關(guān)于土壤重金屬檢測(cè)前處理方法的研究分析

李 熠

（南充農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心，四川 南充 637000）

土壤對(duì)于環(huán)境有著重要意義，如果土壤遭到破壞那么最終造成的影響將不堪設(shè)想。從目前情況來(lái)看，由于城市化以及工業(yè)化的飛速發(fā)展，在進(jìn)行相關(guān)作業(yè)時(shí)總會(huì)產(chǎn)生許多廢棄物，在排放的過(guò)程中就會(huì)污染到土壤，尤其是重金屬物質(zhì)會(huì)使得土壤環(huán)境面臨嚴(yán)峻的污染問(wèn)題。我國(guó)有關(guān)部門應(yīng)對(duì)土壤檢測(cè)前處理方法進(jìn)行探討，確保在今后的發(fā)展中能與我們國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)相符合。

1 土壤重金屬概述

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，到目前為止在土壤污染當(dāng)中較為嚴(yán)重的是重金屬污染，一旦土壤被重金屬所污染那么土壤當(dāng)中的微生物就不能很好的分解。從而積累越來(lái)越多，當(dāng)積累到一定程度時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)化成為毒性較大的甲基化合物。除了生成有毒物質(zhì)外，在土壤中進(jìn)行種植時(shí)還會(huì)將有毒物質(zhì)傳入種植物當(dāng)中，如果人們進(jìn)行食用那么就很容易將有害毒物堆積在人類身體內(nèi)，對(duì)人們的身體健康造成嚴(yán)重的影響。在通常情況下，土壤中的重金屬污染有許多，其中常見(jiàn)的為鋅元素。另外，還有一部分重金屬可能轉(zhuǎn)化為烷基化合物，要比普通的毒性更強(qiáng)烈一些，對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體的傷害更加嚴(yán)重。所以，為了從根本上杜絕此類問(wèn)題，有關(guān)部門必須要重視對(duì)土壤重金屬含量的檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息使用科學(xué)合理的方式進(jìn)行有效防治。

2 土壤重金屬污染監(jiān)控現(xiàn)狀

當(dāng)前我們國(guó)家對(duì)于可持續(xù)發(fā)展越發(fā)重視，所以在有關(guān)環(huán)境污染檢測(cè)方面提出了新的要求。眾所周知，保護(hù)土壤環(huán)境是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全的重要內(nèi)容，同時(shí)也符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，因此有關(guān)部門必須要重視對(duì)土壤重金屬污染狀況進(jìn)行監(jiān)控。從目前的情況來(lái)看，四川省是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶“九省二市”的源頭省份，是長(zhǎng)江、黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)和重要生態(tài)屏障。在這樣的情況下，四川省應(yīng)當(dāng)從源頭抓好土壤污染防控，保證黃河上游生態(tài)屏障不會(huì)被破壞，這也是四川省相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)所需要重視的問(wèn)題之一。為了更好地落實(shí)這一工作，在不同的地區(qū)建立了相應(yīng)的土壤防治與重點(diǎn)管控區(qū)域，同時(shí)結(jié)合我國(guó)所頒布的《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》等相關(guān)土壤重金屬污染防治條例來(lái)將所有對(duì)土壤危害較大的鉛蓄電池、危廢處置等納入土壤整治的范圍之內(nèi)。但是由于這一行業(yè)的起步比較晚，所以在當(dāng)前治理過(guò)程中還存在一些問(wèn)題需要解決，四川省各相關(guān)部門也要不斷完善對(duì)土壤重金屬污染監(jiān)控的方法與體系。通過(guò)這些工作的落實(shí)，可以有效促使四川省有關(guān)部門清楚了解當(dāng)前土壤重金屬污染的實(shí)際情況，同時(shí)還能在原有基礎(chǔ)上針對(duì)防治措施方面存在的不足更加清晰的認(rèn)識(shí)，可謂一舉兩得。

