不同消解方法分析土壤中重金属含量的比较

不同消解方法检测土壤重金属含量的实践研究摘要：在土壤重金属检测过程中，消解是影响准确性的关键环节。

另一个重要因素是样品的前处理手段，处理方式的不同会产生不同的操作难易程度，也会产生差异性的消解效果。

本研究选择微波消解、电热板消解、石墨消解三种前处理方式，检测土壤中重金属的含量，进而分析三种消解方式的操作流程、准确度、精密度，样品的测定及加标回收率，最后进行三种方式的对比，为土壤重金属科学检测提供参考依据。

关键词：不同消解法；检测；土壤重金属；实践研究引言土壤是农业生产、生态环境的核心要素，是人类可持续发展的基本保障，也关联到人们的身体健康。

随着工业化的进程加快，土壤的重金属污染状况越来越严重，成为生态环境的重要污染特征。

只有对土壤中重金属含量进行快速、精准地检测，才能更科学有效地治理土壤中的重金属。

本研究采用微波炉、电热板、全自动石墨三种消解法，对两种标准土壤样品和六种实际土壤样品实施前处理消解，通过相关的仪器检测土壤样品中的重金属含量。

通过对三种消解法对Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni六种元素重金属检测结果的对比，分析三种方式的准确度和精密度，为今后的土壤重金属检测工作提供更高效的前处理手段。

一、实验材料和方法（一）实验仪器和设备电感耦合等离子发射光谱仪，选择美国 Thermo Fisher公司生产的ICAP6500，采用美国 CEMCorporation公司生产的 MARS 型微波消解仪，某设备制造有限公司生产的GSY-24 型石墨赶酸仪，北京某公司生产的 EH35A Plus 微控数显电热板，某实验仪器有限公司生产的 F-P400 型微型行星式球磨仪，上海某衡器有限公司生产的ZA120R4 型电子天平。

（二）实验试剂所有实验试剂都是优级纯，主要包括：高氯酸、浓硝酸、氢氟酸、浓盐酸；取符合国家有色金属标准样品的As、Cd、Cr、Hg、Pb 和Se六种金属标准溶液100.0 mg/L，分析土壤成分标准物为从中国标准物质网选购的GSS-10；购买于某物理地球化学勘察研究所的GSS-27 土壤成分分析标准物质[1]。

等离子质谱法测量土壤中铅、镉、铬的消解方法比对邢飞【摘要】通过高压罐密闭消解、微波消解与聚四氟乙烯坩埚常压消解，等离子质谱法测量土壤中重金属铅、镉、铬，结果表明三种方法均满足土壤质量评价要求，其中聚四氟乙烯坩埚常压消解除铬元素系统稍偏低。

聚四氟乙烯坩埚常压消解具有简单，快速，稳定，方法线性范围为（0～200）ng/mL，相关系数均在0.999以上，铅、镉、铬检出限分别是0.7，0.03，3 ng/mL，能满足农业土壤重金属测量要求。

%Used high temperature and pressure digestion, microwave digestion and atmospheric digestion of PTFE crucible to measure Pb, Cd and Cr in soil by ICP-MS, the results indicated that the three pretreatment ways all meet the requirement, in which the chromium element system is slightly lower by the atmospheric digestion of the PTFE crucible. Atmospheric digestion of PTFE crucible was simple, fast and stabilized, the linear ranged of the method was from 0 to 200 ng/ml, and linear correlation factors for each element were good (r>0.999). Method detection limits for Pb,Cd and Cr were 0.7, 0.03, 3ng/ml, respectively. which could meet the demand for the determining heavy metal elements in soil.【期刊名称】《吉林地质》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P112-114,119)【关键词】等离子质谱法;土壤;铅;镉;铬【作者】邢飞【作者单位】吉林省地质科学研究所，吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】O657.630 引言土壤作为农业生产的主要载体，是保障农产品质量安全的重要源头。

