土壤重金屬分析前處理方法比較

[摘 要] 土壤重金屬的污染對(duì)植物、土壤生物甚至是人類都造成了重大危害。因此，本文采用7mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4體系，分別對(duì)微波消解法、電熱板消解法、高壓罐消解法3種方法進(jìn)行比較。

[關(guān)鍵詞] 土壤重金屬；前處理；微波消解法；電熱板消解法；高壓罐消解法

[中圖分類號(hào)] X833 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2017）12-72-2

由于人類活動(dòng)，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。從目前的情況看，礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)生產(chǎn)，工業(yè)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，各種各樣化學(xué)產(chǎn)品的使用等使土壤重金屬的污染越來(lái)越嚴(yán)重。高利娟等[1]采用微波消解法測(cè)定并討論了土壤樣品中重金屬的消解方法。Hsieh[2]通過(guò)使用微波消解的方法測(cè)定出污泥中金屬離子，發(fā)現(xiàn)微波消解不會(huì)對(duì)金屬的濃度有影響。Esen等[3-5]用硝酸、鹽酸、氫氟酸的混合消解液，通過(guò)微波消解法測(cè)定海底沉積物，發(fā)現(xiàn)效果相對(duì)較好。前人利用微波消解法解決了測(cè)定土壤重金屬離子的問(wèn)題，但并沒(méi)有比較出哪種消解方法更簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。因此，本文通過(guò)比較微波消解法、電熱板消解法、高壓罐消解法，來(lái)篩選出消解土壤重金屬的最適方法。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土樣GSS-8。

1.2 儀器與試劑

原子吸收分光光度計(jì)，AA6300；微波消解儀，XH-800c電腦三溫壓雙控微波消解儀；全自動(dòng)石墨消解儀，SH230n。國(guó)家土壤成分分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07408（GSS-8）。所用試劑均為分析純和優(yōu)級(jí)純，試驗(yàn)用水經(jīng)Milli-Q Advantage A10處理。

2 試驗(yàn)方案

2.1 微波消解法

準(zhǔn)確稱取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-8土樣0.200 g在消解罐中，用少量水潤(rùn)濕，并加入7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系所對(duì)應(yīng)的溶液，混合均勻，加蓋擰緊，靜置過(guò)夜之后上機(jī)消解，消解完成后，使消解罐溫度降至80 ℃以下之后，取出消解罐放在通風(fēng)櫥內(nèi)緩慢泄壓放氣，罐內(nèi)氣體放完之后，打開消解罐蓋，用慢速定量濾紙將消解后溶液過(guò)濾，然后用超純水定容至50 mL容量瓶?jī)?nèi)取5 mL溶液上機(jī)測(cè)定。整個(gè)消解過(guò)程大約2 h，樣品做3組平行試驗(yàn)，同時(shí)做加標(biāo)和試劑空白。

2.2 高壓罐消解法

準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.500 g，于高壓消解罐內(nèi)膽中，加7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系溶液，然后加蓋密封，置于電熱恒溫干燥箱中，保持180 ℃平衡3 h，待冷卻之后，取出內(nèi)罐并置于電熱板上趕酸，待酸趕盡后，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用1%稀硝酸定容待測(cè)。每批土壤樣品做2組全程空白。

2.3 電熱板消解法

準(zhǔn)確稱取風(fēng)干的土壤樣品0.200 g于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用少量水潤(rùn)濕后，加入7 mL HNO3+10 mL HCl+2 mL HClO4酸體系，慢慢搖動(dòng)坩堝，使得樣品與酸溶液充分混勻，5 min后放在溫度已經(jīng)達(dá)到180 ℃的可控溫電熱板上。當(dāng)加熱至內(nèi)容物呈黏稠狀態(tài)時(shí)，將坩堝取下，緩慢加入適當(dāng)蒸餾水，最終將殘留的酸趕凈，直至試液為1～2 mL。將消解好的樣品定容至50 mL，搖勻，靜置過(guò)夜后即可上機(jī)測(cè)定。

對(duì)GSS-8土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品（國(guó)家環(huán)保總局標(biāo)樣研究所），采用電熱板消解、高壓罐消解法、微波消解3種消解方法進(jìn)行消解。

3 結(jié)果與分析

由表1～3可知，微波消解法的回收率范圍在100%～108%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD范圍為0.3%～5.1%，其中處于2.5%以內(nèi)的分別是Cu、Pb、Zn、Cr，這四種元素的精密度相對(duì)較高。由以上分析可知，As、Cd這兩種元素還需要在微波消解過(guò)程中對(duì)溫度、消解時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。高壓罐消解法的回收率范圍在92%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD范圍為0.6%～5.9%，其中處于2.5%以內(nèi)的是Cu，其中Cd的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到5.9%，相對(duì)較高，需要在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整。電熱板消解法的回收率范圍在94%～108%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD范圍為1.1%～5.1%，其中處于2.5%以內(nèi)的是As和Pb，此方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差整體看相對(duì)較高，精密度相對(duì)較低。

可以得出，整體上微波消解法中As、Cu、Pb、Cr和Cd這五種元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差是這三種方法最低、精密度最高的，而測(cè)定Cr元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最低的是高壓罐消解法。對(duì)于高壓罐消解法，GSS-8土樣能夠較準(zhǔn)確地測(cè)定的元素只有Cu。對(duì)于電熱板消解法，GSS-8土樣能夠較準(zhǔn)確地測(cè)定的元素為As和Pb。

4 結(jié)論

從回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差可以看出，微波消解法測(cè)定As、Cu、Pb、Zn和Cr元素的回收率為96%～105%，結(jié)果均值標(biāo)準(zhǔn)值置信區(qū)間內(nèi)，回收率高；測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，基本在1%左右，精密度較高。所以，微波消解法測(cè)定土壤重金屬準(zhǔn)確、便捷、快速，而電熱板法和高壓罐消解法相對(duì)繁瑣。

受測(cè)試儀器不足（缺乏全自動(dòng)石墨消解儀）和操作不夠熟練等因素的影響，該試驗(yàn)條件下，元素Cd的消解、測(cè)定結(jié)果不很理想，有待進(jìn)一步探索Cd元素的消解及測(cè)定方法。

參考文獻(xiàn)

[1]高利娟，劉善江，孫欽平，等.土壤樣品重金屬統(tǒng)一消解法的探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（36）：20693-20695.

[2]Hsieh CH，Lo SL，Chiueh PT，et al. Microwave enhanced stabilizationof heavy metal sludge[J]. Journal of Hazardous Materials，2007（B139）：160-166.

[3]Esen C，Balci A. Application of microwave-assisted digestion to traceheavy metal determination in sea sediment sample[J]. Hacettepe Journal ofBiology and Chemistry，2008（2）：123-128.

[4]馬劍麗，倪群英.微波消解-火焰原子吸收光譜法測(cè)定土壤中銅鋅鉛鎳錳[J].廣州化工，2006（4）：61-62.

[5]王京文，徐文，周航，等.土壤樣品中重金屬消解方法的探討[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（2）：223-225.