土壤重金屬檢測準確快速高效前處理的探索

張敏

【摘? ?要】 土壤樣品成分復雜，本文主要研究土壤中重金屬檢測的前處理。通過不同消解方法的對比研究，提供最快速、準確、高效的前處理的方法。

【關鍵詞】 重金屬污染;前處理

Study on accurate， Rapid and efficient pre-treatment

of heavy Metals in soil

Zhang Min

（Shanxi institute of analytical science? ?030006）

[Abstract] The components of soil samples are very complicated. In this paper， we mainly talk about methods in heavy metals pretreatment， different digestion methods are compared， some simple， quick and precise methods are analysed and researched.

[Keywords] heavy metal pollution; pretreatment

1? 引言

污染土壤的重金屬主要包括汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）和類金屬砷（As）等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）等元素。主要來自農藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲劑、殺菌劑和除草劑。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養失調，汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮素供應。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體后，潛在危害極大[1-2]。

2? 汞的檢測前處理

傳統冷原子吸收法及氫化物原子熒光光度法測汞，可滿足元素低檢出限、高靈敏度的測定要求。樣品需要采用硝酸進行電熱板消解、微波消解等前處理，時間長，受環境條件、試劑空白、交叉污染的影響很大，甚至會造成大批樣品的返工。而且冷原子吸收法測汞的儀器設備由于用膠管連接，易發生汞蒸氣泄漏，影響測量結果準確性。

使用全自動測汞儀測定汞，經農業部農產品產地土壤重金屬污染防治項目上萬多個土壤樣品檢測結果表明，無論樣品狀態如何，均無需先對樣品進行前處理即可直接測定，從而徹底避免了汞在樣品前處理過程中的損失、相互沾污和污染環境等問題，此方法可實現對汞的快速、準確、高準確度的檢測，操作簡單，污染小，毒性低。

3? 砷的檢測前處理

與其它純有機或無機類樣品不同，土壤中同時包含復雜的有機組分和各種無機礦物。一般來說，用“王水”作為消解酸，既能氧化分解土壤有機質，又能打開土壤中絕大多數無機礦物或組分。但是，該消解酸體系可能存在以下問題：常規用量下的“正王水”（HCl? HNO3： =3：1）氯離子具有絡合性，許多碳酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和各種硫化物都能被鹽酸溶解，氧化劑比例較低，有機組分氧化不完全;“反王水”（HCl：HNO3 =1：3）則對土壤無機礦物的溶解則不足，解決此問題的辦法，一是加入對硅酸鹽具有特效分解性的HF，二是添加輔助氧化劑，如H2O2、HCLO4等。

不同比例酸組成不同的消解體系，分別消解農業部農產品產地土壤重金屬污染防治項目上萬多個土壤樣品的前對比測試結果表明，正王水+H2O2消解在避免易揮發金屬元素揮發損失的同時，能保證土壤礦物和土壤有機質被完全消解，消解液中殘留物對As氫化物原子化-原子熒光測定無干擾，標準樣品測定回收率較高，重現性好。因HClO4在常規排酸條件下不易排盡，As的氫化物過程將受到HClO4干擾.正王水+HF消解土壤，即使經長時間趕酸處理，強烈干擾仍然存在。H2O2分解產生的高能態活性氧對有機物質的破壞特別有利，用時通常先加HNO3預處理后再加入H2O2。故測定砷最合理的前處理方法是正王水+H2O2濕法消解（見表1）。

4? 鉛（Pb）、鎘（Cd）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉻（Cr）檢測前處理

以農業部農產品產地土壤重金屬污染防治項目上萬多個土壤樣品為檢測對象，本文總結出了濕法快速消解土壤的方法，再利用原子吸收（AAS）光譜測定鉛（Pb）、鎘（Cd），利用電感耦合等離子體發射光譜（ICP）測定鋅Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉻（Cr），該方法準確、快速、適用性好，值得借鑒。

4.1? 土壤濕法快速消解法

準確稱取約0.2500g樣品于50mL帶蓋刻度塑料離心管中（此管是普通的PP材料，約140℃就有點軟了;也有專用的塑料管可以耐180℃），用適量的水濕潤，加入1.0mL鹽酸+1.0mL硝酸+2.0mL氫氟酸，搖勻，放入125℃恒溫石墨消解爐上，消解約1小時，取下稍冷，用去離子水定容至50mL，搖勻，離心3min/6000轉，上機分析。

4.2? 普通酸全分解法

準確稱取0.5 g（準確到0.1 mg）風干土樣于聚四氟乙烯坩堝中，用幾滴水潤濕后，加入10mLHCl，于電熱板上低溫加熱，蒸發至約剩5mL 時加入15 mLHNO3，繼續加熱蒸至近粘稠狀，加入10 mLHF并繼續加熱，為了達到良好的除硅效果應經常搖動坩堝。最后加入5 mLHClO4，并加熱至白煙冒盡。對于含有機質較多的土樣應在加入HClO4之后加蓋消解，土壤分解物應呈白色或淡黃色，傾斜坩堝時呈不流動的粘稠狀。用稀酸溶液沖洗內壁及坩堝蓋，溫熱溶解殘渣，冷卻后，定容至100mL或50mL，最終體積依待測成分的含量而定（見表2）。

通過表2可以看到，濕法快速消解方法的處理時間較少，試劑消耗量相對也較少，需要的實驗器皿最少，關鍵的是引入的本底最小，可能造成的污染和損失也最小，經農業部農產品產地土壤重金屬污染防治項目上萬多個土壤樣品檢測結果驗證后最佳消解方法。

5? 結語

綜上所述，大量實驗數據研究總結表明，全自動測汞儀測定汞（Hg）無需前處理，準確高效;測定砷（As）最合理的前處理方法是正王水+H2O2濕法消解，樣品消解更完全，回收率高，結果更合理;1.0mL鹽酸+1.0mL硝酸+2mL氫氟酸濕法快速消解一小時測鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鉻（Cr）經大量實驗綜合考慮各方面因素包括試劑、基體效應、污染等方面等為最佳前處理方案，值得推廣。

參考文獻：

[1] 潘月鵬，王躍思，楊勇杰，等. 區域大氣顆粒物干沉降采集及金屬元素分析方法[J].環境科學，2010，31（3）：553-559.

[2] 湯燕.原子熒光光譜法測定茶葉及茶葉土壤汞、砷的研究[D].安徽農業大學碩士論文，2016.