第25卷　第1期2006年 1月环　境　化　学ENV I RONME NT AL CHE M I ST RYVol .25,No .1January 2006　2005年8月17日收稿.　3国家重点基础研究平台工作项目(2004DE A10160)和中国科学院创新项目(KI CX32S W 2431)资助.土壤重金属测定两种前处理方法的比较3 样品的前处理方法对于土壤中重金属含量的准确测定是一个重要的环节.国外许多文献是基于对土壤样品的王水消解方法,如I S O 方法11466和欧洲D I N 384142S7王水法,该方法广泛地应用于土壤、沉积物和灰尘等复杂基体的研究.而我们多采用混酸完全消解的方法,如国家标准方法G B /T17140和G B /T17139等;台湾环境监测所公布的土壤消解方法(N I E A S321163B )近似国外的王水消解法,与美国环保局USEP A S W 84623050酸溶方法也有些类似. 本文用四酸完全消解法和王水提取法进行研究,并对上述方法在三种不同土壤重金属含量条件下对测定结果的影响做一比较,为类似研究提供参考.1　土壤样品的前处理和分析 土壤样品由台湾环泰国际有限公司提供,分A,B,C 三瓶.其中A 样和B 样分别来自台湾省台中和彰化污染区的沉积土,C 样为欧洲土壤标准物质CR M 7003.其中欧洲土壤标准物质的标准值如表1所示.表1　欧洲的土壤标准物质CR M 7003的标准值3(mg ・kg -1)CdCr Cu N i Pb Zn 王水提取量0132(0103)4214(316)2514(019)2818(112)2512(111)6914(118)总量0132(0104)7918(617)2911(018)3113(115)3315(214)8110(716)　3数据以平均值和括号内的不确定度表示 以欧洲土壤标准物质作为质控样.另外两种样品作为盲样.分别经过混合、搅拌、粉碎、过100目筛,分装,用Co 60照射灭菌.在混匀、搅拌,完成均匀性和稳定性实验后以40g 样品为一单元进行分装,盛于聚丙烯瓶中.土壤样品分别用四酸(HNO 32HCl 2HF 2HCl O 4)完全消解和王水消化法处理. 四酸消解法　称取011g 土壤样品置于聚四氟乙烯坩埚中,加入3m l 盐酸,2m l 硝酸,在特制的铝电热板上110℃下保持1h .再加入3m l 氢氟酸,1m l 高氯酸,利用铝电热板上的余热保温放置过夜.在130℃下加热2h .驱赶氢氟酸,继续升温到150℃,使高氯酸白烟冒尽.反复加酸待彻底消解蒸干后,加1m l 王水使盐类溶解,然后转移到10m l 比色管定容,测定. 王水提取法　称取3g 土壤样品置于250m l 反应瓶中,先以015—1m l 水湿润样品.缓慢加入21m l 浓盐酸,再慢慢加入7m l 浓硝酸,摇匀.将回流冷凝管接到反应瓶中,静置16h,偶尔摇晃使其充分反应.缓慢加热溶液到回流温度.使溶液在沸腾状态下维持约2h,并保持回流区域在冷凝管高度三分之一以下.冷却样品至室温后,以约10m l 015mol ・l -1稀硝酸冲洗反应瓶,并收集于反应瓶中.将反应瓶中的溶液倒入100m l 容量瓶中,以015mol ・l -1稀硝酸冲洗反应瓶,并收集于容量瓶中,加水到标线,加盖定容摇匀,待不溶物沉降后,取上清液分析.若不溶物不易沉降,需用W hat m an 40号滤纸过滤或以2000—3000r ・m in -1离心10m in 后取清液分析.为研究不同取样量对分析结果的影响,将王水提取法中的取样量定为约1g,其余条件不变,将所得结果与取样量为3g 时的分析结果作一比较. 以上两种方法均需同时在称样时测定土壤含水量,用来校正计算结果. 样品采用I CP 2AES (热电公司的I R I S Advantages )进行分析,高频发生器功率1350W.辅助气流量是015L ・m in -1,积分时间30s,载气压力27p si .重金属元素的测定谱线分别为Cd:22818n m,Cr:26717n m,Cu:32417n m,N i:23116n m,Pb:22013n m,Zn:21318n m.