土壤中重金屬鎳的分析方法

羅 玲，洪 波

（1.長沙環境保護職業技術學院，長沙 410004；2.湖南省水產科學研究所，長沙 410153）

中國經濟在高速發展的同時，也帶來了一系列的環境污染問題。采礦、冶煉、石油開采和加工、電力及有色金屬等工業，交通運輸，污水灌溉，農藥、化肥和塑料薄膜的使用等都導致土壤中重金屬的污染。鎳是生物生長必需的微量元素之一，但超過一定含量也具有潛在毒性。土壤和水中鎳的含量超標將會導致植物生長不良，并且會蓄積，還會通過食物鏈危害人類健康。要想對土壤重金屬污染進行治理，人們必須根據前期調查分析結果進行采樣監測，分析土壤中各重金屬的含量，再提出修復方案和治理對策。所以，土壤重金屬元素檢測是其中的一個重要環節。

土壤中重金屬鎳的分析方法有原子吸收法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、示波極譜法、熒光光譜法等。除了有不同的分析方法，還有不同的前處理方法，各方法均有各自的優勢和適用情況。

1 不同的前處理方法

測定土壤中重金屬鎳的前處理方法主要是消解，消解可以使用不同的酸消解體系，也可以用不同的消解方法，如電熱板消解、微波消解和全自動消解儀快速消解。

陳鑄濤比較了兩種酸體系全自動石墨消解方法，對土壤樣品進行前處理，用電感耦合等離子體質譜法測定消解液中的重金屬，結果發現，采用王水-氫氟酸-高氯酸消解土壤樣品更完全，測定的精密度、準確度比單獨王水消解效果更優，而王水消解土壤則引入干擾少、方法檢出限低、分析土壤表層黏附重金屬含量的效果更好[1]。陳唯煒則比較了三種不同消解方法測定土壤中重金屬的差異，結果表明，用電熱板消解土壤樣品更徹底但消解時間長，微波密閉消解避免了一些易揮發組分的損失、外源性污染少，全自動快速消解儀則消解速度快，但消解不完全[2]。陳昱采用正交試驗法確定土壤前處理過程中硝酸、氫氟酸、鹽酸以及雙氧水的用量和最佳消解溫度，結果具有較好的重復性和準確性[3]。王曉雯則比較了三種不同酸消解方法處理土壤標準樣品的效果，電熱板/硝酸-過氧化氫-氫氟酸消解對重金屬鎳的測定結果準確度和精密度更高，且耗酸量小、消解時間短、簡單易操作[4]。

2 原子吸收法

原子吸收法因其測定準確、方法簡便快速等優點被廣泛應用，原子吸收分光光度法被列為測定地表水、廢水、大氣、廢氣及土壤等樣品中金屬元素的標準分析方法。車曉曼等用微波消解和火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鎳，檢出限為0.000 4 μg/mL，工作曲線線性范圍為0.001～50.00 μg/mL，測定的標準偏差為1.52%，回收率在98%～102%，測定結果的準確度和精密度均較好[5]。

徐小艷等用微波密閉消解土壤樣品，在微波消解最佳條件下，經火焰原子吸收光譜法測定鎳含量，檢出限為0.015 4 mg/L，加標回收率為97.4%～103%，相對標準偏差小于4.1%[6]。張飛在探討原子吸收光譜法測定土壤中的重金屬時發現，在最佳儀器試驗條件下，結合背景吸收技術、基體改進技術等手段，可以消除光譜、電離等物理及化學干擾，準確測量土壤中的鎳[7]。王如海等在原子吸收測定土壤鎳的測量不確定度評定研究中以土壤標準樣品為測試對象，研究發現，土壤樣品的消解前處理對結果的不確定度影響最大，其次是標準曲線擬合測定溶液[8]。

3 電感耦合等離子體發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜法（ICP）因具有較高的準確度和精密度、線性范圍寬、能同時進行多元素分析等優點已經廣泛地應用到土壤重金屬分析中。譚昆森等將土壤試樣進行處理后，比較了ICP法和原子吸收法同時測定樣品溶液，包括鎳在內的八種重金屬元素的檢測結果：ICP 法變異系數在0.8%～3.8%、回收率為93%～114%，AAS 法變異系數在0.6%～9.1%、回收率為85%～115%，ICP法的準確度和精密度均優于AAS 法[9]。

袁友明等采用硝酸、高氯酸、氫氟酸混酸體系消解土壤樣品，采用電感耦合等離子體發射光譜法分析測定土壤樣品中包括鎳在內的五種重金屬元素，鎳的相對標準偏差為2.25%，通過加標準溶液進行回收率試驗，鎳的加標回收率為98%，通過對土壤標準物質進行測定，發現其測定值與標準值一致[10]。

