微波消解—電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤中鋁含量

夏坤 丁菲

摘 要：該文建立了微波消解-電感耦合等離子體發射光譜儀測定土壤中鋁（Al）的檢驗方法，并對該方法進行了驗證。土壤樣品經過微波消解后，采用電感耦合等離子體發射光譜儀分析，測定結果線性關系良好，加標回收率在85.9%～99.1%、相對標準偏差在0.27%～0.80%。該方法簡單快速準確，可用于土壤中鋁的測定。

關鍵詞：土壤；鋁；微波消解；電感耦合等離子發射光譜儀

中圖分類號 X753 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）05-0050-02

土壤中鋁存在的形態對農作物生長有重要影響[1-3]，而且它的存在形態與全鋁含量有一定關系[4，5]。通常鋁是以難溶性的硅酸鹽或者三氧化二鋁的形式存在，對植物沒有影響。近年來，隨著自然環境的日益惡化，酸雨的頻繁沉降和生理酸性肥料的使用，造成土壤酸化現象日趨嚴重，導致土壤中鋁大量活化。鋁毒害已成為酸性土壤中限制作物生長的主要因素，它嚴重地制約了植物的生長，造成森林大面積退化，農作物大面積減收，所以測定土壤中鋁的含量對植物生長具有重要的意義。

目前測定土壤中鋁含量的方法主要有氟化鉀取代EDTA容量法[6]、二甲酚橙比色法[7]、差減法、氟電極電位滴定法[8]等。雖然這些方法的檢測原理不同，但樣品前處理均很繁瑣，引入的雜質多；分光光度法的測定條件較為嚴格、操作繁瑣。為此，本文采用微波消電感耦合等離子發射光譜儀測定土壤中的鋁，并對鋁的多個元素特征譜線的測定結果進行比較，采用了最佳的特征譜線，對多個樣品的測定結果進行了比較，得到了令人滿意的結果。

1 材料與方法

1.1 供試樣品 供試土樣為GSS-9，GSS-11，GSS-24共3個，為地球物理地球化學勘察研究院的制備的標準土壤。

1.2 儀器設備 （1）電感耦合等離子體發射光譜儀，美國PE公司生產的Avio 200；（2）微波消解儀，SCP全自動微波消解儀NOVAWAVE SA；（3）電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司生產的感量為0.0001g的電子天平；（4）趕酸器，GS-24消解趕酸儀，北京動邁世紀科技有限公司。

1.3 主要試劑 （1）硝酸（HNO3）：p1.42g/mL，優級純，國藥集團化學試劑有限公司；（2）氫氟酸（HF）：p1.15g/mL，優級純，國藥集團化學試劑有限公司；（3）濃鹽酸（HCl）：p1.18g/mL，優級純，國藥集團化學試劑有限公司；（4）高氯酸（HClO4）：p1.76g/mL，優級純，天津政成化學制品有限公司；（5）鋁標準儲備液：p1000mg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。試驗用水均為二次去離子水，電導率為18.2MΩ·cm以上。

1.4 樣品處理及分析

1.4.1 消解方法 稱取0.15g（精確到0.1mg）試樣，置于微波消解罐中，向微波消解罐中依次加入9.0mL HNO3，2.0mL 濃鹽酸，3.0mL 氫氟酸，旋緊密封，置于微波消解儀中。按表1的微波消解程序進行消解。消解完畢，待溫度降至室溫后取出消解罐，加入1mL高氯酸，置于控溫趕酸器中，在170℃條件下，加熱趕酸至約0.5mL。將試樣溶液轉移至50mL塑料容量瓶中，用超純水沖洗消解罐3～4次，清洗液一并轉移至容量瓶中，然后用超純水定容至50mL，搖勻后得試樣液。再取1.0mL試樣液稀釋至20mL待測。

1.4.2 標準曲線的繪制 分別吸取濃度為1000mg/L的鋁標準溶液配置成濃度梯度為0.00mg/L、5.00mg/L、10.0mg/L、15.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L的標準系列，按照表2程序測定。

1.4.3 試樣的測定 將稀釋好的待測液按照表2程序測定，同時測定試劑空白中的鋁含量。

2 分析結果

2.1 分析譜線的選擇 用標準溶液分別在波長為308.215nm、394.401nm、396.153nm處依次掃描并做對照，觀察并記錄譜線信號和背景強度以及有無干擾峰，從中選擇無干擾和信噪比高的譜線作為分析線，本次試驗選擇波長為308.215nm作為分析線。

2.2 標準方程的建立 按照表2的測試條件，測定標準系列對應的吸光度表3，然后利用系統自帶的標準曲線方程擬合所得標準曲線方程如表4所示。

2.3 分析結果及精密度 采用外標法對標準土壤GSS-9、GSS-11、GSS-24中的鋁進行分析（鋁含量以Al2O3計），分析結果和精密度見表5。由表5可知，分析結果符合標準值，方法準確。

3 結論

本實驗實現電感耦合等離子體發射光譜法準確測定土壤中鋁含量，主要有以下改進：（1）采用微波消解儀消解土壤樣品，微波消解具有加熱快、升溫高，消解能力強，大大縮短了樣品前處理時間；消耗酸量比較少，減少酸揮發對環境的污染，避免了揮發損失和樣品的沾污，提高了分析的準確度和精密度；降低了勞動強度，改善了工作環境節省電的消耗，降低分析成本；（2）電感耦合等離子體發射光譜儀作為一種元素分析儀器，擁有快速對多個元素多個波長進行分析的能力，并具有測定靈敏度高，基體效應低、元素干擾小，標準曲線范圍廣等優點，能夠滿足從低濃度樣品到高濃度樣品的分析要求，具有良好的精密度和準確度。樣品測定結果表明，微波消解一電感耦合等離子體發射光譜法與傳統檢測方法相比，該方法簡單方便、重復性好、準確度高，適合于土壤中鋁含量的定量分析。

參考文獻

[1]劉國群，莊舜堯，李國棟，等.不同種植年限下雷竹林土壤中鋁的形態變化[J].土壤，2008，40（6）：1013-1016.

[2]劉勛鑫，肖潤林，王翠紅，等.桂西北環境移民安置區果園土壤鋁形態的空間變異性研究[J].農業現代化研究，2008，29（3）：354-356.

[3]秦瑞君，陳福興.低分子有機酸離子對降低土壤鋁毒的作用[J].土壤肥料，1996（5）：13-15.

[4]謝忠雷，王勝天，董德明，等.茶園土壤中鋁的化學形態及其影響因素[J].吉林大學學報：自然科學版，1999（3）：93-98.

[5]龔子同，張甘霖，趙文君，等.海南島土壤中鋁鈣的地球化學特征及其對生態環境的影響口].地理科學，2003，23（2）：200-207.

[6]LY/T 1253-1999森林土壤礦質全量元素（硅、鐵、鋁、鈦、錳、鈣、鎂、磷）燒失量的測定[S].

[7]LY/T 1256-1999森林土壤強酸消化元素的測定[S].

[8]中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科學技術出版，1978. （責編：張宏民）