实验数据经过SPSS 软件分析,版本为SPSS 1010.2　两种方法测定结果的比较 从表2可以看出,C 样、A 样和B 样中重金属的含量从低到高,各自代表了三种污染水平的土壤.在不同污染水平和土壤重金属含量条件下,两种不同前处理方法的测试结果差异比较明显,王水提取法所得的Cr,Cu,Pb 等重金属含量不同程度地低于四酸完全消解法的结果.表中,两种方法对Cr,Cu,Pb 和N i 的测定结果差异较大.本实验　1期土壤重金属测定两种前处理方法的比较109中,在土壤Cd和Zn浓度较高时,两种消解方法的差异不明显,原因有待探讨.结合表1,在土壤含Cd量从低到高时,两种消解方法对Cd测定的结果差异不显著.对照表2中C样与表1标准值的结果,Cr的测定结果略显偏高,而Pb和Zn略显偏低.表2　王水提取法和四酸消解方法的结果比较3(mg・kg-1)土壤样品Cd(22818nm)Cr(26717nm)Cu(32417nm)N i(23116nm)Pb(22013nm)Zn(21318nm)C 王水提取法四酸消解法—4812±3182613±0152815±1102112±0156615±218—8013±213332919±111333112±115333314±114338112±31033A 王水提取法四酸消解法—355±8163±4295±71910±0168318±214—389±1233169±6n332±11332518±111339310±31133B 王水提取法四酸消解法3314±1101943±172949±494060±30163±16916±983515±115n2024±34333143±54334184±5533187±4336943±110n　3表中数据以平均值±标准偏差表示;33表示差异极显著,P<0101,n为不显著,下表同.3　不同取样量对王水提取结果的影响 由于王水提取法的取样量较大,本实验将1g土壤所得结果与3g土壤进行比较,测试结果见表3.从表3可以看出,在土壤重金属含量偏低时,除Pb外,取3g土壤和1g土壤样品的测试结果差异均不明显.在土壤重金属含量中等时,取样量增加,N i的测试结果明显偏低,而Pb的结果有所增加,Cr,Cu和Zn之间的差异不显著.当土壤重金属浓度较高时,不同取样量之间的结果差异明显,其中Cr的结果偏低.在本实验中,不同取样量对Zn测试结果经统计分析差异不显著.表3　不同取样量对王水提取结果的影响(mg・kg-1)土壤样品m/gCd(22818nm)Cr(26717nm)Cu(32417nm)N i(23116nm)Pb(22013nm)Zn(21318nm)C ≈1-4614±2182612±0122816±0172012±0156613±017≈3-4812±318n2613±015n2815±110n2112±01536615±218nA ≈1-350±4163±2317±41811±0118418±317≈3-355±8n163±4n295±7331910±01638318±214nB ≈13210±0121964±172890±104079±26162±17187±29≈33314±11031943±17332949±4934060±30n163±136916±98n4　结论 王水提取法的优点是实验过程避免了使用氢氟酸和高氯酸等试剂,通过控制加热温度和冷凝水可以有效地减小酸挥发对操作人员的影响,对标准物质的均匀性要求较低;缺点是取样量较大,对标准物质的消耗较大,加热过程需要冷却水,且结果受实验过程的影响较大.四酸完全消解方法的样品消耗少,对标准物质的均匀性要求较高.在本次实验初期,假设王水提取法与盐酸2硝酸2氢氟酸2高氯酸法,因此,处理土壤样品后主要剩余的是一些硅酸盐残渣,重金属的结果差异可能不大.实验表明,对不同污染程度的土壤,二种方法之间的分析结果对Cu,Pb等重金属元素均存在显著差异.对于王水提取方法,在土壤重金属含量不高的情况下,适当降低取样量对Cr,Cu,Zn等影响不显著.致谢:向提供土壤样品和测定方法的台湾环泰有限国际公司总经理曾昭荣先生和国家地质实验中心王亚平研究员表示感谢.李海峰1,2　王庆仁1　朱永官1　供稿 (1中国科学院生态环境研究中心,北京100085;2国家标准物质研究中心,北京,100013)。

