用原子吸收法分析污泥、土壤時(shí)幾種分析方法的比較

于天霞，張劍平，王玉芝

（黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，黑龍江 哈爾濱 150050）

分析測(cè)試

用原子吸收法分析污泥、土壤時(shí)幾種分析方法的比較

于天霞，張劍平，王玉芝

（黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，黑龍江 哈爾濱 150050）

本文對(duì)測(cè)定污泥和土壤中各種痕量重金屬濃度的4種樣品制備方法進(jìn)行了研究：（1）干灰化消解法；（2）濕灰化消解法（硝酸-高氯酸）；（3）氫氟酸消解法；（4）微波消解法。通過用火焰原子吸收光譜法對(duì)污泥、土壤中鎘、鉛、鎳、銅、鋅5種痕量重金屬含量的測(cè)定，對(duì)以上4種樣品前處理方法進(jìn)行比較，得出結(jié)論:微波消解法分析精確度高，操作簡(jiǎn)便、快速，回收率高。

火焰原子吸收光譜法；微波消解；污泥；土壤

Abstract:This paper studied fourmethods of sample treatment in measuring a few trace elements in sludge and soil:(1)dry-ashingmenthod;(2)wet-digestion menthod;(3)wet-digestion menthod;(4)microwave digestion.The metal,Cd,Pb,Ni,Cu and Zn In sludge and soil were determined by flame atomic spectrometry.The results were showed thatmicrowave digestion were high precise,simple,rapid and good recoveries.

Key words:atomic alsorptionmethod;microwave digestion;sludge;soil

為了解決城市污泥中重金屬對(duì)土壤及環(huán)境的污染問題，探討快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法是提高工作效率的關(guān)鍵。火焰原子吸收光譜法是測(cè)定重金屬的常用方法[1]，而樣品的前處理又是檢測(cè)過程中的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的干灰化法和濕灰化法消解污泥和土壤樣品費(fèi)時(shí)費(fèi)酸，污染環(huán)境，損害人體健康[2]。微波消解法采用的是微波技術(shù)消解樣品，簡(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確，減少環(huán)境污染，保護(hù)工作環(huán)境。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

CAAM-2001原子吸收分光光度計(jì)（北京翰時(shí)）；XT-9900智能微波消解儀（上海新拓微波溶樣測(cè)試技術(shù)有限公司）；鎘、鉛、鎳、銅、鋅空心陰極燈（北京真空電子技術(shù)總公司）。

HNO3（優(yōu)級(jí)純 天津市耀華化學(xué)試劑有限公司）；HCl（優(yōu)級(jí)純 天津市耀華化學(xué)試劑有限公司）；HF（優(yōu)級(jí)純 天津市耀華化學(xué)試劑有限公司）；HClO4（優(yōu)級(jí)純 天津市耀華化學(xué)試劑有限公司）；鎘、鉛、鎳、銅、鋅標(biāo)液（濃度500mg·L-1北京市華儀理中科技有限公司）。

1.2 樣品處理

為了評(píng)價(jià)這幾種分析方法的優(yōu)劣，我們收集了兩家工業(yè)污水處理廠的污泥和它附近的一處土壤進(jìn)行處理分析，將干污泥、土壤樣品置于陰涼、通風(fēng)處晾干，平鋪于硬質(zhì)白紙板上，用玻璃棒等壓散（勿破壞自然粒徑），用瑪瑙研缽研磨至樣品全部通過125μm（120目）尼龍篩。將樣品放在105±5℃的干燥箱內(nèi)烘干至恒重，裝瓶，備用。

1.2.1 干灰化消解法 稱1g土壤樣品和0.5g污泥樣品，轉(zhuǎn)移到酸洗過的瓷坩堝中。樣品放在馬弗爐中，在550℃灼燒2.5h。然后使樣品冷卻，再將樣品轉(zhuǎn)移至酸洗過的50mL試管中，每支試管中加入3mol·L-1HCl25mL，樣品在120℃加熱2h，而后用45μm濾膜過濾到50mL容量瓶中，用無離子水稀釋至體積刻度。

1.2.2 濕灰化消解法（硝酸-高氯酸） 稱1g土壤樣品和0.5g污泥樣品，加少許蒸餾水浸潤(rùn)，加入硝酸10mL，微沸消解1h，然后在120℃蒸發(fā)近干。再補(bǔ)加HNO310mL，一直消化到大部分有機(jī)物分解為止，冷卻；然后加入10mLHClO4，用小火加熱至大量白煙冒出，冷卻，用HNO3（0.2+99.8）需洗滌溶樣杯數(shù)次，合并于50mL容量瓶中，搖勻，用無離子定容待測(cè)。

1.2.3 氫氟酸消解法 稱1g土壤樣品和0.5g污泥樣品，將樣品放入瓷坩堝中，在550℃加熱2.5h。然后將樣品放在聚四氟乙烯蒸發(fā)皿中用HCl和HF各10mL覆蓋，在80～90℃蒸發(fā)至近干。重復(fù)操作兩次，殘?jiān)名}酸溶解，然后轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，用無離子水稀釋至體積刻度。

1.2.4 微波消解法 稱0.5g土壤樣品和0.2g污泥樣品，置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入HNO36.0mL，HF 1.5mL，蓋上內(nèi)蓋，擰上罐蓋，（注意壓控罐不加防爆膜），放入微波爐中，按消解程序進(jìn)行消解，消解完畢，大約20min，待微波爐自動(dòng)關(guān)閉片刻后打開爐門，取出罐體，冷卻至室溫。開蓋，用HNO3（0.2+99.8）洗滌溶樣杯數(shù)次，合并于50mL容量瓶中，定容待測(cè)。同時(shí)做試劑空白。

