微波消解-ICP法測定土壤中的鉛和鎘

王荔娟

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境學(xué)院，福建龍巖364021）

土壤中重金屬污染會進(jìn)入食物鏈，影響農(nóng)作物的質(zhì)量，引起人體健康風(fēng)險，因此土壤中重金屬污染問題越來越受到世界各國的重視，并已成為環(huán)境科學(xué)界研究的熱點。土壤成分復(fù)雜，含有礦物質(zhì)、有機質(zhì)等。重金屬的分析檢測結(jié)果在很大程度上依賴于土壤樣品的預(yù)處理效果，故土壤重金屬消解方法的選取尤為重要。微波消解處理土壤樣品，在高壓的密閉容器內(nèi)進(jìn)行消解，待測元素不受污染，易揮發(fā)元素不易損失，具有消解完全、快速、高效、清潔、節(jié)省試劑、背景值小等優(yōu)點。本文擬采用4種不同混合酸消解土壤中的Pb、Cd，探究一種準(zhǔn)確、快速、有效的混合酸微波消解土壤的方法，建立微波消解-ICP測定土壤中Pb和Cd含量的方法，對于土壤Pb、Cd含量的準(zhǔn)確檢測有著重要意義。

1 實驗方法

1.1 樣品采集及預(yù)處理

采集了市區(qū)周邊農(nóng)田/林地土壤樣品5個，采樣深度為0～20 cm，每個采樣點采集5個土壤樣品均勻混合為一個采樣點樣品，四分法獲得1 kg左右樣品，裝入干凈的塑料袋運回實驗室。將土壤樣品置于陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，剔除樣品中植物根系及礫石等雜物，碾碎，用瑪瑙研缽輕輕研磨，過200目尼龍篩，過篩樣品用塑料密封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 土壤樣品中重金屬含量的前處理與測定

為考查不同混合酸微波消解土壤的效果，選取4種混酸（見表1）微波消解提取國家土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07408（GSS-8），同時采用最佳的混酸消解土壤樣品，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定土壤中Pb、Cd。為了控制樣品測試的準(zhǔn)確度和精密度，所有的酸試劑都是優(yōu)級純，分析測定設(shè)置3組平行及空白對照試驗組。

表1 微波酸消解體系

1.3 微波消解法

準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.2000 g于聚四氟乙烯消解管中，按照表1所示的4種方法依次定量加入消解酸，搖勻，蓋好蓋子，置于微波消解儀中，參照表2微波消解儀工作參數(shù)。

表2 微波消解儀工作條件

消解結(jié)束后待消解液溫度降至50℃左右，放氣擰開蓋子，取出消解罐內(nèi)膽，打開蓋子，準(zhǔn)確加入HClO或HCl后，置于電熱板進(jìn)行趕酸，溫度控制在122℃，待管中液體呈現(xiàn)黏稠狀，約有1 mL時，將待測樣品蒸至快干，加入0.5 mL超純水，如此反復(fù)兩次；至樣品快干時，取下冷卻，用3%稀硝酸定容至25 mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同混酸微波消解土壤樣品比較

HNO主要分解土壤樣品中的有機物質(zhì)，與HF或HO配比使用可提高分解效果，消解后顏色有所差別。由表3可知，混合酸HNO∶HF采用比例為3∶2的方法2和4，微波消解后顏色呈現(xiàn)淺黃色，消解程度較好；而混合酸HNO∶HO采用比例4∶1的方法1和3消解后溶液呈暗黃色，顏色較深，有殘渣，消解不完全，主要是由于土壤中存在大量的硅，一部分重金屬元素存在于礦物晶格中，且晶格比較穩(wěn)定，可通過此比例加入HF破壞礦物晶格，使重金屬元素溶出。從表1也可以看出，方法4定容后顏色為淺黃色，而方法2趕酸后殘渣甚少，溶液定容后顏色為灰白色。在趕酸階段，加入的HClO（0.5）比HCl（1.0）效果較好。這是因為HClO是極強的氧化劑，可進(jìn)一步完全分解有機物及有機質(zhì)分解時產(chǎn)生的碳，釋放出重金屬元素。因此，在趕酸階段加入HClO的消化程度比HCl好。

表3 微波酸消解效果評價

2.2 不同混酸微波消解土壤的Pb、Cd測定

將微波消解處理好的土壤消化液用ICP-OES進(jìn)行測定，結(jié)果表明：4種消解方法中2和4消解土壤效果較好，尤其是方法2是最理想的土壤消解方法，所檢測的Pb和Cd元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍以內(nèi)。采用方法1和3消解后，土壤樣品消解的效果不是很好，Pb、Cd未完全消解出來，導(dǎo)致Pb和Cd含量均比標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍偏低，尤其是方法3消解處理后的樣品，Pb的檢測結(jié)果偏離參考值較大。通過比較分析4種不同混酸微波消解土壤的測定結(jié)果，得出采用HNO（3）+HF（2），HClO（0.5）消解土壤較理想，其測定的Pb、Cd含量均在標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度高（見表4）。

表4 不同消解方法對Pb和Cd含量的測定結(jié)果

2.3 土壤樣品的測定

用HNO-HF-HClO消解處理5個土壤樣品，ICPOES測定Pb、Cd含量結(jié)果見表5。從表5可知，4號點土壤樣品的Pb、Cd含量最低，因為4號點位于城郊農(nóng)田，且周圍是居民區(qū)，無污染點。

表5 土壤樣品Pb和Cd元素含量的測定結(jié)果

3 結(jié)論

（1）通過比較不同混酸微波消解土壤樣品Pb和Cd元素，發(fā)現(xiàn)HNO-HF-HClO混合酸進(jìn)行微波消解效果最好，殘渣甚少，溶液定容后顏色為灰白色；并運用ICP-AES測定Pb和Cd元素的含量均在標(biāo)準(zhǔn)參考值范圍以內(nèi)。因為HF破壞礦物晶格，HClO可進(jìn)一步完全分解有機物及有機質(zhì)分解時產(chǎn)生的碳，釋放出重金屬元素。

（2）用HNO-HF-HClO消解處理5個土壤樣品，4號點土壤樣品的Pb、Cd含量最低，因為4號點位于城郊農(nóng)田，且周圍是居民區(qū)，無污染點。