壤環境質量與無公害農產品生產對策[J]. 浙江農業科學，2006，1(2)：174-176.

[2]趙麗芳，黃鵬武，孔亮，等. 樂清市標準農田重金屬含量的分析[J]. 浙江農業科學，2005，1(5)：397-398.

[3]李海峰，王慶仁，朱永官. 土壤重金屬測定兩種前處理方法的比較[J]. 環境化學，2006，25(1)：108-109.

[4]劉傳娟，劉鳳枝，蔡彥明，等. 不同前處理方法-ICP-MS測定土壤中的重金屬[J]. 分析實驗室,2009，28(增刊)：91.

[5]龍加洪，譚菊，吳銀菊，等. 土壤重金屬含量測定不同消解方法比較研究[J]. 中國環境監測，2013，29(1)：123-126.