土壤中重金屬元素含量的檢測方法研究

閆冰

摘要：為了可以更好的檢測出土壤中的重金屬元素含量，就需要科學、合理的挑選檢測方式。在本篇文章中將會基于微波消解、電感耦合等離子體發射光譜儀而展開研究，進而通過其對土壤中重金屬元素的含量展開檢測，最后針對實際檢測結果展開分析，希望可以為技術人員提供參考幫助。

關鍵詞：土壤;重金屬元素含量;檢測方法

隨著工業行業的不斷發展促使相關工業生產規模也在不斷擴建，在擴建與生產的過程中會出現大量工業污水的隨意排放，同時因化肥與農藥的大量使用，導致土壤中重金屬元素的含量在不斷增加，重金屬不僅會改變土壤的結構與成分，而且重金屬還會隨著農作物與人類對于食物的攝取對人類的身體健康造成影響。就目前中國土壤重金屬污染的實際情況而言，針對土壤中重金屬的含量展開檢測與控制是迫在眉睫的工作。

一、檢測原理與檢測設備及試劑

1、檢測原理

在檢測的過程中，當氬氣經過等離子體火炬時，通過射頻發生器所產生的交變電磁場促使其電離出現加速的現象，并且與其他氬原子之間發生撞擊，這一反應促使多余的氬原子轉變為原子、離子、電子等粒子混合氣體，這種氣體又被成為等離子體。同時，等離子體火炬最高溫度可以達到約6000——8000K的高溫，將處理之后的樣品放置霧化器中被霧化之后，可以隨著氬載氣帶入進等離子體火炬當中，當樣品在等離子體火炬中被原子與電離激發之后，不同元素的原子會發射出不同特征的光譜住，通過實際光譜就可以將其與標準溶液之間展開對比，最后得出的結果就是樣品中各個元素的實際含量。

2、檢測設備及檢測試劑

在實際檢測的過程中需要選用適合的儀器，同時還需要根據實驗所需來調制相應的檢測試劑，一般情況下可以選擇Optima7000DV型號的電感耦合等離子體發射光譜儀、微波消解儀、土壤研磨器、AE-200型號的分析天平（需要將分析天平的誤差精準至0.0001g）等;在調制實驗檢測所需試劑時，一般可以調制Cr、Ni、Mn、Fe、Cu、Zn、K、Na、Ca、Mg標準溶液，同時鹽酸需要選擇優級純約500毫升、優級純硝酸約500毫升、優級純氯酸約500毫升、5%三乙醇胺溶液（V/V）、0.2%EDTA溶液（W/V）^【1】。

二、檢測的條件

1、微波消解條件

第一步需要稱取土壤樣品，選擇的土壤為：沙質土壤、有機堆肥土、棕壤等，約稱取0.2克，并且需要確保土壤樣品的誤差精準在0.0001克之內，而后將其放置于聚四氟乙烯消解罐中，并加入消解試劑摻混均勻后裝置消解裝置內，將其置放于微波消解儀中。微波消解系統的條件為：消解試劑為HCIO₃、HNO₃、HCI+HNO₃，微波消解儀功率為700W，升壓速度為0.1Mpa/min，消解壓力為4Mpa，恒壓時間為1小時，冷卻時間為30min。

2、設備工作的條件

使用電感耦合等離子體發射光譜儀來測定Cr、Ni、Mn、Fe、Cu、Zn、K、Na、Ca、Mg的元素含量時，設備的工作條件主要包括：一起的運作功率為1300W、PLAS氣為15L/min、輔助氣為0.2L/min、霧化器中的載氣為0.8L/min。元素測定波長的實際寬度為0.5nm;等待分析的元素波長：Cr為267.716nm、Ni為221.648nm、Mn為257.610nm、Fe238.204nm、Cu為327.393nm、Zn為213.857nm、K為766.490nm、Na為589.592nm、Ca為317.933nm、Mg為285.213nm;其參數條件為：等離子體的觀察方式主要包括軸向觀察、樣品溶液流速1.5ML/min、光源穩定的延長時間約為15秒、讀數時間約為5秒、延長時間主要是選擇手動進樣的方式時所用的時間約為100秒、清洗設備的時間約為40秒、攻擊測量2次^【2】。

三、檢測結果

1、酸體系

選擇HCIO₃-H₂O₂、HNO₃-H₂O₂、HCI-HNO₃（3+1）對沙質土壤展開消解，其中恒壓的時間約為1小時，其壓力需要≥4Mpa，并對消解溶液展開蒸發殘留試驗，試驗的實際結果如表1所示：

通過表1可以得知，選用HCI-HNO₃對土壤樣品展開微波消解時，其所消解的樣品效率為92.0%。這一結果表示HCI-HNO₃的消解效率高于HCIO₃-H₂O₂與HNO₃-H₂O₂。因此，就可以看出HCI-HNO₃可以作為最佳實驗條件的酸體系，從而可以達到最高消解效果。

2、樣品的標準曲線繪制

將不同體積的Cr、Ni、Mn、Fe、Cu、Zn、K、Na、Ca、Mg標準溶液放置在聚四氟乙烯消解罐中時，促使標準曲線系列質量的實際濃度為0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.5mg/L，根據微波消解的條件展開處理，并在趕酸完成之后向聚四氟乙烯消解罐中加入約為1mL的三乙醇胺溶液與約2mL的EDTA溶液，而后使用去離子水定容至50mL。通過樣品的標準曲線繪制可以得知，各個元素之間的標準曲線相關系數均會高于0.9995。通過這一結果可以得知，當各個元素之間的系數高于0.9995時，其就可以充分滿足實驗室的檢測要求，并且可以為降解土壤中重金屬元素的相關工作提供諸多幫助^【3】。

結束語：

綜上所述，通過上述分析可以得知，使用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜儀對土壤中的重金屬元素展開檢測，可以有效檢測出土壤中的重金屬元素，并且通過這樣的方式還可以有效提高檢測效率，同時對于土壤中降解重金屬元素工作提供良好的基礎保障。

參考文獻

[1]袁中強，曹春香，鮑達明，等. 若爾蓋濕地土壤重金屬元素含量的遙感反演[J]. 濕地科學，2016，14（1）：113-116.

[2]馬莉，司晗. 微波消解樣品-電感耦合等離子體質譜法同時測定土壤中重金屬元素和稀土元素[J]. 環境科學導刊，2016（2）：88-91.

[3]黃萍. 土壤中重金屬元素形態分析方法及形態分布的影響因素[J]. 資源節約與環保，2016（3）：171-171.

（作者單位：遼寧省冶金地質勘查研究院有限責任公司）