土壤不同消解体系对重金属测定的对比研究

李曾奎 游春萍

【摘 要】在使用国家标准对土壤样品进行湿法消解过程中，通过改变所加入的酸的体系完成样品的预处理，然后使用原子吸收分光光度计测定其中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr的含量。检测结果表明，通过改变国标中所加入的酸的体系，具有消解完全、节省时间和结果准确等优点。

【关键词】土壤消解；加酸顺序；加酸时间；加酸量

【中图分类号】X53 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）01-0109-03

由于土壤的成分以及结构比较复杂，测定土壤中的重金属含量必须对土壤进行消解，常规的消解方法有湿法消解、高压消解、微波消解及干灰化法4种。这些方法各有优缺点，文献[1]～[4]使用的是湿法消解对样品进行前处理，主要用于测定土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr等重金属元素的含量，原子吸收分光光度法测试消解液中的金属元素。本文就国标方法采用的湿法消解土壤的过程中酸加入的顺序、时间以及加入的量，提出个人的看法。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

TAS-990型原子吸收分光光度计（北京普析通用，配GF-990石墨炉电源）；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr空心阴极灯；可调式电热板；聚四氟乙烯坩埚等。

试验用水均为去离子水；试验用酸均为优级纯：盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸。

GBW07405（GSS-5）黄红壤土壤样由地球物理地球化学勘查研究所提供；Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr标准溶液（500 mg/L）由国家标准物质中心提供。

1.2 实验方法

1.2.1 国标方法消解（方法一）

称取土壤样品0.4～0.6 g（精确至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩锅内，加水润湿后加盐酸10 mL，于通风橱内的电热板上低温加热，待蒸至3 mL左右时，取下稍冷，然后加入5 mL硝酸、5 mL氢氟酸、3 mL高氯酸，加盖后于电热板上中温加热1 h左右，开盖除硅。当加热至冒厚白烟时，加盖加热至黑色有机碳化物分解消失，再开盖驱赶白烟至样品呈粘稠状，取下稍冷，用去离子水冲洗坩埚并并加入1 mL硝酸温热溶解残渣，移入50 mL容量瓶中，定容待测。每批土壤样品做1份全程序空白。

1.2.2 改变加酸顺序消解（方法二）

称取土壤样品0.4～0.6 g（精确至0.000 2 g）置于聚四氟乙烯坩锅内，加水润湿后加王水（盐酸和硝酸按照3∶1的比例配制）10 mL，于通风橱内的电热板上低温加热，待蒸至3 mL左右时，取下稍冷，加入5 mL氢氟酸，于电热板上中温加热并经常晃动坩埚除硅，0.5 h后，加3 mL高氯酸，加盖加热至黑色有机碳化物分解消失，再开盖驱赶白烟至样品呈黏稠状，取下稍冷，用去离子水冲洗坩埚并并加入1 mL硝酸温热溶解残渣，移入50 mL容量瓶中，定容待测。每批土壤样品做1份全程序空白。

1.3 样品测定

消解液用原子吸收分光光度计直接火焰法测定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，对于含量较低的镉，使用石墨炉法测定其含量。原子吸收光度仪的工作条件见表1、表2。

2 结果与讨论

2.1 不同消解方法消解效果的比较

分别用方法1、方法2对GSS-5土壤标样进行消解，然后用火焰原子吸收分光光度法测定其中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量，石墨爐法测定其中的Cd。测定结果见表3。

由表3可以看出，相对于方法一，方法二的加酸体系消解对样品测定结果同样有较好的准确度和精密度。

2.2 不同消解方法消解所需时间的比较

分别用方法1、方法2对GSS-5土壤标样进行消解，分别统计每次加酸消解及其相关步骤所需要时间。结果见表4、表5。

由表4和表5可以看出，使用方法二所需要的时间比方法一所需要的时间少1.5 h，并且操作简便，在一定程度上缩短了土壤样品的消解时间，使得工作效率有所提高。

2.3 不同消解方法所消耗酸的比较

分别用方法一、方法二对GSS-5土壤标样进行消解，分别统计每次加酸消解所消耗的量。结果见表6。

由表6可以看出，两种不同加酸消解体系中，方法一所消耗的氢氟酸、高氯酸与方法二所消耗的量一样，方法二所消耗的盐酸、硝酸均比方法一少了2.5 mL，在一定程度上减少了消解产生的酸雾对操作者和环境带来危害。

3 结论

首先加王水，初步破坏土壤中的有机物质成分，如果土壤中有机质较多，高氯酸的加入会引起爆炸；其次加氢氟酸，破坏氧化硅的晶格结构，将晶格里面的待测元素释放出来；最后加高氯酸，破坏土壤中的有机物质成分，使原本富集于动植物体内后形成的土壤腐殖质中的重金属元素析出[5]。由以上对比实验可知，使用湿法消解来对土壤样品进行预处理时，使用国标方法更改后的加酸体系（王水—氢氟酸—高氯酸）相比国标方法的加酸体系（盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸），同样具有消解彻底，重复性好的优点，并且操作简便，消解过程有所简化，缩短消解的时间，做到高效、彻底、安全的消解，是较为理想的消解方法，适于推广使用，具有一定的参考意义。

参 考 文 献

[1]GB/T 17138—1997，土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[2]GB/T 17139—1997，土壤质量 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[3]GB/T 17141—1997，土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法[S].

[4]HJ 491—2009，土壤总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法[S].

[5]中国环境总站.土壤元素的近代分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1992.

[责任编辑：陈泽琦]