不同前处理测定土壤中镉含量的比较研究

李 凡，李祥峰

(1 云南省楚雄州农产品质量检测中心，云南 楚雄 675000；2 云南省楚雄州动物疫病预防控制中心，云南 楚雄 675000)

在土壤质量镉含量的测定中，国标消解方法是电热板消解，此方法操作简单、仪器要求低，但大量强酸的使用，对实验操作人员和环境的危害较大。而微波消解方法因操作简便、快捷、安全而得到广泛应用[1]。但不同消解方法的比较研究较少，且微波消解的消解效果如何也值得进一步研究。

本文拟通过电热板消解与微波消解2种不同的前处理方式，使用石墨炉原子吸收光谱仪来测定土壤中的镉含量，通过分析测定结果的精密度、准确度、提取率来比较研究2种前处理方式的消解效果，以此为检测人员在土壤镉测定的前处理方法上提供参考。

1 实 验

1.1 仪器与材料

安捷伦240FS+240Z石墨炉原子吸收光谱仪；美国CEM MarsX微波消解仪；Milli-Q超纯水仪；盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸(优级纯)；镉标准溶液(1000 μg/mL)，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；土壤标准样品GBW07405，地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 实验方法

1.2.1 微波消解法

称取约0.2000 g处理好的样品于聚四氟乙烯的消解罐中，加水润湿后加入5 mL硝酸、2 mL氢氟酸和2 mL双氧水混合均匀，将内膜旋紧，置于微波消解工作平台上消解。设置消解时间和步骤，消解程序如表2所示。消解完成后，冷却至室温，取出消解内管放入赶酸板上，150～160 ℃消解赶酸至液体成近干，取下冷却后转移至25 mL容量瓶中定容，待溶液澄清后，取上清液测试。采用和样品相同的步骤和试剂，制备空白溶液。石墨炉原子吸收仪检测条件见表2。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

表2 石墨炉原子吸收光谱仪检测条件Table 2 Determining condition of graphite furnace atomic absorption method

1.2.2 电热板加热法

称取约0.2000 g处理好的样品于聚四氟乙烯坩埚中，用水湿润后加入5 mL盐酸，置于电热板上80 ℃加热，当蒸发至约2～3 mL时，取下稍冷后加入5 mL硝酸、4 mL氢氟酸、2 mL高氯酸，加盖后于电热板上14 ℃加入1 h左右，开盖摇晃坩埚除硅。视消解情况重复上述过程，当白烟基本冒尽且内容物呈粘稠状时，取下稍冷，用水冲洗坩埚内壁，并加入1 mL硝酸溶液(1+5)温热溶解残渣。然后将溶液转移至25 mL容量瓶中，加入3 mL 5%磷酸二铵溶液冷却后定容[2]。采用和样品相同的步骤和试剂，制备空白溶液。

1.3 标准曲线制定

对镉标准液进行稀释后制备浓度点0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L的镉标准系列液，通过测定绘制工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 工作曲线绘制

通过石墨炉原子吸收光谱仪测定各标准溶液吸光度，绘制工作曲线如图1所示。图1中标准曲线拟合方程为y=0.0434x+0.0079，相关系数R2=0.9993。

图1 镉石墨炉原子吸收标准曲线Fig.1 Cadmium standard curve

2.2 不同消解方法测定镉的精密度与准确度分析

使用不同前处理消解的标准样品经石墨炉光谱仪平行测定6次，对测定结果进行精密度和准确分析，结果如表3、表4所示。

表3 不同前处理精密度分析Table 3 The precision analysis of different digestions

表4 不同前处理准确度分析Table 4 The accuracy analysis of different digestions

由表3可知，电热板加热法测定的平均值为0.404 mg/kg，标准偏差为0.0105 mg/kg，RSD为2.60%；微波消解法测定的平均值为0.430 mg/kg，标准偏差为0.0091 mg/kg，RSD为2.12%。两种前处理方法测定土壤中镉含量的精密度均在允许范围内，但微波消解法测定的标准偏差与RSD均小于电热板加热法。说明微波消解法测定的精密度优于电热板法。

由表4可知，电热板加热法测定平均值为0.40mg/kg，准确度为11.11%，提取率为88.89%；微波消解法测定平均值为0.43 mg/kg，准确度为4.44%，提取率为95.56%。两种前处理方法测定土壤中镉含量的准确度均在允许范围内，但微波消解法的准确度更小、提取率更高，且测定的平均值大于电热板法。说明微波消解法的准确度优于电热板法。

综上分析，2种前处理方式测定土壤镉含量都在允许范围内[3]，但微波消解法测定土壤中镉含量的精密度和准确度优于电热板法，测定的镉含量也大于电热板法。分析其原因，可能是因为微波消解是在密闭强酸环境中，对试样施加高压力、高温度作用，通过微波加热促使样品消解，最大程度的降低了样品的污染及元素的损失，保证了土壤样品中镉含量的完整性[4]。

微波消解具有耗时短、用酸少、污染小、安全性高的优点，但对仪器设备的要求较高。而电热板的优点是所需仪器设备简单、成本低，缺点是耗时较长、稳定性较差，并且消解过程中产生大量酸性气体，安全性较低[5]。

3 结 论

通过分析2 种前处理检测方法的准确度、精密度比较数据，得出微波消解石墨炉原子吸收法可较好满足土壤中镉的测定需要。分析各自的优缺点，虽各有利弊，但是实验结果均能满足要求。因此实验人员在实际检测中可根据监测的目的和实验室的仪器条件选择合适的前处理方法。