微波消解-ICP-AES法测定土壤中铜、锌、铬和镍

李 晋，夏 杰， 陈 巧

(四川省南充市环境监测中心站，四川 南充 637000)

1 引言

土壤是生命的摇篮，随着现代工农业的迅速发展，“三废”排放量的日益增加，重金属已成为对生态系统产生影响的重要污染类型[1],受污染的土壤会经过农作物的富集，进入人或动物的食物链，最终对人类构成极大的威胁。因此对土壤中重金属的监测刻不容缓。

土壤重金属常用的检测仪器有原子荧光、原子吸收光谱仪(火焰法和石墨法)、电感耦合等离子光谱、电感耦合等离子质谱等[2～5]；其前处理技术主要有：湿法消解、干灰化法消解和微波消解。湿法消解用酸量大，消解时间长而且容易引入杂质；干灰化法往往需采用不同温度对样品进行灰化，对各元素的影响不同；微波消解耗酸少，消解能力强用时短的特点。本文旨建立以微波消解前处理的方式，使用电感耦合等离子光谱法对土壤中Cu、Zn、 Cr 、Ni4种元素同时快速检测的方法，为土壤重金属监测提供快捷方法。

2 材料与方法

2.1 试剂

土壤标准物质(GSS-2、GSS-9、GSS-27)购自国家标准物质中心。硝酸(优级纯)、盐酸(优级纯)、购自川东化工。标准溶液：Cu(1.0000 g/L)、Cr(1.0000 g/L)、Zn(1.0000 g/L)、Ni(1.0000 g/L)并将逐级稀释至标准使用溶液备用。

2.2 仪器及其工作条件及微波消解的操作条件

Avio200电感耦合等离子体光谱仪(ICP,美国，PerkinElmer),ETHOS E全自动微波消解仪(意大利，MileStone),用于土壤消解；Labtech电热板。所用器皿均用硝酸溶液浸泡24 h,然后分别用自来水、蒸馏水、纯水各清洗3次。

ICP-AES的工作条件 射频功率1.3 Kw、等离子体流量：15 L/min、辅助气流量 0.2 L/min、雾化流速：0.8 L/min、进样速率：1.5 L/min

微波消解的操作条件如表1所示。

表1 微波消解工作条件

2.3 方法

准确称取0.25 g(精确至0.0001 g)标准物质于消解罐内，在通风橱内先加少量水润湿底部，再加入8 mL王水(2 mL硝酸+6 mL盐酸)，待反应平静后，按表1步骤，进行微波消解，待冷却后取出，将消解液转移至聚四氟乙烯坩埚中，在电热板上赶酸，温度控制在140 ℃，蒸至呈粘稠状取下冷却，用1%HNO3多次洗涤全量转移，定容至25 mL容量瓶，摇匀、静置。使用ICP-AES对样品检测。

3 结果与讨论

3.1 消解试剂的选择

土壤消解试剂的选择必须要考虑试剂的纯度、试剂的种类和试剂的量3个因素。土壤监测时应选用高纯的试剂，以减少土壤消解中引入污染。试验所使用试剂均为优级纯，每组试验都进行双空白试验以消除试剂引入的误差。消解常用的试剂有硝酸、盐酸、氢氟酸和高氯酸。氢氟酸,对设备有腐蚀作用，并对微量元素的检测有一定干扰[6]，高氯酸虽具有强氧化性，但在高温条件下与有机物及易被氧化的无机物接触易发生爆炸；因此试验前处理使用经典的王水消解，酸的用量对测定有着重要影响，酸用量少，可能导致消解不完全，分析结果偏低，酸用量过大一方面赶酸时间长，令一方面浪费酸污染环境，笔者在实验中摸索发现8 mL王水可以对0.25 g样品消解完全。

3.2 标准工作曲线的制作

以Cu、Zn、 Cr 、Ni元素的标准溶液配制不同梯度标准参比溶液，四种元素的标准参比溶液为0,0.1,0.2,0.5,1.0,2.0 mg/L,同时做双空白试验。对系列标准溶液测量，得到各元素不同浓度的响应值后扣除空白，得到线性方程如表2所示。

表2 各元素校正后标准曲线的拟合方程

3.3 方法验证

按照实验方法对土壤标准物质GSS-2、GSS-9、GSS-27进行了6次平行测定，结果如表3所示。土壤测定均值均在标准差范围内，相对标准偏差小于4.6%。

4 结论

使用王水进行土壤微波消解，避免使用剧毒剧腐蚀的化学试剂，通过电感耦合等离子光谱对土壤中的Cu、Zn、 Cr 、Ni同时检测，工作效率提高，通过验证。表明该方法是土壤中重金属快速检测的一种有效方法。

表3 土壤国家标准物质的测定均值及相对标准 (mg/kg)