土壤中總砷、總汞測定的前處理方法研究

楊 宇

（山西省交通環境保護中心站（有限公司），山西 太原 030032）

隨著現代經濟的快速發展，各類環境問題日益凸顯。近年來，土壤環境問題成為社會的熱點問題。2016年，國務院印發《土壤污染防治行動計劃》，對加強土壤污染防治、改善土壤質量提出了新的方向與目標。

在土壤污染中，重金屬污染是一個重要的污染源。含有重金屬的污染物，通過各種途徑進入土壤，造成土壤中重金屬的富集[1]。富集重金屬元素的土壤很難恢復，這些重金屬元素通過食物鏈進入人體，在人體積累[2]。其中，過量的砷、汞會嚴重破壞人體的免疫系統、神經系統，造成極大的傷害，甚至危及生命。因此，對土壤中的砷、汞含量進行環境監測，得到相應的數據和結果，從而判別土壤的砷、汞污染情況尤為重要。在土壤重金屬含量分析中，土壤的前處理方式選擇對提高測定結果的準確度有著很大影響。本文采用王水水浴消解和電熱板消解兩種土壤前處理方式對兩種土壤進行消解，通過上機測定得出砷、汞含量數據，進而分析比較兩種不同方法的優缺點，為實際工作中測定土壤中砷、汞含量的前處理方式選擇提供參考。

1 實驗儀器設備、試劑和樣品

a）儀器設備 PF-72型原子熒光光度計（北京普析），AS4型自動進樣器（北京普析），BS124S型電子天平（德國賽多利斯），砷空心陰極燈，汞空心陰極燈，DZKW-4型電子恒溫水浴鍋，EG37A-PLUS型石墨控溫電熱板。

b）試劑 鹽酸（優級純）、硝酸（優級純）、硫酸（優級純）、5%硫脲溶液（稱取10 g優級純硫脲溶于200 mL水中配制，用時現配）、5%抗壞血酸（稱取10 g優級純抗壞血酸溶于200 mL水中配制，用時現配）、2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鉀溶液（用少量水溶解2.5 g優級純氫氧化鉀后加入10 g優級純硼氫化鉀，溶解后用水稀釋至500 mL，用時現配）、汞保存液（稱取0.5 g優級純重鉻酸鉀溶于少量水后，加入50 mL硝酸，用水稀釋至1 000 mL，搖勻）、汞稀釋液（稱取0.2 g優級純重鉻酸鉀溶于少量水后，加入28 mL硫酸，用水稀釋至1 000 mL，搖勻）、砷標準溶液（100 mg/L，環境保護部標準樣品研究所）、汞標準溶液（100 mg/L，環境保護部標準樣品研究所）。

c）樣品 土壤成分分析標準物質GSS-3（As：4.4 ±0.6 mg/kg；Hg：0.060 ±0.004 mg/kg）、GSS-7 （As：4.8±1.3 mg/kg；Hg：0.061±0.006 mg/kg）（中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所認定）。

2 土壤樣品預處理

a）王水水浴消解（砷） 準確稱取0.3～0.4 g（精確到0.000 2 g）土壤樣品置于50 mL具塞比色管中，加少量水潤濕樣品后加入10 mL（1+1）王水，加塞搖勻，靜置隔夜[3]。次日將比色管于水浴鍋沸水浴中消解2 h，中間搖動幾次，取出冷卻，用水稀釋至刻度，搖勻后吸取10 mL消解液于50 mL比色管中，加3 mL鹽酸、5 mL5%硫脲溶液、5mL5%抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻放置，取上清液待測。共制作6組平行全程序樣品和2組全程序空白。

b）王水水浴消解（汞）[4]準確稱取0.3～0.4 g（精確到0.000 2 g）土壤樣品置于50 mL具塞比色管中，加少量水潤濕樣品后加入10 mL（1+1）王水，加塞搖勻，靜置隔夜。次日將比色管于水浴鍋沸水浴中消解2 h，中間搖動幾次，取出冷卻，立即加入10 mL汞保存液，用汞稀釋液稀釋至刻度，搖勻放置，取上清液待測。共制作6組平行全程序樣品和2組全程序空白。

