趙延慶++賈金典

[摘 要]采用微波消解法和電熱板消解法對土壤標準樣品進行消解處理，測定消解溶液中Pb，Zn，Cu，Cr，Cd，Ni，As等7種重金屬的含量。結果表明，微波消解法和電熱板消解法均能將土壤樣品消解完全，多個平行樣品測定結果的平均值均在不確定度范圍內，電熱板消解作為常規(guī)環(huán)境樣品預處理方法存著耗時、耗材且操作復雜等缺點，本文就微波和電熱板兩種消解方式在測定土壤重金屬中的應用進行了科學分析研究結果表明采用兩種消解方式測得的Ni、Cu和Cd結果均在標準值的范圍之內，Cr和Pb的結果均低于最低值Zn用微波消解測得的值也在允許值范圍內微波消解的結果總體上比較接近標準值.在回收率和精密度基本一致的情況下微波消解以具有速度快、試劑用量少、樣品不易被玷污、節(jié)約能源等突出優(yōu)點使其更具廣泛的應用潛力。

[關鍵詞]土壤 微波消解 電熱板消解

中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0346-02

1引言

土壤重金屬污染問題是當今環(huán)境科學研究的重要內容.隨著現代工農業(yè)的迅速發(fā)展，“三廢”排放量的日益增加，重金屬已成為對生態(tài)系統(tǒng)產生影響的重要污染物類型[1].重金屬污染的多源性、隱蔽性和污染后果的嚴重性，決定了土壤，特別是農田土壤中重金屬含量測定（污染狀況）的迫切需求.而在重金屬含量測定的過程中，消解方法的選擇具有重要的意義.合適的消解方法，可以準確測定重金屬含量、節(jié)省時間、簡便實驗和提高消解效率.目前普遍采用的電熱板加熱法，雖具有測量準確度較高的優(yōu)點，但操作繁瑣、試劑消耗量大、分析人員勞動強度大，同時開放系統(tǒng)的加熱消解還會產生大量有害氣體[2-3]微波消解是分析化學中一種快速溶樣技術，與傳統(tǒng)的傳導加熱方式相反，微波加熱是一種內加熱，樣品與酸混合物通過吸收微波能產生即時深層加熱.微波產生的交變磁場使介質分子極化，極性分子隨高頻磁場交替排列，產生摩擦，使分子獲得能量.酸溶液中的離子，在交變磁場作用下，高速交變替換方向運動而產生大量熱量.上述3種作用使樣品與試劑的接觸面積增大，縮短了樣品制備時間.同時，在密閉容器中的微波消解避免了樣品中分析目的物的損失。

2實驗過程

2.1 試劑與儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（美國 PerkinElmer公司，Optima 8000 ）；微波消解儀（意大利milestone公司，ETHOS）；Milli-Q純水器（美國Millipore公司）；電熱板（國產）；智能消解儀（LabTech公司，Ed16）。

HNO3、HCl、HF、HClO4（國藥，優(yōu)級純）；NH4H2PO4（國藥，優(yōu)級純）；標準物質（Gss-17沙化土，Gss-22沉積物，地球物理地球化學勘察研究所）；混合標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心，質量濃度為1000mg/L錸標準溶液（Re，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，質量濃度為1000mg/L）。

2.2實驗方法

電熱板消解法 （除As元素）：稱取土壤樣品0.5000 g于聚四氟乙烯坩堝中，分別加入7 ml HNO3、3 ml HClO4和10 ml HF，加蓋后于電熱板300 ℃下加熱一小時；揭開坩堝蓋，繼續(xù)置于300 ℃電熱板上加熱，直至坩堝內殘余黃豆粒大小的液體，取下坩堝；待坩堝冷卻后，加入3 ml HNO3、2 ml HClO4和5 ml HF，震蕩混勻后置于300 ℃電熱板上加熱至坩堝內殘余黃豆粒大小的液體，取下坩堝，加入1 ml HCl，30分鐘后加入2%的 NH4H2PO4溶液1ml，轉移到50mL比色管中定容，取消解液用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定。

電熱板消解法 （As元素）：稱取土壤樣品2.0000 g于150ml錐形瓶中，分別加入10 ml HNO3、2 ml HClO4和7 ml H2SO4，于電熱板上加熱分解，蒸至冒白煙。取下放冷，用水沖洗瓶壁，再蒸至冒白煙，取下放冷，定容至50ml。

微波消解法：精確稱取0.2000g 土壤樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加5mL HNO3 2mL HCl ，混勻并靜置10分鐘使之初步反應結束，再加入2mL HF，混勻，加蓋密封。將消解罐置于微波消解儀中，運行消解程序如表1所示。待冷卻后取出消解罐，打開并在其加入12 mL 硼酸至于趕酸器上繼續(xù)加熱至近干，定容至50待測。

2.3 測定方法

Pb，Zn，Cu，Cr，Cd，Ni，As的測定采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜內標法，內標元素選用 錸（Re）。

3結果與分析

3.1電熱板消解法測定結果

分別準確稱取Gss-17和Gss-22標準土壤樣品各6份，采用上文所述電熱板消解法進行前處理，統(tǒng)一測定消解液中7種重金屬元素的含量，測定結果如表2。

3.2微波消解法測定結果

分別準確稱取Gss-17和Gss-22標準土壤樣品各6份，采用上文所述微波消解法進行前處理，統(tǒng)一測定消解液中6種重金屬元素的含量，測定結果如表3。

3.3 電熱板消解法與微波消解法研究結果比較

本文分別采用電熱板消解法和微波消解法對土壤標準樣品Gss-17及Gss-22進行消解，并對土壤中Pb，Zn，Cu，Cr，Cd，Ni，As等7種重金屬采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜-內標法進行分析測試，測定結果如表3所示。表4對上述兩種方法的主要特征進行了對比，對比發(fā)現上述方法的測定結果均在標準值不確定度的要求范圍內，但是微波消解法的相對偏差遠小于電熱板消解法；微波消解法的消解時間也要小于電熱板消解法的消解時間；同時微波消解法在升溫速率、樣品加熱的均勻性及操作的安全性上也要好于電熱板消解法；但是電熱板消解法在消解成本、儀器設備要求及操作難易度上要低于微波消解法。

綜上所述，可以發(fā)現微波消解法相對電熱板消解法具有消解樣品均一性良好、升溫速度快、消解時間短、安全性高等特點。但是電熱板消極法也有設備簡單、容易操作及成本低廉等特點。

4結論

通過上述研究可以發(fā)現，電熱板消解法和微波消解法都可以滿足對土壤樣品前處理及分析測試的要求，測定結果均在標準值不確定度的要求范圍內。電熱板消解法做為傳統(tǒng)的消解方法，具有設備簡單、容易操作及成本低廉，仍能滿足日常的土壤樣品的分析測試工作。而微波消解法相對傳統(tǒng)電熱板消解法具有安全性高，樣品交叉污染小，消解周期短及分析測試結果穩(wěn)定等多種優(yōu)點，在土壤樣品前處理中具有廣闊的應用空間及推廣前景。