李曉靜

（寧波市華測檢測技術(shù)有限公司，浙江 寧波 315000）

土壤重金屬檢測前處理主要是用化學(xué)方法，通過土壤采樣，對樣品進(jìn)行分析從而獲得分析結(jié)果。樣品前處理分析非常關(guān)鍵且處理不當(dāng)易造成誤差。據(jù)統(tǒng)計，有很大一部分分析誤差產(chǎn)生于樣品的前處理，而并不是產(chǎn)生在儀器本身，即便后續(xù)利用完全一樣的方法分析，獲得的分析結(jié)果也有可能出現(xiàn)較大偏差。研發(fā)高效率、操作便利、快速并且不容易二次污染的樣品前處理工藝，是當(dāng)今土壤重金屬的前處理分析技術(shù)需要解決的問題。如今，土壤的重金屬檢測前處理的工藝方法主要有濕法消解法、干灰化消解法以及微波消解法。

1 重金屬檢測前處理的重要性

土壤的重金屬污染問題存在解決周期長，且土壤恢復(fù)時間久的特征。土壤如果出現(xiàn)重金屬污染，重金屬就會隨著食物鏈進(jìn)入到農(nóng)產(chǎn)品中，它將嚴(yán)重地影響到農(nóng)產(chǎn)品的安全，隨著農(nóng)產(chǎn)品被食用，它也危害人們的身體健康。因此，對土壤中重金屬污染進(jìn)行測試十分必要的，重金屬檢測前處理也是非常重要的。

2 重金屬檢測前處理的常用技術(shù)

2.1 濕法消解法定義

濕法消解法，其就是在適量的樣品里面添加帶有氧化性的強(qiáng)酸，再對其進(jìn)行加熱從而破壞掉里面的有機(jī)物，釋放出需要檢測的無機(jī)成分，然后其化合成不揮發(fā)的無機(jī)物，最后分析、檢測化合的無機(jī)產(chǎn)物，[1]見圖2-1。

2.1.1 濕法消解法的試劑選取

圖2 -1 濕法消解法示意圖

現(xiàn)實中，濕法消解法主要使用下面的幾種試劑：鹽酸、硝酸、高氯酸以及氫氟酸等。下面對這幾種試劑進(jìn)行一一說明。第一、鹽酸，它是一種效果很強(qiáng)的試劑，在高溫與高壓的環(huán)境里能夠與很多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成可溶性的鹽酸鹽。第二，硝酸，它是一種很強(qiáng)的氧化劑，在實驗過程中，其往往被用在重金屬元素釋放的樣品里，生成具有可溶性的硝酸鹽。第三，高氯酸，它也具有較強(qiáng)的氧化性，不但可以和金屬進(jìn)行反應(yīng)，還能消解有機(jī)物，但特別要注意的是高氯酸在熱濃環(huán)境下易和氧化無機(jī)物發(fā)生爆炸。第四，氫氟酸，它是一種溶劑，能夠溶解硅基物料，并生產(chǎn)能夠揮發(fā)的氟化硅。

2.1.2 濕法消解法的試劑現(xiàn)狀

因為濕法消解法需要的條件比較簡單，所以它是當(dāng)今很多實驗室普遍使用的一種重金屬檢測前處理的工藝方法。濕法消解法所需要的環(huán)境條件不復(fù)雜，一般的實驗室都可以達(dá)到其要求，所以它是現(xiàn)在國內(nèi)實驗室主要采用的前處理工藝方法，但濕法消解法也具有一些問題：第一，因為濕法消解法主要發(fā)生的是氧化反應(yīng)，樣品間的氧化時間長，大多數(shù)都需要幾個小時甚至是幾十個小時。除此之外，在實驗的過程中，消解一次可能要多次的反復(fù)地添加酸，故工作量較大；第二，消解樣品的試劑強(qiáng)酸，都具有較強(qiáng)的腐蝕性，工作較為危險，尤其高氯酸與氫氟酸，高氯酸容易發(fā)生爆炸，氫氟酸腐蝕玻璃，操作不當(dāng)會損傷儀器。

2.2 干灰化消解法

2.2.1 干灰化消解法的定義

干灰化消解法，它就是利用灼燒的高溫把有機(jī)物進(jìn)行氧化、分解，然后再測定、分析氧化、分解后的無機(jī)物的工藝方法。高溫灼燒是干灰化法的主要工藝方法，高溫分解氧化后的有機(jī)物，然后再對剩下的無機(jī)物進(jìn)行測定[2]。

