土壤中镉、锰、锑等8种金属元素消解方法的改进

庞雯斐，陈晓青，孙小波，叶闻俊，孙 海，余晓峰

（浙江省化工研究院有限公司，浙江 杭州 310023）

0 前言

土壤是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底。土壤不仅为植物提供必需的营养和水分，而且也是土壤动物赖以生存的栖息场所，是人类生存和发展的基本物质基础，也是农业生产的基础。土壤环境质量直接影响农产品的质量及人类健康。但是随着社会经济发展和人类的各种生产活动，土壤污染问题日益加重。土壤污染问题已成为社会关切、人民群众关心的重点难点问题，也是亟需解决的重大环境问题之一[1]。

土壤环境污染物大致分为无机、有机、生物和放射性污染物四大类[2]。其中生物和放射性污染物具有特定的污染途径，其来源较单一，易识别。土壤重金属污染物作为无机污染物一大类有来源复杂多样，且具有毒性强、难降解、残留时间长，在环境中分布广等特性。一旦在土壤中积累，会持续威胁生态环境安全和人体健康。

目前，国内外土壤检测前处理主要的消解方式有电热板加热消解、微波加热消解、水浴加热消解、控温回流加热消解、全自动石墨加热消解、高压密闭罐消解等。

本文主要采用了与电热板加热消解原理等同的全自动石墨消解法来进行样品的前处理，该仪器可通过程序设置来实现全自动处理样品，免去了电热板加热过程中需要手动加酸等繁琐的步骤，具有自动加液、控温、升温等特点。实验过程中采用了DEENAⅡ全自动石墨消解仪工程师推荐的消解程序（程序一、程序二），以及在此基础上设立的程序三。通过实验结果的比较，最后找到相对合适的消解程序。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

奥豪斯EX224/AD电子天平；DEENAⅡ全自动石墨消解仪；Anton Paar微波消解仪；PE-800原子吸收分光光度仪（含石墨炉）；Thermo等离子体光谱仪（ICP-AES）；硝酸（痕量金属元素分析专用）；盐酸（痕量金属元素分析专用）；高氯酸（痕量金属元素分析专用）；氢氟酸（优级纯）；实验室用一级蒸馏水。

1.2 步骤

1.2.1 全自动石墨消解仪消解（湿法消解）程序的建立

在全自动石墨消解仪消解过程中，通过改变加酸的量和顺序，以及消解温度的高低及加热时间长短来确定最佳消解程序。过程中使用过的消解程序如下。

程序一：在消解管中滴加0.5 mL H2O润湿样品，振荡 30 s，滴加 6 mL HNO3，振荡 30 s，然后140℃温度下加热70 min（包括升温过程），冷却2 min，再滴加 2 mL HNO3和 6 mL HCl，振荡 30 s，150℃温度加热60 min（包括升温过程），滴加5 mL HF，振荡 30 s，150 ℃温度加热 50 min，然后滴加3 mL HClO4，用30 mL H2O冲洗管路，160℃温度加热80 min（包括升温过程），振荡30 s，175℃温度加热40 min（包括升温过程），降温至（温度设置）10℃保持1 min，冷却10 min，滴加20 mL H2O。

程序二：在消解管中滴加6 mL HNO3，振荡30 s，然后140℃温度加热60 min（包括升温过程），冷却 2 min，再滴加 2 mL HNO3和 6 mL HCl，振荡 30 s，140℃温度加热 60 min，冷却 2 min，滴加 5 mL HF，振荡 30S，150 ℃温度加热 60 min（包括升温过程），然后滴加1.5 mL HClO4，用30 mL H2O冲洗管路，振荡30 s，170℃温度加热60 min（包括升温过程），降温至（温度设置）10℃保持1 min，冷却 10 min，滴加 20 mL H2O。

程序三：在消解管中滴加6 mL HNO3，振荡30 s，然后140℃温度加热90 min（包括升温过程），冷却2 min，以下步骤同程序二。

1.2.2 实验结果

每个程序的执行过程中，称样量除锑（Sb）外均为0.15 g（精确至0.0001 g），将样品置于全石墨消解管中，然后按照各个程序进行消解，定容到50.0 mL 测定，锑为 0.25 g（精确至 0.0001 g），最后定容至25.0 mL，镉（Cd）用石墨炉原子吸收分光光度法测定，其他元素均采用ICP-AES测定，测定结果及回收率见表2，称取的样品是编号为GBW（E）070008和 GBW（E）070009的土壤标样，标样的标准值及标准偏差见表1。

表1 土壤标样的标准值及标准偏差

表2 不同前处理程序样品结果/（mg/kg）和准确度/%比对

2 结论

综上所述，由表2的结果和准确度可以看出，无论四酸比例、消解温度和消解时间如何改变，这8种金属元素中除镉（Cd）外的7种金属元素的准确度均达到90%以上，而镉（Cd）的准确度由一开始的约70%，经过一系列的程序改良，上升到了接近100%，因此从这一系列数据可以看出，程序三在现有的程序里是相对合适的，样品的消解结果和准确度令人满意。