不同环境介质重金属测定前处理方法的应用现状

白 衡

(山西丽浦环境检测有限公司，山西 太原 030032)

引 言

随着科技的迅猛发展和现代社会的不断进步，近30年来重金属产业也在快速扩张，在开采、冶炼、加工等工业生产过程中大量工业废气和废水中的重金属进入大气、水、土壤，引起了严重的环境污染。由于重金属具有富集性和生物累积性，加之很难在环境中降解，直接威胁着生态环境及人类自身的健康。因而加强重金属监测获得可靠的重金属污染数据尤为重要。而在重金属监测分析中样品的前处理是一个十分重要的环节，有资料显示有60%的分析误差产生于样品前处理而不是仪器本身[1-2]。本文对近年来土壤、水体、大气等不同环境介质样品的重金属检测前处理技术进行了归纳总结，并对各种前处理方法的优缺点进行了比较，以期为重金属检测前处理技术提供全面的分析总结，便于为相关分析人员进一步研究做参考。

1 消解方法的介绍

目前重金属检测样品前处理技术主要有：湿式消解和干灰化法。

1.1 湿式消解

湿式消解是用液体或液体与固体混合物作催化剂，在一定温度下分解样品中的有机质，此过程称为湿式消解法。该方法所需条件一般实验室均可满足，是目前应用较广的一种重金属前处理方法。湿式消解按酸的组成又分为单一酸和混酸消解体系。湿式消解法还可以根据消解设备的不同分为电热板手工加热消解法、全自动石墨消解仪法、高压密闭消解法、微波消解法及其他前处理技术。但需要注意的是微波消解需要用其他酸来代替高氯酸。

1.2 干灰化法

干灰化法是利用高温除去样品中的有机质，剩余的灰分用酸溶解，作为样品待测溶液。该法在环境监测分析中应用相对较少，更多地被用于食品和植物样品等有机物含量多的样品测定中。

1.3 消解方法优缺点比较

湿式消解法与干灰化法优缺点的比较见表1。不同设备消解方法优缺点的比较见表2。

表1 湿式消解法与干灰化法优缺点对比

表2 不同设备消解方法优缺点对比

2 土壤重金属消解

2.1 主要消解方法

我国土壤重金属检测标准中重金属前处理方法可归纳为：Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、总Cr、采用HCl-HNO3-HF-HClO4体系电热板消解。国外多采用的是王水消解法如ISO方法11466和欧洲DN38414-S7王水法。台湾环境监测所采用的NIEAS321,63B近似于国外的王水消解法。李海峰等[2]用HCl-HNO3-HClO4-HF完全消解法与王水提取法对三种不同土壤中的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属进行测定并对结果进行了比较。反王水较王水具有更强的氧化性，近年来越来越受到人们的关注并在研究中得到了应用。陆建华[3]采用反王水压力消解罐消解土壤标准物质和待测样品，得到的准确度和精密度良好。许海、周赛春[4]等分别在对土壤标准样品中的Cu、Pb、Zn、Cd等重金属元素检测时用干灰化法与湿式消解法进行了对比实验。

2.2 讨论

我国国家标准中土壤重金属元素检测的种类和方法较少，但这方面的文献报道相对较多，给分析人员提供了大量的参考资料，为土壤重金属消解方法的进一步探索奠定了基础。

3 水质重金属消解

3.1 主要的消解方法

《水和废水监测分析方法》及我国水质重金属检测标准中重金属前处理方法可归纳为：K、Na、Se、V采用HNO3体系电热板消解，Ca、Mg、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Ba采用HNO3-HClO4体系电热板消解，Fe、Mn采用HNO3-HCl体系电热板消解，Cr采用HNO3-H2O2体系电热板消解，Ag采用HNO3-H2SO4-H2O2-HClO4体系电热板消解，Ba还可以采用HNO3体系微波消解。近年来的文献多有对某些重金属消解体系的探索，比如邓荣[5]采用HNO3-HClO4体系对废水中的钴进行消解，黄彩海等[6]采用HNO3体系和HNO3-HClO4体系的高压蒸汽消解法对废水中的Cu、Cr、Ni进行消解对比，刁小冬[7]采用HCl体系对电镀废水高浓度的锡进行消解。这些研究为我们在环境监测中利用原子吸收法测定重金属提供了参考。

3.2 讨论

在水质消解方法的选择方面需要注意。首先，水质消解体系较多，分析人员在预处理前须对要测试的重金属元素所适用的消解体系进行梳理，制定合理的消解方案。其次，目前应用相对广泛的是电热板消解法和微波消解法，两种消解方法各有优势，分析人员可根据当时的实验要求和条件而定。

4 大气颗粒物重金属消解

4.1 主要的消解方法

大气颗粒物消解有多种消解体系，《空气和废气监测分析方法》与我国大气重金属检测标准中对同一重金属元素的消解方法也不尽相同。《空气和废气监测分析方法》中重金属前处理方法可归纳为Pb采用HNO3-H2O2体系电热板消解和HNO3-H2O2体系微波消解两种方法，As采用HNO3-HClO4-HF高压罐消解，铍采用干灰化法消解和HNO3-H2SO4湿法消解两种方法，Fe采用干灰化法与HNO3-HF湿法消解相结合的方法。我国大气重金属检测标准中Pb采用HNO3-HF-H2O2电热板消解， Cd、Ni采用HNO3-HClO4体系电热板消解。

除《空气和废气监测分析方法》和国家标准中的重金属消解方法之外，许多实验室也进行了对大气颗粒物重金属消解方法的研究。杨威[8]在消解大气颗粒物中Cu、Pb、Zn、Cd 4种重金属元素，分别利用HNO3-HClO4、HNO3-H2SO4、HNO3-H2O2三种消解体系电热板加热原子吸收测定进行对比。郑莉莉等[9]采用HNO3-HClO4-H2O2消解体系测定大气中Cu、Pb、Mn、Cd、As、Hg等元素。陆梅等[10]采用HNO3-H2O2消解体系，原子吸收测定Cu、Pb、Cd、Fe元素得到了满意的结果。

4.2 讨论

《空气和废气监测分析方法》和国家标准中大气颗粒物重金属元素的消解方法多采用电热板消解,文献报道的还有使用高压罐加热消解和微波消解两种方法。另外部分重金属元素的消解可以使用同一种消解体系。分析人员应根据实验室的条件选择合适的消解方法。

5 结语

重金属及其化合物以各种形式存在于土壤、水体、大气中，对环境产生严重污染。在重金属检测中，样品的前处理是一个复杂且重要的环节，是获得可靠数据的基本前提。通过对土壤、水体、大气等环境样品的消解方法的总结归纳，可知目前重金属检测的样品前处理消解方法还没有统一，科研分析人员仍在不断地探索，以期找到一种消解彻底、操作简便、高效，且不易产生二次污染的样品前处理方法。