2.2.2 干灰化消解法的現(xiàn)狀

干灰化消解法是將樣品通過不同的溫度進(jìn)行灰化的工藝方法。為加快灰化的速度、提升灰化的程度，一般都需要添加“灰助劑”。針對不同的元素，采用的“灰助劑”也不一樣。比如硝酸能夠生成易溶解的灰化成分，硫酸一般是用來轉(zhuǎn)化金屬元素成金屬硫酸鹽，使金屬元素灰化的損失得以降低；硝酸鎂可以促進(jìn)分解有機(jī)物，可以使金屬元素的回收率提高。干灰化消解法也可以在高溫環(huán)境下氧化樣品中的有機(jī)質(zhì)物，方法操作簡便、使用的試劑少、對環(huán)境污染??；增加稱樣量可以使樣品分析準(zhǔn)確度得到提高。但干灰化消解法也存在一些問題：首先，灰化一般需要6小時或以上，如果灰化不徹底，這還需要在灰化中降溫，然后加混酸繼續(xù)灰化；高溫度不適用于容易揮發(fā)的元素，它會損失一些元素。

2.3 微波消解法

2.3.1 微波消解法定義

微波消解法是通過微波進(jìn)行內(nèi)加熱，達(dá)到快速的深層加熱，高頻磁場可以讓極性分子交替排列，從而使分子高速震蕩，高速震蕩將影響分子間的熱運(yùn)動，從而獲得高能量。這樣，樣品表面層因相互作用而破裂，并通過酸反應(yīng)而生成新的表面層，從而達(dá)到速溶樣品的目的見圖2-2。

2.3.2 微波消解法的現(xiàn)狀

微波消解技術(shù)，以其升溫高、加熱快，消解力強(qiáng)，酸消耗少，空白值低，樣品的污染低，揮發(fā)損失少，勞動強(qiáng)度低，工作環(huán)境得以改善等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。具體的優(yōu)點詳述如下：第一個就是升溫高、加熱快，消解力強(qiáng)，可以縮短樣品的溶解時間。微波能夠直接加熱樣品溶液，使樣品快速處于高溫高壓的環(huán)境，在幾分鐘或十幾分鐘內(nèi)就可以把樣品消解完，與濕法消解法比較，速度快許多[3]。第二個就是酸消耗少，空白值低。微波只需要10毫升的酸溶液就能消解一樣品，其消耗量僅是濕法消解法用酸量的1/3-1/5，在節(jié)省試劑的同時也減少了試劑的干擾，大大地降低了空白值。第三個就是揮發(fā)損失少。濕法消解法是在電熱板上面加熱，這樣會因樣品揮發(fā)而使成分損失，而微波消解是在密閉的罐中加熱，它能夠有效地避免樣品在消解中因揮發(fā)而使成分損失，這樣便可以提高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。特別適用于易揮發(fā)元素的檢測。第四個就是減少樣品消解過程的污染。如樣品在電熱板上直接加熱，燒杯中會摻入空氣灰塵，影響試驗檢測結(jié)果。而微波消解法試驗是在密閉容器中進(jìn)行，減少外界環(huán)境的影響，提高了試驗檢測的準(zhǔn)確性。第五個就是勞動的強(qiáng)度降低，工作環(huán)境得以改善。濕法消解是樣品在電熱板上通過濃酸長時間地進(jìn)行消解，雖有通風(fēng)設(shè)備，但仍會生成大量的酸霧，既對分析人員造成傷害，如果酸未清理干凈也會腐蝕試驗儀器。但微波消解法，因其在密閉容器中進(jìn)行，其可使酸的揮發(fā)減少，改善分析人員的工作環(huán)境。同時，樣品的消解速度快，節(jié)約了分析人員的工作時間，降低了勞動強(qiáng)度，提高了效率。

圖2 -2 微波消解法示意圖

3 土壤重金屬檢測的前處理發(fā)展趨勢

土壤重金屬檢測逐步受到人們重視，其技術(shù)發(fā)展也同時受到關(guān)注。當(dāng)前主要的技術(shù)方法為濕法消解法、干灰化消解法、微波消解法等。但濕法消解法存在反應(yīng)時間長、試劑腐蝕性強(qiáng)、工作危險的問題；干灰化消解法存在反應(yīng)時間長、易產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)而造成準(zhǔn)確度下降問題；鑒于以上，微波消解法應(yīng)運(yùn)而生，其具有加熱速度快，升溫高，消解能力強(qiáng)等被廣泛認(rèn)可。微波消解法將會逐漸發(fā)展成土壤重金屬檢測的前處理的主要技術(shù)手段。相信，未來也會有更先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到土壤重金屬檢測的前處理上面來。

4 結(jié)論

土壤重金屬檢測，樣品的前處理是較復(fù)雜且特別關(guān)鍵的過程，它是分析出準(zhǔn)確結(jié)果的基礎(chǔ)。樣品的前處理試驗方法影響著最終的分析結(jié)果。同樣的樣品，采用不同的前處理試驗方法，獲得的結(jié)果準(zhǔn)確程度上也會有所差異。鑒于此，隨著國家對土壤重金屬污染的重視，土壤重金屬檢測前處理技術(shù)也會得到快速的發(fā)展，同時，也需要我們科研人員繼續(xù)努力研究，讓土壤重金屬檢測前處理技術(shù)更上一層樓。