不同土壤消解方法對重金屬鉻檢測結果的影響

徐凌強

（上海奕茂環境檢測技術有限公司，上海 201400）

1 前言

鉻元素在大自然中的很多地方都有存在，其中，土壤中的含量相比于其他地方要多，且其在工業上的應用也很廣泛。一般情況下，六價鉻和三價鉻這兩種形態是土壤中普遍存在的，也被人們熟知，一般做場地調查項目時都會檢測六價鉻，而不會檢測三價鉻，主要是這兩者對于人類和自然的危害不一樣，其中，六價鉻具有致癌的危險，對植物也有毒害，但三價鉻危害較輕，沒有六價鉻那么嚴重。

土壤是人類賴以生存的的基礎，因此，測量土壤中重金屬的含量至關重要，這些檢測數據可以為區域的污染程度以及日后的土壤修復提供數據支撐。但要保證數據的準確性，好的消解方法必不可少，因此，消解是樣品檢測全流程中最重要的組成部分。

2 實驗

2.1 實驗所用儀器和試劑詳見表1、表2、表3[3]。

表1 實驗所用儀器

表2 實驗所用試劑

表3 實驗所用標準溶液和標準物質

2.2 土壤消解方法

2.2.1 電熱板消解法的過程詳見表4。

表4 電熱板消解法

三份樣品后續消解步驟一致，在電熱板180 ℃消解2 h后開蓋，升高溫度至200 ℃開蓋除硅，持續加熱直到冒出濃厚的白煙時，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定期地拿下來觀察一下里面的碳化物是否消失，確認消失后開蓋消解，并不定時地拿下來看一下里面的溶液是否呈粘稠狀，防止燒干，發現溶液呈粘稠狀，取出放在架子上冷卻，待涼下來后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分搖勻。如果消解一段時間后發現樣品沒有消解干凈，可以適當的補一些酸繼續消解。

2.2.2 石墨消解法的過程詳見表5[4]。

表5 石墨消解法

三份樣品后續消解步驟一致，在石墨消解儀120 ℃消解1 h，然后升溫至140 ℃消解3 h，升高溫度至150 ℃開蓋除硅，持續加熱直到冒出濃厚的白煙時，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定時地拿下來觀察一下里面的碳化物是否消失，確認消失后開蓋趕酸，并時不時地拿下來看一下里面的溶液是否呈粘稠狀，防止燒干，發現溶液呈粘稠狀，取出放在架子上冷卻，待涼下來后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分搖勻。如果消解一段時間后發現樣品沒有消解干凈，可以適當的補一些酸繼續消解。

2.2.3 微波消解法的過程詳見表6。

表6 微波消解法

三份樣品后續消解步驟一致，升溫工作程序詳見表7。

表7 升溫工作程序

在消解程序停止后，等待微波消解儀內溫度下降到30 ℃左右后再取出，拆出消解罐放在電熱板200 ℃趕酸，趕酸完全后用1%的硝酸定容至50 mL并搖勻。

2.3 標準曲線的配制詳見表8。

表8 標準曲線的配制

2.4 上述三種檢測儀器的工作參數

2.4.1 ICP-OES的儀器工作參數詳見表9-1。

表9-1 ICP-OES的儀器工作參數

2.4.2 ICP-MS的儀器工作參數詳見表9-2。

表9-2 ICP-MS的儀器工作參數

2.4.3 AAS的工作參數詳見表10。

表10 AAS的工作參數

2.5 測定結果

相同的酸消解體系、不同的消解儀器對鉻測定結果的影響詳見表11、表12、表13。

表11 預處理方法1測定的結果

表12 預處理方法2測定的結果

表13 預處理方法3測定的結果

2.6 分析與討論

從以上表中數據分析得出，不同的消解儀器對鉻的測定值影響較小，可根據人力、污染、經濟效益等方面因素來選擇消解儀器，后面會做詳細介紹；加入不同類型的酸以及不同量的酸對最后的測定結果影響較大，其中高氯酸對鉻有負作用，高氯酸加得多會導致鉻損失，但不加入高氯酸也不行，因為高氯酸能將有機物包裹的鉻元素溶出來，因此，高氯酸的加入量很重要，建議高氯酸的加入量最好不要超過1 mL，特別是在微波消解時，高氯酸過多可能會爆，而酸的加入量減少也會對最后的測定值有很大影響，酸量較少可能導致消解不完全，結果偏低；消解以及趕酸溫度對鉻的測定值影響最大，電熱板和微波的消解溫度比石墨消解儀的消解溫度要高一些，從以上數據可以看出，鉻的測定值的回收率相差較大，建議檢測土壤中鉻元素時消解溫度不要超過150 ℃，因為溫度過高會導致鉻的損失。

通過以上3種消解方法對樣品消解前處理的加酸量、消解步驟、消解溫度、消解儀器分析可以得出[5-7]：微波消解方法消解時間較短，受基體干擾小，用酸量較少，減少了廢酸廢氣的排放，對人員和環境污染較少，缺點是樣品消解后仍需趕酸，消解溫度高（180 ℃）；全自動石墨消解法，采用儀器自動升溫消解程序，避免人員長時間接觸，污染較少，加熱溫度較低（150 ℃），消解較充分，結果準確度高，可以消解大批量的樣品，效率高，缺點是用酸總量要高一些；電熱板消解方法是傳統的消解方法，對設備要求不高，成本較低，操作簡單容易上手，在沒有微波消解儀和全自動石墨消解儀的地方可以使用，但是消解過程耗時長，加熱溫度較高（220 ℃），需要人員看守，且整個過程需要消耗大量的酸，會產生較多的廢氣，對操作人員和環境危害較大。

2.7 結論

從以上分析來看，消解儀器最好選用石墨消解儀，這樣有利于實驗室大批量的樣品消解，人力耗費少，但用酸量相比較高，不過也不是高很多，相比其優勢，可以接受。消解時可選用5 mL鹽酸、5 mL硝酸、3 mL氫氟酸和1 mL高氯酸，消解步驟與溫度與上述石墨消解步驟一致。