3 土壤重金屬檢測(cè)前處理方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 微波消解

此方法能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)土壤樣品的前處理，并且對(duì)于上機(jī)檢測(cè)的數(shù)據(jù)具有較高的精準(zhǔn)度，對(duì)于后續(xù)治理工作有著重要的數(shù)據(jù)支持。在具體實(shí)踐的過(guò)程當(dāng)中，使用微波消解法時(shí)一定要保證電磁能夠達(dá)到三百赫茲，這樣才能確保后續(xù)檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，這樣做的主要目的也是為了將土壤當(dāng)中的一些極性分子經(jīng)過(guò)電磁的高度沖擊來(lái)使其發(fā)生變化，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度。遭受高度沖擊的土壤，其內(nèi)部的一些分子以及帶電粒子都會(huì)從靜止轉(zhuǎn)變成為高速持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在這樣的情況之下土壤內(nèi)部的分子之間就會(huì)產(chǎn)生一定的撞擊與摩擦，這時(shí)所有的分子之間會(huì)因?yàn)槟Σ炼鴮?dǎo)致其外部的土壤溫度發(fā)生變化，進(jìn)而為后續(xù)檢測(cè)打好基礎(chǔ)。在其外部溫度的升高過(guò)程中，其酸性混合物就會(huì)產(chǎn)生融合的反應(yīng)，進(jìn)而保證在此種情況下能夠?qū)崿F(xiàn)土壤的快速溶解處理。此外，經(jīng)過(guò)相關(guān)的研究可以分析得出，當(dāng)檢測(cè)的土壤樣本成分較為復(fù)雜或者樣本中含硅物質(zhì)較多時(shí)，檢測(cè)人員就可以使用微波消解的處理方式來(lái)完成工作。最主要的原因是在土壤樣品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硅化合物含量較多時(shí)，只通過(guò)單一的酸式溶液難以溶解土壤樣品，而如果采用微波消解法來(lái)進(jìn)行前處理，利用其自身的沖擊作用，土壤樣品中的分子經(jīng)過(guò)沖擊轉(zhuǎn)變?yōu)楦〉念w粒，這就提高了土壤樣品的溶解特性。在具體實(shí)踐過(guò)程中，主要步驟如下：稱取0.2g左右的土壤樣品置于聚四氟乙烯消解管內(nèi)，依次加入1ml超純水、7ml硝酸、2ml氫氟酸，將這些放置到微波消解罐內(nèi)，然后設(shè)置消解程序進(jìn)行消解，當(dāng)程序加溫到120℃時(shí)需要持續(xù)維持3min。之后，繼續(xù)升溫到185℃，保持24min左右，至消解完成。待夜溫降至60℃以下時(shí)，打開(kāi)微波消解罐，將罐內(nèi)的消解管轉(zhuǎn)移至配套石墨爐或電熱板進(jìn)行趕酸，待剩余液體趕酸至不超過(guò)1ml之后，取下消解管，冷卻片刻，加入少量超純水沖洗消解管，并無(wú)損轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶中，重復(fù)沖洗消解管2~3次，一并轉(zhuǎn)移至容量瓶，最后定容至刻度，搖勻后上機(jī)測(cè)定。微波消解法在土壤重金屬污染物檢測(cè)中應(yīng)用的范圍比較廣，因其自身優(yōu)勢(shì)使其深受土壤重金屬檢測(cè)人員的喜愛(ài)，具體分析來(lái)看該方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