秦青等采用硝酸-過氧化氫-氫氟酸體系微波消解土壤樣品，用電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤中的鎳等重金屬，通過設定最佳樣品處理條件和儀器條件，測定鎳的檢出限為0.5 mg/kg，RSD＜1%，試驗證明該方法的檢出限低，準確度和精密度都比較高[11]。任慧芳通過硝酸-鹽酸-氫氟酸體系高壓密閉微波消解，經過電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤中的鎳，結果表明，標準樣品的測定值在標準范圍內，相對標準偏差小于5%，準確度和精密度高[12]。黎嘉雯則通過建立二乙烯三胺五乙烯浸提-電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤中有效態鎳等重金屬元素，結果表明，使用此方法測定的有效態鐵、錳、鈷、鎳的校準曲線線性都較好，方法檢出限低，準確度試驗都在標準樣品給定范圍內，加標回收率保持在100.3%～105.5%，精密度試驗的相對標準偏差在0.7%～1.0%，結果令人滿意[13]。

高筱玲等用電熱石墨消解儀消解土壤樣品，以電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）測定土壤樣品中鎳等四種重金屬元素，其中鎳元素的檢出限0.58 mg/kg，四種元素回收率在96.5%～104.0%，平行測定7 次的相對標準偏差為0.7%～2.1%[14]。蘇海芳等通過比較兩種酸消解體系，采取微波消解法對土壤進行前處理，用電感耦合等離子體發射光譜儀ICP-OES 測定土壤中銅、鋅、鉛、鉻、鎳時，其線性范圍為0～3 μg/mL，相關系數均在99.9%以上[15]。

4 電感耦合等離子質譜法

與石墨爐原子吸收分光光度法和火焰原子分光光度法相比，ICP-MS 法具有檢出限低、動態線性范圍寬、干擾少、分析精密度高、分析速度快、可同時測定多元素以及可提供精確的同位素信息等分析特性[16-18]。

王東、胡珊采用硝酸-鹽酸-氫氟酸消解體系全自動石墨消解儀消解土壤樣品，利用電感耦合等離子體質譜儀測定土壤中包括鎳在內的八種重金屬元素，通過對標準土壤進行分析，測定結果在標準值范圍內，相對標準偏差小于5%[19]。趙晶等通過選擇消解條件和儀器工作條件、消除質譜干擾和基體干擾，建立了石墨爐消解-電感耦合等離子體質譜法測定土壤中鋅、鎳、銅、釩、鉻、鉛、鎘、錳八種金屬元素的分析方法，試驗結果表明，該方法測定這八種重金屬的檢出限為0.002～0.590 μg/g、相對標準偏差為1.1%～8.7%、回收率為95.0%～105%[20]。

于悅采用硝酸-氫氟酸-鹽酸消解體系進行微波消解，通過內標物質校正土壤基體干擾，建立了土壤中鎳、銅、鋅、鎘、鉛、鉻幾種常量金屬元素的電感耦合等離子體質譜法[21]。試驗結果表明，這六種常量元素校準曲線的線性相關系數均大于0.999 9、方法檢出限為0.01～0.80 μg/g、測定土壤標準物質的相對標準偏差為0.24%～2.31%（平行測定6 次），加標回收率為91%～117%。宋磊采用HCL-HNO3-HF-H2O2消解體系微波消解，用ICP-MS 測定土壤中包括總鎳在內的六種重金屬元素總量，測定結果的相對標準偏差小于1%、相對誤差小于3%、回收率在94.0%～106%，試驗證明該法重現性和穩定性好、準確度高[22]。

5 其他方法

羅來理、王堅用醋酸銨溶液浸提土壤樣品，用亞硫酸鈉除氧，以氯化銨-氨水作底液，用示波極譜法測定土壤中的鎘、銅、鎳和鋅，獲得了良好的波形，試驗證明該方法簡便、快速、靈敏度高，土樣分析可獲得較滿意的結果，適用于一般土壤樣品中低含量的鎘、銅、鎳和鋅的測定[23]。

楊燕采用粉末壓片法制樣，用X 射線熒光光譜法測定土壤中砷、鎳、鋅，通過對國家標準樣品進行分析，該方法的測定結果在誤差范圍內，將樣品平行測定十次的相對標準偏差小于5%，方法精密度較好[24]。

6 結論

不同的消解方法中，微波密閉消解和全自動快速消解的消解速度快，不需人工照看，節省了人力和時間，但存在消解不完全的問題。消解所使用的試劑為強酸和強氧化劑的多元組合消解，目的為除去土壤中的有機物并將樣品制備成適合于分析方法要求的試液，具體用哪幾種試劑組合消解需根據待測土壤樣品中的干擾成分來確定。例如，對于含難氧化性有機物含量較高的土壤，除加入鹽酸、硝酸外，還需加入高氯酸，如果土壤屬于硅化土壤，則還需加入氫氟酸以破壞土壤的硅晶結構。

原子吸收法和電感耦合等離子體發射光譜法都具有準確度高、簡單快速的優點，是目前測定各種環境樣品中重金屬的標準分析方法。電感耦合等離子體發射光譜法能同時進行多元素分析，準確度和精密度均優于原子吸收法，而檢出限卻低于AAS 法。電感耦合等離子質譜法不僅檢出限低、準確度和精密度高，還可以同時測定多種元素，提供精確的同位素信息。除了上述幾種常用的標準方法外，還有示波極譜法和X 射線熒光光譜法等分析方法，人們可以用其測定土壤樣品中的鎳等重金屬元素。具體選用哪一種分析測定方法，人們需要根據樣品成分、含量大小、實驗室條件、對結果的要求，并綜合考慮經濟、成本、人力等因素來確定。