關于表層土壤重金屬含量測定的方法研究

林鈺杰

（1.云南省地礦局中心實驗室，云南 昆明 650218；2.國土資源部昆明礦產資源監督檢測中心，云南 昆明 650218；3.云南地礦環檢中心，云南 昆明 650200）

近年來，我國工業經濟發展十分迅速，創造了高額經濟效益。但是，工業生產中產生的重金屬元素廢水廢渣有大量未經處理之后直接排放并朝著土壤中滲透，此時土壤內含有的重金屬含量超標，表層土壤中存在大量有毒性金屬元素，不但影響人體器官，甚至有可能引發癌變。因此，有關土壤重金屬污染方面的測定，必須予以足夠的重視。

1 表層土壤重金屬含量測定方法

（1）電感耦合等離子體原子發射光譜法。該方法是以等離子體為激發光源的原子發射光譜為基礎的，適用于多元素的測定中。該方法與其他測定表層土壤重金屬含量的方法相比，主要的優點由下述幾點組成：分析速度快、靈敏度高、精密度和準確度較高。但是，該方法也有不足之處存在，主要在于具有相對較高的設備及操作費用，同時樣品通常要求朝著溶液轉化，因為直接固體進樣會導致準確度降低，且在個別元素的測定分析中，采用該方法效果不明顯。

（2）原子吸收光譜法。原子吸收光譜法（AAS）也是一種常用于測定土壤中重金屬的方法，屬于特定原子測量光輻射的一種吸收方法。其基本原理是對樣品中金屬氣態基態原子外層原子吸收可見光及紫外光范圍內對應原子共振輻射強度進行測定，從而完成樣品中重金屬含量的確定。該方法的優點主要由靈敏度高、選擇性好、精密度好及檢出限低等組成，在分析樣品中微量或痕量組分時十分適用，然而在原則上來看，該方法無法同時測定多種元素。

（3）X射線熒光光譜法。X射線熒光光譜法（XRF）是的基本原理在于入射X射線和土壤樣品發生作用之后會有特征X熒光強度產生，將待測重金屬元素含量及熒光強度之間的關系作為依據，即可將各個待測重金屬元素含量測定出來。該方法的優點主要由操作簡便、適應性廣、分辨率高及檢測快速等幾點組成。

（4）電感耦合等離子體質譜法。該方法屬于高靈敏度測定重金屬的方法，基本原理在于離子化樣品之后，會有不同質荷比的帶電離子產生，在質量分析器的運用下，以離子的不同質荷比為根據將其分離，隨后借助檢測器進行檢測，將質譜圖獲取之后，即可將樣品中重金屬的含量確定。該方法的優點主要由線性范圍寬、檢出限低、靈敏度高及準確性高等組成。

（5）分光光度法。該方法是對處于一定波長或特定波長范圍內被測物質光吸收度進行測定，定性定量分析該物質的方法。因每種物質有著各不相同的分子結構，加之對不同波長光也有著不同的吸收能力，故而有特征結構的結構集團，存在選擇吸收特性的最大實收波長，形成最大吸收峰，而產生特有的吸收光譜。物質即便是相同的，然而因含量上有區別的緣故，也會有著不同的光吸收程度。該方法具有靈敏度高、操作簡便、快速等優點。

2 試驗部分

本文采用原子吸收光譜法測定表層土壤中重金屬含量，具體如下：

（1）儀器及試劑。儀器：原子吸收分光光度計、微波消解儀、鉛等空心陰極燈及智能控電加熱器等。試劑：超純水試驗用水；優級純高氯酸、硝酸；1000μg/mL鉛、鉻、銅、鋅標準液。

（2）儀器工作參數。本文選擇火焰原子吸收光譜法測定土壤中鉛、鉻、銅及鋅等4類重金屬含量，均采用Air-C2H2火焰，下表1為具體工作條件[1]。

（3）樣品前處理。①待完成表層土壤樣品采集工作后，采取四分法分為約100g，風干之后，樣品內的枝葉、石子等雜物，需要盡快清理干凈，隨后研磨，以0.172mm篩為標準過篩，備用。②溶樣杯內放入稱取的0.20g土壤樣品，加入一定水浸濕，隨后逐一加入5mL硝酸、3mL鹽酸、3mL氫氟酸，搖晃混勻并靜置15min。在功率保持1kW不變的條件，氣壓506.625kPa下，140℃持續消解5min；隨后，氣壓10 135.20kPa下，170℃持續消解4min；最后，氣壓1519.875kPa下，200℃持續消解5min。③上述流程結束后，冷卻后取出。將2mL高氯酸加入其內后，采用控溫電加熱器趕酸[2]。待可滾動珠狀為消解罐內溶液狀態時，樣品消解液即可朝著50mL容量瓶內轉移，并定容、測定（1%硝酸溶液）。

根據上述流程，做空白試液。

表1 火焰原子吸收光譜法工作條件

（4）樣品測定。以標準曲線為根據進行條件繪制，對樣品、空白試劑進行測定。數學模型公式如下所述：

其中，土壤樣品元素含量由W代表；樣品消解液元素質量濃度由P0代表；樣品消解液定容后的體積由V代表；土壤樣品的質量由m代表。

本文樣品測定次數為3次，下表2為具體測試結果。

（5）不確定度的分析。以數學模型為根據展開分析，不確定度可在樣品制備時引入，逐一分析樣品稱量重復性定容重復性、消解過程等內容。或是將不確定度引入樣品溶液四類元素濃度測定中，如樣品及溫度等重復性測量。此處研究的對象定為A類不確定度，通過觀測、統計分析后，對標準不確定度進行評定，在與實驗標準偏差表對比分析之后，得知之所以會有不確定度產生，基本是重復測定造成的。結合表2中的數據不難發現，表層土壤四類重金屬含量中，由少至多排列其平均值的順序，依次為Cr＜Cu＜Zn＜Pb。

表2 測定結果及A類不確定度

3 結語

當前時代下，科學技術的發展十分迅速，一定程度上優化了測定土壤重金屬含量的方法，使得測定結果更準確、速度更快。同時，各類新誕生的分析測定儀器，不但簡化了操作，且選擇性也得到有效提升，并且檢測精準度與靈敏度也更高，在重金屬含量測定中得到了更為廣泛的應用，進一步提高了土壤重金屬含量測定的準確性。