兩種消解方法用于測定土壤及沉積物中的鉭的對比研究

黃俐 陳秀梅

摘要：文章采用全自動石墨消解和微波消解兩種消解方法處理同一土壤及沉積物樣品，使用電感耦合等離子體質譜儀測定土壤及沉積物中的鉭元素。對檢出限、精密度、準確度和加標回收率等指標作比對，結果表明：兩種方法的結果基本一致，能夠滿足實驗要求。

關鍵詞：鉭;土壤及沉積物;全自動石墨消解;微波消解

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.043

Comparative study of two digestion methods for the determination of tantalum in soil and sediment

Huang Li，Chen Xiumei

（Nantong Environmental Monitoring Center of Jiangsu Province，Nantong Jiangsu 226006，China）

Abstract：In this paper，two digestion methods， automatic graphite digestion and microwave digestion，are used to process the same soil and sediment samples，and inductively coupled plasma mass spectrometry is used to determine tantalum in soil and sediment.Comparing the detection limit，precision，accuracy and recovery rate of standard addition and other indicators，the results show that the results of the two methods are basically the same and can meet the experimental requirements.

Key words：Tantalum;Soil and sediment;Automatic graphite digestion;Microwave digestion

鉭（Ta，VB族），難溶稀有金屬，是一種備受關注的功能材料，具有熔點高、化學穩定性強、耐腐蝕、表面氧化膜介電常數大等優良性能，在電子、冶金、化工、醫療、航空航天等高科技領域應用廣泛。隨著需求的增加，環境污染的加劇，了解土壤及沉積物中鉭的污染狀況具有重要意義。土壤及沉積物樣品檢測過程中，消解是關鍵[1]。通常用于土壤及沉積物中金屬元素分析的前處理方法有：電熱板法[2]、高壓密閉消解法[3]、微波消解法[4]和堿熔法[5]等。本文采用全自動石墨消解法和微波消解法與電感耦合等離子體質譜法相結合，測定土壤及沉積物中的鉭元素，通過對比實驗，分析兩種消解方法的優缺點。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

1.1.1 主要儀器及工作參數

電感耦合等離子體發射質譜儀（含耐氫氟酸霧化器）（ICP-MS，Nexion 350X，珀金埃爾默企業管理（上海）有限公司），儀器工作參數見表1;全自動石墨消解儀（STD60，普立泰科）;微波消解儀（MARX，CEM公司）;超純水儀（Milli-Q，美國Millipore公司）。

1.1.2 主要試劑

硝酸（G.R.）;高氯酸（G.R.）;氫氟酸（A.R.）;過氧化氫（A.R）;實驗用水為超純水。

鉭標準溶液（1000 mg /L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）;銠標準溶液（1000 mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）;調諧液（1.00 μg /L，珀金埃爾默（上海）有限公司）。土壤成分分析標準物質（GSS-17、GSD-32，中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所）。

鉭標準使用液（10.0 mg/L）：移取1.00 mL鉭標準溶液于100 mL容量瓶中，用1.0%氫氟酸+5.0%硝酸混合溶液稀釋定容至標線。銠標準使用液（2.00 mg/L）：移取2.00 mL銠標準溶液于1L容量瓶中，用1%硝酸溶液稀釋定容至標線。

1.2 樣品前處理

1.2.1 全自動石墨消解法

準確稱取0.2500 g土壤或沉積物樣品，置于聚四氟乙烯消解管中，用少量水潤濕，加3.0 mL氫氟酸、2.0 mL硝酸，蓋上回流蓋。于120℃加熱30 min，加3.0 mL氫氟酸，繼續加熱30 min，重復此操作一次。稍冷，去蓋，加3.0 mL過氧化氫，敞開加熱30 min，冷卻，過濾，用1.0%氫氟酸+5.0%硝酸混合溶液定容至25 mL，待測。

1.2.2 微波消解法

準確稱取0.2500 g土壤或沉積物樣品，置于聚四氟乙烯消解管中，用少量水潤濕，加3mL氫氟酸、3mL硝酸、1mL高氯酸，按表2設定的程序進行消解，冷卻，將溶液轉移至聚四氟乙烯坩堝中，電熱板加熱至微沸，趕酸，液體呈粘稠狀時停止加熱，稍冷，滴加少量硝酸溶解殘渣，待完全冷卻后過濾，用1.0%氫氟酸+5.0%硝酸混合溶液定容至25mL，待測。

1.3 工作曲線的配制

取一定體積的鉭標準使用液于容量瓶中，用1.0%氫氟酸+5.0%硝酸混合溶液進行稀釋，配制成濃度分別為0 ?g/L、2.5 ?g/L、5.0 ?g/L、10.0 ?g/L、20.0 ?g/L、50.0 ?g/L的標準系列，待測。內標銠標準儲備使用液在樣品霧化之前通過蠕動泵在線加入。

2 結果與討論

2.1 檢出限

根據HJ168-2010的檢出限確定方法，取加標后濃度為0.10 ?g/L的樣品進行測定，計算7次平行測定的標準偏差，以MDL=S*t（n-1，0.99）計算方法檢出限，結果見表3。

2.2 精密度和準確度試驗

對土壤及沉積物標準物質采用全自動石墨消解法和微波消解法兩種消解方法進行消解，分別測得樣品中鉭的含量，結果見表4。對土壤及沉積物實際樣品采用全自動石墨消解法和微波消解法兩種消解方法進行消解，分別測得樣品中鉭的含量，并對土壤及沉積物實際樣品進行加標回收試驗，結果見表5。結果表明：這兩種消解方法都能滿足土壤及沉積物中鉭的測定質控要求。

3 結論

通過一系列的對比實驗得出，全自動石墨消解法和微波消解法對土壤及沉積物樣品的消解效果較好，兩種方法均能滿足土壤及沉積物中鉭的測定需求。全自動石墨消解法按照預先設定的步驟進行消解，具有加酸、消解、趕酸、定容等功能，減少人為干預，避免對操作人員的危害。微波消解法消解速度相對較快，由于消解過程處于高溫高壓密閉環境，避免一些易揮發組分的損失，廢酸、廢氣的排放量少，減少外源性污染。綜上，兩種方法均具有較好的精密度和準確度，可以有效應用于土壤及沉積物的預處理。

參考文獻

[1]田衎，邢書才，楊郡，等.土壤/沉積物中重金屬元素分析的前處理技術研究進展[J].光譜實驗室，2012（1）：247-251.

[2]胡艷麗，夏杰，張自全，等.電熱板消解ICP-AES法測定農田土壤中的重金屬[J].四川環境，2014（4）：62-65.

[3]王萌，鄒惠玲，夏攀登，等.高壓密閉消解-原子熒光光度法測定涂料中的砷含量[J].中國標準化，2020（5）：187-189，199.

[4]成立.微波消解法在土壤重金屬含量檢測中的應用研究[J].中國金屬通報，2019（12）：216-217.

[5]項朋志，王振鋒，楊洋.堿熔法消解-火焰原子吸收法測定云南紅壤中的銅、鉛、鋅、鎘[J].化學與生物工程，2012（10）：85-86.

收稿日期：2020-08-29

基金項目：2018年江蘇省環境監測科研基金項目（1812）。

作者簡介：黃俐（1986-），女，漢族，分析化學碩士，工程師，研究方向為環境監測。