c）電熱板消解（砷）[5]準確稱取0.3～0.4 g（精確到0.000 2 g）土壤樣品置于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加入10 mL鹽酸、10 mL硝酸，搖勻加蓋后放置隔夜。次日將聚四氟乙烯坩堝轉移到電熱板上在通風櫥中加熱消解，保持溫度為90℃～100℃，加蓋加熱至無明顯顆粒。加入2 mL高氯酸，將溫度提高至150℃～170℃，加熱至冒白煙，加熱時經常搖動坩堝。若坩堝壁上有黑色碳化物，加入1 mL高氯酸加蓋繼續加熱至黑色碳化物消失，開蓋，加熱趕酸至內容物呈不流動的液珠狀。加入3%鹽酸溶液溫熱溶解殘渣，全部轉移至50 mL容量瓶中，用水定容至標線，搖勻后吸取10 mL消解液于50 mL比色管中，加3 mL鹽酸、5 mL5%硫脲溶液、5 mL5%抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻放置，取上清液待測。共制作6組平行全程序樣品和2組全程序空白。

d）電熱板消解（汞） 準確稱取0.3～0.4 g（精確到0.000 2 g）土壤樣品置于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加入10 mL鹽酸、10 mL硝酸，搖勻加蓋后放置隔夜。次日將聚四氟乙烯坩堝轉移到電熱板上在通風櫥中加熱消解，保持溫度為90℃～100℃，加蓋加熱至無明顯顆粒。加入2 mL高氯酸，將溫度提高至150℃～170℃，加熱至冒白煙，加熱時經常搖動坩堝。若坩堝壁上有黑色碳化物，加入1 mL高氯酸加蓋繼續加熱至黑色碳化物消失，開蓋，加熱趕酸至內容物呈不流動的液珠狀。加入3%鹽酸溶液溫熱溶解殘渣，全部轉移至50 mL比色管中，用汞稀釋液定容至標線，搖勻放置，取上清液待測。共制作6組平行全程序樣品和2組全程序空白。

3 樣品測定

3.1 測量條件

使用PF72型原子熒光光度計對消解后的樣品進行測定，測定條件如表1所示。

表1 儀器測定條件

3.2 校準曲線繪制

用砷標準溶液配制濃度為0 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL、30 ng/mL、40 ng/mL、60 ng/mL的標準系列溶液；用汞標準溶液配制濃度為0 ng/mL、0.2 ng/mL、0.4 ng/mL、0.8 ng/mL、1.2 ng/mL、2 ng/mL、4 ng/ml的標準系列溶液，按照設置好的測量條件，選用硼氫化鉀作為還原劑，3%鹽酸溶液作為載流溶液，上機測定，繪制校準曲線。見表2。

表2 砷、汞校準曲線

3.3 樣品測定

選用相同的測量條件，對王水水浴消解和電熱板消解的兩類樣品進行土壤中總砷和總汞含量的測定。共進行6次平行測定，計算不同消解方法測定結果的精密度和準確度。測定結果見表3、表4。

表3 王水水浴消解樣品測定結果

表4 電熱板消解樣品測定結果

4 結果及討論

從表3可以看出，采用王水水浴消解土壤成分分析標準物質GSS-3、GSS-7，砷測定結果的相對標準偏差分別為1.39%和1.59%，相對誤差分別為1.36%和0.21%；汞測定結果的相對標準偏差分別為1.92%和2.74%，相對誤差分別為1.67%和0。數據平行性較好，且測定值接近樣品標準值。

由表4可以看出，采用石墨電熱板消解土壤成分分析標準物質GSS-3、GSS-7，砷測定結果的相對標準偏差分別為2.23%和4.02%，相對誤差分別為-4.55%和-8.33%；汞測定結果的相對標準偏差分別為3.27%和4.60%，相對誤差分別為-6.67%和-9.84%。數據平行性相對王水水浴消解前處理方式較差，樣品測定值較標準值偏低，相對誤差較大。

分析其原因，王水水浴消解土壤過程均在具塞比色管中進行，其中，砷的消解過程發生于兩只具塞比色管中，存在一次消解液轉移；汞的消解則全部在單只具塞比色管中進行，故消解液損失的情況較少發生。而石墨電熱板消解中，砷的消解過程發生于聚四氟乙烯坩堝，在消解過程中若溫度控制較差，會產生液體飛濺的問題，并且消解完成后需向容量瓶以及比色管中轉移，存在兩次消解液轉移過程；汞的消解液則存在一次由聚四氟乙烯坩堝向容量瓶轉移的過程，消解液損失的情況較容易發生。另外，水浴消解的溫度較穩定，具塞比色管受熱均勻，消解過程比較穩定，且進行了隔夜冷消解處理，故土壤消解比較充分。而電熱板消解電熱板板面的溫度分布不均勻且保溫性能較差，會造成土壤消解不充分的情況，從而導致測定結果偏低。

綜上，水浴王水消解和電熱板消解使用的設備均比較簡單，但水浴王水消解較電熱板消解耗時短，操作簡便，封閉性較好，可以有效避免樣品轉移等帶來的實驗誤差，實驗精密度和準確度高，可以有效用于環境監測土壤中總砷、總汞含量的測定。