土壤和沉积物汞、砷、硒、铋、锑的测定微波消解_原子荧光法土壤和沉积物中的汞、砷、硒、铋和锑等重金属元素是环境中的常见污染物，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。

因此，准确测定这些元素的含量是环境保护和食品安全监测的重要任务之一。

本文将使用微波消解和原子荧光法来测定土壤和沉积物中的这些元素的含量，并详细介绍每个步骤的操作原理和过程。

一、微波消解原理和步骤：微波消解是一种将样品中的有机和无机物质溶解为可测量形式的高效技术。

其原理是利用微波辐射对样品中的物质进行加热，在高温和高压环境中，将样品中的有机和无机物质转化为可溶性离子或配合物。

1. 样品制备：将待测土壤或沉积物样品称取一定重量，然后经过粉碎和混匀处理。

2. 加入酸溶液：将样品转移到微量容器中，添加适量的酸溶液（通常为硝酸和盐酸的混合溶液），使样品达到分解和溶解的条件。

3. 微波消解：将装有样品和酸溶液的微量容器放入微波消解仪内，设定合适的温度和压力，并加热一定时间，以实现样品的消解过程。

4. 冷却和转移：待样品冷却后，将溶液转移到锥形瓶中，然后向溶液中加入适量的去离子水，使溶液体积适宜进行原子荧光测定。

二、原子荧光法原理和操作步骤：原子荧光法是一种常用的快速、准确测定元素含量的分析方法。

它基于原子在能量激发下会发射特定波长的荧光光线的原理，通过测量样品中元素特征波长的荧光强度，来确定元素的含量。

1. 仪器准备：打开原子荧光光谱测量仪，进行预热和调节工作。

2. 校正和标定：选择合适的标准样品，通过逐一加入不同浓度的标准溶液，建立元素浓度与荧光信号强度之间的标定曲线。

3. 测量样品：将经过微波消解和稀释的样品放入样品槽中，通过仪器的自动吸取功能，将样品引入光谱测量仪中，进行测量。

同时，还需要测量一定数量的空白样品和质控样品，以确保测量结果的准确性和可靠性。

4. 数据处理：根据测量结果，使用相应的软件对荧光信号强度进行处理，通过标定曲线得出样品中元素的含量。

重金属土壤样品消解总结重金属是指相对于环境中的常见元素而言，具有较高的密度和相对原子质量的金属元素。

它们包括铅、汞、镉、铬、砷等。

重金属的存在及其对环境和人体的危害引起了广泛关注。

了解土壤中重金属的含量和分布对环境管理和食品安全具有重要意义。

而对土壤中重金属含量的测定，通常需要进行土壤样品的消解。

土壤样品消解是将土壤样品中的重金属元素从固体形态转化为可溶性形态的过程。

通过消解可以提高重金属元素的测定准确性和灵敏度。

常用的土壤样品消解方法包括干燥研磨法、酸溶解法和微波消解法等。

干燥研磨法是将土壤样品进行干燥后，使用研磨仪将其研磨成细粉末状，再进行测定。

这种方法简单易行，但对于含有有机质较多的土壤样品效果不佳，因为有机质会干扰重金属元素的测定。

酸溶解法是将土壤样品与稀酸进行反应，将重金属元素溶解为可测定的形态。

常用的酸包括盐酸、硝酸和氢氟酸等。

酸溶解法可以较好地溶解土壤样品中的重金属元素，但存在溶解不完全和酸负荷过大的问题。

微波消解法是将土壤样品与酸一同置于微波辐射下加热，利用微波的热效应和催化作用加速重金属元素的溶解。

这种方法具有操作简便、溶解迅速、溶解效果好的优点，但需要使用特殊的微波消解仪器。

在进行土壤样品消解时，需要注意一些操作细节。

首先，选择合适的消解剂和消解方法。

不同的土壤样品可能需要不同的消解条件，需要根据具体情况进行选择。

其次，样品的准备要充分，避免杂质的干扰。

对于含有植被残渣、石块等杂质的土壤样品，需要进行预处理。

最后，消解过程中要注意安全操作，避免酸溅出或产生有害气体。

消解后的土壤样品可用于重金属元素的测定。

常见的测定方法包括原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱和荧光光谱等。

这些方法可以准确地测定土壤样品中的重金属元素含量，为环境监测提供重要依据。

总结来说，土壤样品消解是测定土壤中重金属元素含量的重要步骤。

选择合适的消解方法和消解剂，注意操作细节和安全操作，可以获得准确可靠的结果。