土壤重金属分析前处理方法比较研究

孙晨秋，张艳飞，姜东波，赵智慧

（1. 赤峰市环境科学研究院，内蒙古 赤峰 024000；2. 赤峰市环境监测中心站，内蒙古 赤峰 024000）

土壤重金属分析前处理方法比较研究

孙晨秋1，张艳飞2，姜东波2，赵智慧2

（1. 赤峰市环境科学研究院，内蒙古 赤峰 024000；2. 赤峰市环境监测中心站，内蒙古 赤峰 024000）

采用石墨消解法和电热板消解法对土壤标准样品进行消解处理，测定消解溶液中Pb、Zn、Cu、Cr、Ni5种重金属的含量。结果表明，石墨消解法和电热板消解法均能将土壤样品消解完全，分析结果均在样品不确定度的要求范围内。石墨消解具有安全性高、全自动无人值守批量样品处理、样品交叉污染小、消解周期短等多种优点，具有广阔的应用前景。

智能石墨消解；重金属；土壤

土壤是生态系统的重要组成部分，也是人类的生存之本、发展之基。随着工业社会的高速发展，越来越多的重金属被释放到生物圈中，重金属污染物在土壤中不断迁移和富集，对人类和动植物健康产生了严重的危害。20世纪50年代，日本、美国学者开展了一系列与土壤重金属污染相关的研究，土壤重金属污染问题开始成为学术界研究的热点[1，2]。

为了更好地了解土壤重金属的污染情况，必须做好重金属的检测工作。重金属的检测主要分为前处理和定量测定两部分。土壤前处理工作直接影响土壤的检测结果，前处理方法的选择是检测数据准确与否的决定性因素。目前，比较常用的土壤消解方法主要有电热板消解、石墨消解、微波消解和高压消解罐消解[3-7]。电热板消解时所用仪器设备简单，一次性分析样品较多；微波消解是在密闭环境下进行的，减少了部分重金属的挥发；全自动石墨消解过程为全自动操作，无需人看守，减少了对人的危害[8]。本研究采用电热板消解法及石墨消解法对土壤样品进行消解，并采用电感耦合等离子体发射光谱仪对消解液进行分析测试，对分析测试结果进行比较及评价，为环境土壤样品的分析测试工作提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PerkinElmer公司，Optima 8000）；石墨消解仪（加拿大Vulcan公司，Vulcan 42）；Milli-Q纯水器（美国Millipore公司）；电热板（国产）。

HNO3、 HF、 HClO4（国药， 优级纯）；NH4H2PO4（国药，优级纯）；标准物质（Gss-17沙化土，Gss-22沉积物，地球物理地球化学勘察研究所）；混合标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，质量浓度为1 000 mg/L）；铼标准溶液（Re，国家有色金属及电子材料分析测试中心，质量浓度为1 000 mg/L）。

1.2 实验方法

1.2.1 电热板消解法

称取土壤样品0.500 0 g于聚四氟乙烯坩埚中，分别加入7 ml HNO3、3 ml HClO4和10 ml HF，加盖后于电热板300℃下加热1 h；揭开坩埚盖，继续置于300℃电热板上加热，直至坩埚内残余黄豆粒大小的液体，取下坩埚；待坩埚冷却后，加入3 ml HNO3、2 mlHClO4和5 ml HF，震荡混匀后置于300℃电热板上加热至坩埚内残余黄豆粒大小的液体，取下坩埚，加入1 ml HCl，30 min后加入2%的NH4H2PO4溶液1 ml，转移到50 ml比色管中定容，消解液用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。

1.2.2 石墨消解法

称取土壤样品0.200 0 g于聚四氟乙烯的石墨消解罐中，置于全自动石墨消解仪上，运行消解程序，消解程序如表1所示。消解液采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定。

