对微波消解法在水质重金属检测应用中准确性的分析

袁一丹

（西安市环境卫生科学研究所，陕西 西安 710075）

检测废水中重金属含量时，通常要先进行消解，消解的效果直接影响到结果的准确性。按照方法要求，待测水样的制备多采用电热板消解法和水浴锅法等传统方法。电热板消解有时需要肉眼观察颜色变化或体积多少，难免产生误差，还耗费人力。此外，需要的试剂量较大，多种不同元素使用到的消解试剂种类较多，空白值经常偏高。消解过程中用到试剂主要为酸类，有腐蚀作用，敞开式的工作环境也不利于实验人员的身体健康。

微波酸消解是结合高压消解和微波快速加热的一项处理技术［1］。水样和酸的混合物吸收微波能量后，酸的氧化反应活性增加，将样品中的金属元素释放到溶液中［1］。这样不仅加快了样品消解的速度，并且密闭的环境有利于减少损耗，同时还能减少对环境的污染和改善实验人员的工作环境。通过对砷、汞、铅、铬四种单元素物质溶液的消解和检测，可以看出微波消解在荧光法和吸收分光光度法检测应用中的准确性。

1 仪器与主要试剂

1.1 仪器

北京吉天双道原子荧光光度计AFS-810，通过计量检定，满足实验要求；砷空心阴极灯；汞空心阴极灯；珀金埃尔默AA-900T型原子吸收分光光度计，通过计量检定，满足实验要求；铅空心阴极灯；铬空心阴极灯；新仪TANK BASIC微波消解仪；新仪TK12赶酸器。

1.2 主要试剂

砷标准物质储备液：中国计量科学研究院，1000mg/L；汞标准物质储备液，中国计量科学研究院，1000mg/L；铅标准物质储备液，中国计量科学研究院，1000mg/L；铬标准物质储备液：中国计量科学研究院，1000mg/L；浓硝酸：优级纯；浓盐酸：优级纯；过氧化氢：w（H2O2）＝30%；氯化铵：分析纯；硼氢化钾：分析纯；氢氧化钠：分析纯；硫脲：分析纯；抗坏血酸：分析纯；待测砷、汞、铅、铬单元素标准物质溶液。

2 实验过程

本次实验分为微波消解和上机检测两部分，消解完毕后分别用原子荧光光度计和原子吸收分光光度计检测浓度。

2.1 消解

根据HJ678-2013《水质 金属总量的消解微波消解法》，只要两种消解液，就可以消解20种元素，提高了工作效率［1］。消解液1：2.0mL浓硝酸，适用于砷、汞、铅元素。消解液2：1.6mL浓硝酸和0.4mL浓盐酸，适用于铬元素。

量取10mL样品于微波消解罐中，砷、汞、铅元素溶液加入0.4mL过氧化氢和消解液1，铬元素溶液加入0.4mL过氧化氢和消解液2，空白溶液同步消解。确认消解罐安装好后，按照仪器推荐条件进行消解。罐数：12罐；爬坡时间：10min；安全压力：500MPa；目标温度：180℃；保持时间：15min。消解程序完成后，仪器自动进入冷却过程。冷却至60℃以下，取出消解罐，开始赶酸。赶酸时砷汞溶液的温度设置在120℃，其他元素设置在160℃。所有溶液赶酸完毕后用纯水定容至50mL容量瓶中待测，注意铬元素的消解样品要加入5mL 100g/L氯化铵溶液和1 mL 1+1盐酸溶液。

2.2 上机检测

因本实验室监测的废水类型主要为生活垃圾填埋场的垃圾渗沥液，故砷汞的检测方法采用CJ/T428-2013《生活垃圾渗沥液检测方法》（总砷 总汞）原子荧光法［2］。铅的检测方法采用 CJ/T428-2013《生活垃圾渗沥液检测方法》（铅和镉）石墨炉原子吸收分光光度法［2］。铬的测定方法采用HJ757-2015《水质 铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》［3］。

砷标准系列质量浓度：0.00、1.00、2.00、4.00、8.00、12.00、16.00μg/L；汞标准系列质量浓 度：0.00、0.10、0.20、0.40、0.80、 1.20、1.60μg/L；铅标准系列质量浓度：10.0、20.0、30.0、40.0、50.0μg/L；铬标准系列质量浓度：0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mg/L。设置好仪器参数后，分别测定标准系列的荧光强度和吸光度，绘制出四组校准曲线。

3 结果分析

测定空白和样品的荧光强度和吸光度，从校准曲线上查出试样的浓度，具体结果见表1。

表1 有证标物的测试数据Table2 Test data of certified reference material

4 讨论

根据检测结果，四种经过微波消解的有证标准物质相对误差范围在-1.7%～4.1%，均符合《水和废水监测分析方法》（第四版）中质量控制指标的要求［4］，所以使用微波消解可以满足实验要求。但是也有一些要注意的地方，如微波消解仪在使用过程中，要严格确认反应罐的螺帽是否已经拧紧，保证反应罐完全密封。微波消解仪在消解过程中产生的压力较大，为了保证能监控到最大压力，主罐最好不要放空白水样，应该放最脏的水样。因为只有主罐连接了光纤，仪器显示的压力实际上就是主罐的压力。为了安全起见，要经常检查罐体各部分有无开裂变形、温度探针和光纤有无腐蚀污染损坏等情况。罐体如有损坏应及时更换。探针表面如有腐蚀锈迹应用2000目的细砂纸打磨干净后再用干净抹布擦至表面恢复金属光亮。光纤如果不慎污染，可用乙醇擦拭接头，但避免刮伤接头镜面。