關于表層土壤重金屬含量測定方法探討

賴正生

（中國冶金地質總局第二地質勘查院，福建 福州 351111）

1 表層土壤重金屬含量污染概述

在我國工業經濟不斷發展的過程中，很多重金屬元素由于廢渣、廢水的肆意排放，而向土壤當中滲入，導致土壤中的重金屬含量超標，影響了土壤的自動調節能力，加劇土壤質量的惡化。我國的土壤檢測部門需要對各區域的土壤重金屬情況進行重點監測，在受污染的表層土壤當中往往有銅、鉛等大量有毒性的金屬元素。與這些重金屬污染的土壤進行長期接觸會嚴重損害人們的肝臟細胞和腦細胞，甚至有可能造成癌變，所以大力整治表層土壤的重金屬污染問題，采取合理的方式，有針對性的對土層土壤重金屬含量進行測定，是非常重要的。

2 土壤樣品的采集與預處理

首先需要采集相關的土壤樣本。根據采樣的地方實際情況選擇如對角線布點法、梅花形布點、土壤棋盤式布點來進行采樣。通過預處理相關的土壤樣本，讓土壤在風干、室內磨碎，通過尼龍篩進行篩選，最后儲存，以備正常使用。

3 土壤樣品前處理方法

3.1 敞開式酸消解法

對土壤中重金屬進行測定的過程中，使用的方法主要是敞開式酸消解法，它的特點是省時成本低、適合大批量樣品分析。具體的操作方法是稱取一定量的樣品在聚四氟乙烯坩堝中，用混合酸進行消解，對常用的土壤混合酸消解體系當中，主要有鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸組成的體系，主要目的在于讓土壤當中的重金屬盡快溶解，但是對砷汞在酸處理高溫易揮發這類元素，就要用到王水水浴消解，其它重金屬元素只要對消解的溫度和時間進行嚴格的管理和控制，蒸發除盡氫氟酸，用一定濃度的酸溶液溶解提取。然后冷卻、轉移、定容、澄清、稀釋待上機操作。

3.2 高壓釜密閉消解法

這種方法主要是通過水將土壤樣品潤濕，并且加入一定量的混合酸，搖勻之后將其放入到聚四氟乙烯坩堝當中，嚴格密封。在耐壓的不銹鋼套管當中進行加熱，加熱溫度一般不超過180℃進行消解，這種方法不會損失大量的易揮發組分，用酸量少，土壤樣品完全消解，空白值較低，對農作物樣品消解很適用。

3.3 微波消解法

微波消解法主要是因為微波消解具有較高的熱效率，通過微波可以讓土質和混合酸之間進行充分的混勻和攪拌，消解速度比較快。微波消解法的特點操作簡單、節省時間、環保、酸用量少。首先稱取定量的干燥土樣，加入一定的稀硝酸和氫氟酸，并且進行充分的混合，把裝有樣品的消解管在高壓消解罐當中放入，并且將罐蓋擰上，通過微波消解的方式進行操作，完成消解之后將消解管取出，在溫度智能控制電加熱器上放置，將溫度控制在140℃，將酸凈干。接著移出管內的溶液，轉移到50毫升的容量瓶當中，測定分析消解后的土樣，這種微波消解法是非常實用的一種方法。

3.4 堿熔消解法

堿溶消解法主要指的是通過堿性物質和土壤進行混合，在高溫的條件下熔融。特別對全國有些地區一般酸難消解完全的樣品，就需要用些類方法，但是因為在高溫條件操作，如何做到安全操作是一大因素，操作上比敞開式酸消解法麻煩，效率比較低，而且會消耗大量的試劑，可能會出現一定的污染物質和大量的可溶性鹽，對后續的測定會帶來一定的影響，特別是在光譜法和質譜法測定過程中。

4 表層土壤重金屬含量的測定

4.1 原子吸收光譜測定法

原子吸收測定成本低，上機易操作，前處理有些元素相對比較麻煩。原子吸收光譜法主要測定單種元素，無法同時對土壤中的多種元素進行測定，對其它元素測定需更換所測元素的輻射燈，重新調整條件進行測定。

火焰原子吸收檢出比較高，只能對污染重的元素或含量比較高的元素進行測定，有的元素還要通過萃取富集才能檢測，測定元素的范圍窄，比較適合測含量高的鉻、銅、鋅。污染輕的重金屬含量低則需要石墨爐原子吸收來測定，比如鎘、鉛等元素。

4.2 原子熒光法

原子熒光法與原子吸收法不同在用氬氣做載體氣和屏蔽氣，必須加入硼氫化鉀、氯化亞錫還原劑產生氣體，加熱或點燃氣體來測定，原子熒光也能做到多個元素測量。在原子熒光計上測的樣品前處理相對簡單，很多元素在王水水浴中就能溶解出。原子熒光法測定的元素檢出限比較低，準確度，精密度都能達到要求。

4.3 電感耦合等離子體發射光譜法

該方法主要是通過電感耦合等離子體作為發射的主要光源，它具有蒸發—原子（離子）化—激化—電離性能的特性。這種方法前處理同原子吸收相類似，測定穩定性好，樣品組成影響小，自吸現象小，動態線性范圍寬達5—6個數量級，可同時測定高、中、低含量及痕量組分，并且能做多個元素同時測定，比原子吸收法優越。此方法在現階段測試樣品相當部份取代原子吸收法測定。基體效應干擾在測定元素中匹配基體，不用產生基體效應的試劑，化學前處理中預處理能使背景增加的元素，還有采用內標法消除干擾。

4.4 電感耦合等離子體質譜法

該方法根據帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按物質原子、分子或分子碎片的質量差異進行分離和檢測物質組成。此方法特點能多元素分析，檢出限低，數據重現性好，精密度和準確度高，動態線性動態線性范圍寬達9個數量級，偏適用低微至痕量的元素分析。樣品介質以及等離子體高溫引起的化學反應的多樣化，經常使分子離子的強度過高干擾測量。此方法需引用內標元素進行校正及樣品溶液稀釋來消除干擾。

5 結語

現在對土壤的調查，不僅僅對土壤重金屬含量總量的測定，還要對土壤中重金屬元屬的價態及重金屬存在形式、數量比例、遷移能力及循環方式進行更深入的研究。大部份方法對土壤重金屬總量測定都能適用，但對離子價態分析及重金屬存在的形態則需要光譜法和質譜法的分析。總之，原子吸收法及比色法應用下降，原子熒光法則是它測定元素的特殊性的應用廣泛，光譜法及質譜法已經成為測定無機元素尤其是重金屬元素的生力軍。