表1 石墨消解程序

1.3 测定方法

Pb、Zn、Cu、Cr、Ni的测定采用电感耦合等离子体发射光谱内标法，内标元素选用铼（Re）。

2 实验结果与分析

2.1 电热板消解法测定结果

分别准确称取Gss-17和Gss-22标准土壤样品各6份，采用上文所述电热板消解法进行前处理，统一测定消解液中5种重金属元素的含量，测定结果如表2所示。

表2 电热板消解法的测定结果

2.2 石墨消解法测定结果

分别准确称取Gss-17和Gss-22标准土壤样品各6份，采用上文所述石墨消解法进行前处理，统一测定消解液中5种重金属元素的含量，测定结果如表3所示。

表3 石墨消解法的测定结果

2.3 电热板消解法与石墨消解法实验结果比较

本研究分别采用电热板消解法和石墨消解法对土壤标准样品Gss-17及Gss-22进行消解，并对土壤中Zn、Pb、Cu、Cr、Ni 5种重金属采用电感耦合等离子体发射光谱—内标法进行分析测试，测定结果分别如表2、表3所示。表4对上述两种方法的主要特征进行了对比，对比发现上述方法的测定结果均在标准值不确定度的要求范围内，但是石墨消解法的相对偏差为2%，小于电热板消解法的5%；石墨消解法的消解时间为6 h，也要少于电热板消解法的1～2 d；同时石墨消解法在升温速率、样品加热的均匀性、操作的安全性及样品污染的概率上也要好于电热板消解法；但是电热板消解法在消解成本、仪器设备要求及操作难易度上要远低于石墨消解法。

表4 电热板消解与石墨消解法技术参数对比

3 结论

本研究分别采用石墨消解法和电热板消解法对土壤标准样品进行消解，并采用电感耦合等离子体发射光谱-内标法进行分析测试。测试结果表明，石墨消解法与电热板消解法都能准确测定土壤标准样品中重金属的含量，两种方法可等效使用。但石墨消解法的测定结果准确度高，同时具有全自动无人值守的特点，大大提高了工作效率，并且减少了操作上的人为误差，更有利于保证测定结果的重现性。因此，石墨消解仪以其省时、方便、安全和准确等优点在土壤样品消解上具有广泛的推广空间。

[1]程韵韵.典型区域农田土壤重金属污染时空变化特征及影响因素研究[D].北京：中国农业科学院，2014.

[2]刘红樱,谢志仁，陈德友，等.成都地区土壤环境质量初步评价[J].环境科学学报，2004，24（2）：297-303.

[3]李海峰，王庆仁，朱永官.土壤重金属测定两种前处理方法的比较[J].环境化学，2006，25（1）：108-109.

[4]丁振华，王文华.土壤消解方法研究及对上海浦东环境汞背景值初步调查[J].土壤，2004，36（1）：65-67.

[5]陈江，姚玉鑫，费勇，等.微波消解等离子体发射光谱和石墨炉原子吸收光谱法联合测定土壤中多元素[J].岩矿测试，2009，28（1）：25-28.

[6]耿勇超.智能石墨消解在土壤重金属测定前处理中的应用[J].环境科技，2013，26（3）：58-59.

[7]李占彬，谭红，谢锋，等.高压密封消解石墨炉原子吸收测定土壤中的全钼[J].贵州大学学报：自然科学版，2009，26（3）：21-24.

[8]龙加洪，谭菊，吴银菊，等.土壤重金属含量测定不同消解方法比较研究[J].中国环境监测，2013，29（1）：123-126.

（编辑：程 俊）

A Comparative Study on Sample Pretreatment Methods in the Determination of Soil Heavy Metals

Sun Chenqiu1,Zhang Yanfei2,Jiang Dongbo2,Zhao Zhihui2
（1.Chifeng Academy of Environmental Science,Chifeng Inner Mongolia 024000,China；2.Chifeng Environmental Monitoring Station,Chifeng Inner Mongolia 024000,China）

The methods of intelligent graphite digestion and the electric heating plate digestion were both successfully applied for the digestion treatment of the standard reference soil samples．The concentration of five kinds of heavy metals in digestion solutions,such as Pb,Zn,Cu,Cr and Ni,were all determined accurately.The results indicated that the soil samples can be completely digested by using these two methods.The uncertainty can meet the test requirements.Graphite digestion has some advantages such as high safety,full-automatic and unattended batch treatment, less pollution,short digestion cycle,et al,and has the broad application prospect．

intelligent graphite digestion；heavy metals；soil

X833

A

1008-813X（2015）02-0064-03

10.13358 /j.issn.1008-813x.2015.02.18

2015-03-16

孙晨秋（1970-），女，内蒙古赤峰市人，毕业于内蒙古师范大学环境工程专业，高级工程师，主要从事环境监测工作。