1.3 樣品分析

標(biāo)準(zhǔn)溶液:鎘、鉛、鎳、銅、鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 500mg·L-1，使用時(shí)，用HNO3（0.2+99.8）配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 4種消解方法對(duì)污泥和土壤中重金屬的提取（n=3）Tab.1 Extraction for heavymetal in sludge and oil by 4methods

1.4 與標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照

用微波消解法測(cè)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)污泥樣品（BCR 143R），所得分析結(jié)果見表2。所得數(shù)值和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)表的數(shù)值是完全符合的。

表2 使用微波消解法對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)品污泥（BCR 143R）中重金屬的總提取（mg·kg-1）Tab.2 Totalextraction ofheavymetal in nationalstandard sludge(BCR 143R)bymicrowave-assisted digestion

2 結(jié)果與討論

2.1 不同方法結(jié)果比較

使用四種樣品制備方法和統(tǒng)計(jì)分析處理所得到的各種痕量元素值見表1。在大部分的數(shù)值中，微波消解法和濕灰化法（硝酸-高氯酸）具有相似的數(shù)值。除兩個(gè)數(shù)據(jù)外，用統(tǒng)計(jì)學(xué)“t”檢驗(yàn)表明：使用這兩種方法消解樣品所得到的痕量元素值的平均數(shù)之間的差異性不顯著（p＜0.05）。

2.2 重復(fù)性比較

微波消解法的重復(fù)性比較好，其變異系數(shù)小于5%，而濕灰化法（硝酸-高氯酸）的變異系數(shù)則達(dá)到11%。原因可能是濕灰化法在消解樣品時(shí)噴濺和輕度污染等情況所造成的。輕度污染問題可能是存在的，因?yàn)樵跐窕一〞r(shí)樣品和試劑接觸的時(shí)間比較長(zhǎng)。

2.3 消解情況分析

用氫氟酸消解所得到的數(shù)值比微波消解低，在5種元素中有3種元素的平均數(shù)間有明顯的差異。

2.4 微波消解法與硝酸-高氯酸消解法結(jié)果比較

用微波消解法得到的4個(gè)元素的數(shù)值同硝酸-高氯酸消解法所得結(jié)果沒有顯著性差異。在0.05水準(zhǔn)上，鎳的平均數(shù)間幾乎沒有顯著性差異。

2.5 微波消解法的優(yōu)點(diǎn)

微波消解法是原子吸收分析制備土壤和污泥樣品的最好方法。用微波消解所測(cè)得的結(jié)果均高于其他方法，可能是在密閉高壓下，待測(cè)組分消解更徹底且無揮發(fā)所致。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果表明，微波消解精密度優(yōu)于其他消解方法。用微波消解土壤，然后電熱板加熱趕酸的方法對(duì)土壤樣品進(jìn)行前期處理，并與標(biāo)準(zhǔn)法相比較，克服了標(biāo)準(zhǔn)法中濕法溶樣的缺點(diǎn)，該法溶樣完全、簡(jiǎn)便快速、消耗試劑量少，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于4.8%，回收率在96.1%～102.3%之間，該方法比其他方法更快速，更容易操作，精確度高。

3 注意事項(xiàng)

（1）硝酸和高氯酸消解后的樣品呈灰白色粘稠狀，過濾后消解液澄清，高氯酸強(qiáng)化了硝酸的氧化性，其沸點(diǎn)高于HNO3，便于在電熱板上趕盡HNO3，以排除硝酸對(duì)測(cè)定的干擾，少量HClO4的存在對(duì)測(cè)定具有增感效果。

（2）電熱板消解過程中，室內(nèi)質(zhì)控非常重要，實(shí)驗(yàn)室需無塵，所用的器皿和試劑以及去離子水均不能含痕量鋅。在實(shí)驗(yàn)之前，先用稀HNO3浸泡所有器皿12h以上。此外，加酸過程中乳膠手套、護(hù)手霜均會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。

（3）由于消解時(shí)使用HF，故不能使用玻璃制品，如液管、燒杯、表面皿等，否則將嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果。

（4）消解完后的消解液必須趕酸，否則將導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果明顯偏低。且在趕酸時(shí)，不可將試樣蒸至干透（應(yīng)為近干），因?yàn)榇藭r(shí)的鹽可能因脫水生成難溶的氧化物而包夾待測(cè)金屬，使結(jié)果偏低。

［1］田冬梅，鄧桂春，臧樹良，等.［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2006，26（12）:2330.

［2］王喜全.原子吸收光譜法測(cè)定植物葉中微量重金屬［J］.理化檢驗(yàn)- 化學(xué)分冊(cè)，2007，43:360.

Com parison of severalmethods in analysising sludge and soil by atom ic alsorption method

YU Tian-xia，ZHANG Jian-ping，WANG Yu-zhi（Academy of Quality Inspection and Research of Heilongjiang Province,Harbin 150050,China）

O657.3

A

1002-1124（2011）02-0030-03

2010-12-02

于天霞(1957-),女，漢族，工程師，1990年畢業(yè)于哈爾濱商業(yè)大學(xué)，主要從事分析化學(xué)工作。