对比分析两种消解方法测定土壤中的砷含量

田 瑜，王爱国，刘志光，陈利粉

（安阳市环境保护监测中心站，河南安阳455000）

砷作为一种有毒有害元素，痕量存在于土壤中。准确测定土壤中的砷，首先要选择合适的消解方法。目前常用的消解方法有水浴消解[1]、湿法消解[2]、高压消解[3]、微波消解[4]、熔融法等。本文分别采用全自动消解仪消解法和微波消解法，消解有证土壤标准样品，再用原子荧光光度计测定土壤标准样品中砷的含量。对比分析这两种方法的优缺点，同时证实使用全自动样品消解仪消解土壤样品，结果准确可信，该方法可应用于土壤样品的前处理。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1）AFS-930原子荧光分光光度计（北京吉天仪器有限公司）；砷空心阴极灯；Mars微波消解仪（美国CEM公司）；全自动样品消解仪（美国THOMAS CAINDEENAⅡ）。

2）试剂：砷标准溶液由国家标准物质中心提供，实验用酸均为优级纯酸，实验用水均为去离子水，实验用试剂均为优级纯。

3）溶液配制：硼氢化钾溶液（1%）：称取2.0 g硼氢化钾溶于200m l0.5%氢氧化钾溶液中；载流5%盐酸：取10.00ml盐酸于200ml的容量瓶中，用去离子水定容；硫脲-抗坏血酸混合溶液：称取10 g硫脲和10 g抗坏血酸，用去离子水定容至100ml的容量瓶中，现用现配。

1.2 土壤样品前处理方法

1.2.1 微波消解法[4]

称取0.1～0.2 g土样置于微波消解罐中，在通风橱条件下加入去离子水，2m l浓硝酸，6m l盐酸，混匀，放置1 h后，密闭，放入微波消解仪中。按照表1升温程序进行消解。消解完成后冷却至室温。将消解后的溶液转移至50.00ml容量瓶中，用去离子水洗涤消解罐并将洗涤液转移至容量瓶中，定容至刻度线。

表1 微波消解升温程序

从上述制备的样品溶液，取10.00m l于50.00ml的容量瓶中，加入5.00m l盐酸，10.00ml硫脲-抗坏血酸混合溶液，并定容至标线，混匀，待测。

1.2.2 全自动消解仪消解法

称取0.1～0.2 g土样置于消解罐中，设定仪器消解程序（见表2）及消解罐位置，运行消解程序。

表2 全自动消解仪消解法

续表2

将定容后的样品溶液混匀，静置，去上层清液待测。

1.3 土壤样品测定及仪器条件

测定土壤中重金属砷的含量采用原子荧光光度计法，具体测定条件见表3。土壤样品中砷含量检测方法均采用国标法[4]。

2 实验结果与讨论

2.1 工作曲线

以配制的硼氢化钾溶液为还原剂，5%的盐酸溶液为载流，对砷含量在0～12μg∕l范围内的标准系列使用液进行测定，制作标准曲线。连续测定标准空白液11次，得其荧光值，并计算标准偏差，根据公式DL=3SD∕K（SD为空白液荧光值的标准偏差，K为标准曲线斜率），计算原子荧光光度计的检出限。砷的标准曲线方程：y=100.3x-33.5；检出限为：0.3 μg∕l。

表3 原子荧光光度计测定条件

2.2 土壤样品的测定

对6份土壤标准样品（国家环保总局标样研究所），分别采用微波消解法和全自动消解仪消解法进行消解，并做5个平行，测定土壤样品中砷的含量。同时，分别对6份土壤样品采用上述两种消解方法进行加标回收实验，得到测定结果如表4所示。

从表4中可看出，采用微波消解法及全自动消解仪消解法消解土壤样品，测得6个样品中砷的含量结果均有1～2个测定值不在保证值范围内；从相对误差来看，两种方法测得ESS-1的结果偏离保证值较大，但6个样品的相对误差均在10%范围内；测得精密度均满足小于10%的要求；同时对6个样品的加标回收率测定范围均在85%～105%的要求，微波消解消解法和全自动消解仪消解法测得砷的加标回收率结果均符合《土壤环境监测技术规范》[5]关于土壤中重金属含量分析测定质控要求。说明两种方法的准确度满足实验要求。综上所述，这两种方法可用于测定土壤样品中砷含量的前处理。

表4 砷的测定结果

2.2 讨论

采用微波消解法，由于容器密闭，消解罐中压力增大，使得酸的沸点升高，从而提高消解反应速度，最大程度上缩短了消解时间。微波消解法体系密闭，引入的误差较小，测定结果稳定。

全自动消解仪土壤消解法消解过程中无须实验人员直接接触强酸，采用设定的程序自动加酸、消解，避免了实验人员直接接触有害气体，保障实验人员的人身安全，同时消解完成后，根据程序设定，完成相应的后续步骤，如加入相应的试剂、振荡、定容等，全程无需实验人员在旁操作，提高了实验人员工作效能。其次全自动消解仪加热采用的是柱状石墨块包裹消解罐，使得消解罐受热均匀，土壤样品消解效果好。但该方法采用的开放体系，导致误差较微波消解法大，并且消解时间较微波消解法长。

3 结论

综上所述，采用全自动消解仪进行消解和采用微波消解法，各有优缺点。使用上述两种方法进行土壤样品的消解，消解成果均较为理想，砷含量测定结果准确可信。同时全自动消解仪消解法操作方便，更为安全，提高了实验人员工作效能，该方法从准确度、精密度及加标回收率方面均证实可应用于土壤样品的消解，并准确测得土壤中砷元素的含量。