首先，微波消解法的加熱速度較快，消解程度較完全，因此消解的效率非常高，這也是近年來(lái)該方法受到喜愛(ài)的主要原因。此外，通過(guò)對(duì)大量前處理過(guò)程的研究發(fā)現(xiàn)，微波消解相比其他消解方法，消解速度快很多，可比石墨消解法縮短一半以上時(shí)間，比電熱板消解法縮短七成左右時(shí)間，前處理的時(shí)間大幅縮短，為整個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)帶來(lái)了巨大的效率提升，也減輕了檢測(cè)人員的工作壓力，可謂一舉兩得；其次，從對(duì)土壤樣品的整體處理過(guò)程來(lái)看，采用這種消解方法只需要10ml左右的酸試劑，且不需要用到高氯酸等試劑，從而減少了試劑的使用量和種類，這樣很大程度地減少了分析空白值對(duì)土壤樣品的干擾影響，提升了檢測(cè)的準(zhǔn)確性；最后，微波消解法能有效改善檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)還能減少因消解過(guò)程產(chǎn)生的廢酸廢氣等污染物的排放，進(jìn)而更好的減少對(duì)自然環(huán)境的影響。此外，微波消解法因其消解過(guò)程的密閉性和相對(duì)獨(dú)立性，可以更好地防止樣品之間的相互污染和待測(cè)元素的揮發(fā)損失，進(jìn)而提升后續(xù)檢測(cè)的精準(zhǔn)度。值得注意的是，在當(dāng)前土壤重金屬污染檢測(cè)中微波消解的應(yīng)用還不是非常全面，其中仍然存在一些問(wèn)題有待解決，對(duì)于土壤樣品的總量也存在一定限制，在大容量樣品處理中經(jīng)濟(jì)效益低下適用性不強(qiáng)。還有一部分內(nèi)容是需要工作人員注意的，那就是微波消解需要在300G赫茲的電磁作用下來(lái)完成相關(guān)的工作，這種樣品消解方式對(duì)于微波電磁設(shè)備的依賴性較強(qiáng)。但是在市場(chǎng)當(dāng)中，有關(guān)于這方面的機(jī)械設(shè)備通常價(jià)錢較高，所以在一定程度上限制了微波消解的推廣，雖然有著較高的準(zhǔn)確性和高效性但也很難大范圍普及。

3.2 石墨消解

在使用石墨消解的土壤重金屬檢測(cè)方式過(guò)程當(dāng)中，技術(shù)人員需要清楚地意識(shí)到這種消解方式主要會(huì)使用遠(yuǎn)程的控制設(shè)備，在其中設(shè)定好操作程序并由它來(lái)完成相關(guān)工作。與此同時(shí)，在進(jìn)行工作時(shí)還需要發(fā)送指令來(lái)完成啟動(dòng)，再由儀器控制模塊接收信號(hào)同時(shí)執(zhí)行命令，全程需要人工與智能設(shè)備配合來(lái)完成。發(fā)布的指令內(nèi)容為加熱塊開(kāi)始進(jìn)行加熱并且將熱量導(dǎo)熱給石墨塊，確保在工作的過(guò)程中可以讓石墨塊更加均勻的受熱，這也是很重要的一個(gè)步驟。當(dāng)檢測(cè)到溫度已經(jīng)達(dá)到程序所要求的溫度時(shí)，控制其停止升溫同時(shí)將溫度保持在一個(gè)恒溫的狀態(tài)，以此完成對(duì)土壤樣品的加熱消解，進(jìn)而確保后續(xù)檢測(cè)的精準(zhǔn)度。石墨消解法，對(duì)土壤中有色重金屬化合物的前處理具體順序如下：

第一，要選擇0.2~0.3g的試樣并要求將試樣的精度保持在0.1mg以下，這是非常重要的，必須要確保樣品的精度。與此同時(shí)，將試樣放入50ml的聚四氟乙烯消解管當(dāng)中，結(jié)合實(shí)際情況分別加入5ml硝酸，5ml氫氟酸和2ml高氯酸；第二，在進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn)時(shí)還要注意選擇熱通風(fēng)櫥內(nèi)的全自動(dòng)石墨消解儀來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而更好地保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。另外，如果發(fā)現(xiàn)溫度達(dá)到了150℃的恒溫情況還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加熱兩個(gè)小時(shí)，之后將回流蓋取下；第三，如果在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)消解管的內(nèi)部出現(xiàn)了一些黑色的碳化物，那么還需要及時(shí)加入0.5ml的高氯酸，并且繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行加熱直至到內(nèi)部黑色的碳化物消失不見(jiàn)才能將蓋子打開(kāi)，一定不能急于求成；第四，如果將溫度控制在160℃時(shí)，在進(jìn)行加熱作業(yè)時(shí)一定要對(duì)趕酸先進(jìn)行加熱，保證其內(nèi)部的物質(zhì)不能流動(dòng)才可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的工作，在這樣的情況下繼續(xù)加入2ml硝酸，這樣就能將其中的可溶性殘?jiān)芙?；第四，將消解液全部無(wú)損轉(zhuǎn)移到50ml容量瓶中，之后再進(jìn)行其他的工作。通過(guò)這樣的方式就可以確保存儲(chǔ)工作不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，影響后續(xù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。另外，從其自身優(yōu)勢(shì)方面來(lái)看，在通常情況下石墨消解儀還可以使用環(huán)繞型的加熱器來(lái)完成檢測(cè)，這樣就能保證其具備升溫迅速、溫度控制均勻、全程序控制、高效便捷等較好的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而使更多的技術(shù)檢驗(yàn)人員工作效率有所提升。在消解過(guò)程中還可以隨時(shí)隨地加酸，讓技術(shù)人員能夠更加直觀的對(duì)消解過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行正確的判斷，確保工作中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。另外，在自動(dòng)化的工作模式之下，還能減少對(duì)人工的投入量，以自動(dòng)化的方式來(lái)代替人工有利于消解條件的設(shè)定和摸索，進(jìn)而為后續(xù)的土壤樣品檢驗(yàn)創(chuàng)造良好的工作條件。可在實(shí)際使用過(guò)程中，還是需要注意一些問(wèn)題的，比如采用石墨電熱消解法對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理的過(guò)程當(dāng)中，從前期的準(zhǔn)備工作開(kāi)始就要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，這在一定程度上對(duì)土壤重金屬污染檢測(cè)的效率造成較大影響，且石墨消解屬于敞開(kāi)式的消解方式，樣品消解時(shí)不可避免會(huì)出現(xiàn)交叉污染的情況。

3.3 電熱板消解

除了上述兩種對(duì)于土壤重金屬含量的檢測(cè)方式之外，電熱板消解法也是當(dāng)前技術(shù)人員檢測(cè)的經(jīng)典方式之一。在具體消解過(guò)程當(dāng)中，主要是指在高溫的環(huán)境之下利用各類酸性的混合物來(lái)摧毀較為復(fù)雜的土質(zhì)構(gòu)造，將其中所包含的重金屬內(nèi)容溶解出來(lái)，之后制備適合于儀器測(cè)量的溶液。在樣品方面的選擇最好是要保證在0.3g以內(nèi)，以此來(lái)確保后續(xù)溶液的配比準(zhǔn)確，作為對(duì)于最終數(shù)據(jù)的保障。在混合樣品分解的過(guò)程當(dāng)中，將溫度控制在120℃以上，這樣才能從根本上實(shí)現(xiàn)樣品的分解工作。在進(jìn)行消解時(shí)，對(duì)于樣品還要進(jìn)行持續(xù)觀察，要求最終的樣本液當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)較為顯眼的顆粒、深色或渾濁。此外，如果發(fā)現(xiàn)坩堝壁上出現(xiàn)碳化物，那么還要進(jìn)行再處理，通過(guò)補(bǔ)加酸液持續(xù)加熱的方式使碳化物全部消失，之后才能夠開(kāi)蓋。在達(dá)到2ml左右殘留液且冒濃白煙后再進(jìn)行均勻的搖動(dòng)，之后放置在聚乙烯玻璃瓶中貯存，完成靜置后選擇上清液進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

歸根結(jié)底，我們國(guó)家的工業(yè)化水平在最近幾年迅速崛起，這導(dǎo)致整體的發(fā)展趨勢(shì)更加朝著工業(yè)化發(fā)展。但在此過(guò)程中，工業(yè)的生產(chǎn)制作過(guò)程中很容易排放出對(duì)土壤環(huán)境有害的物質(zhì)，進(jìn)而影響到人民的身體健康安全，同時(shí)與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)背道而馳。因此，我們國(guó)家的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行高度重視，采用科學(xué)合理的檢測(cè)方式來(lái)精準(zhǔn)掌握土壤當(dāng)中的重金屬含量情況。從而為我們國(guó)家生態(tài)環(huán)境的保護(hù)貢獻(xiàn)出一份力量。