趙 靜

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘察院中心實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730046）

近年來，隨著工業(yè)、礦業(yè)等發(fā)展，土壤污染愈加嚴(yán)重，動(dòng)植物無家可歸，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量均下降，改善土壤問題已經(jīng)迫在眉睫[1]?；诖耍覈_始全面診斷土壤問題，并得出重金屬超標(biāo)的土壤污染現(xiàn)狀。但是測(cè)定重金屬在土壤中的含量問題較為棘手[2]。隨著電感耦合等離子體的發(fā)現(xiàn)，光譜法開始進(jìn)入研究者的視線，其具有靈敏度高、精密度高、測(cè)點(diǎn)范圍廣的特點(diǎn)，等離子光譜法更是具有方便快捷、成本低、污染程度小、精準(zhǔn)度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)勢(shì)，極具推廣意義。并且光譜檢測(cè)器的研發(fā)，可以分析土壤中的譜線，并且可以自動(dòng)化地為樣本選取不同的譜線，而且具有同時(shí)測(cè)定樣品中不同元素含量的特點(diǎn)，得出最快速有效的檢測(cè)結(jié)果。本文研究采用等離子光譜法，可以同時(shí)測(cè)定土壤中的鉻、鉛、鎳、銅、鋅等重金屬的含量，并且通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證等離子光譜法是否具有同時(shí)測(cè)定重金屬的能力。可以為改善土壤中重金屬的含量提供一個(gè)研究方向。

1 材料與方法

1.1 儀器及測(cè)定條件

來自美國thermo科技公司的新型等離子光譜儀，如圖1所示是本次研究的主要儀器。

如圖1所示，等離子光譜儀的工作參數(shù)為1.15千瓦，輔助氬氣含量為每分鐘500毫升，載氣壓強(qiáng)為3千帕，輔助載氣流量為每分鐘500毫升，轉(zhuǎn)動(dòng)泵速為每分鐘130轉(zhuǎn)，每次進(jìn)樣品含量為每分鐘1.5毫升，清洗時(shí)間為30秒，直觀觀察高度為12毫米，內(nèi)部檢測(cè)CID的積分時(shí)間為15秒。

圖1 新型等離子光譜儀

1.2 主要試劑

此次實(shí)驗(yàn)的主要試劑為純度優(yōu)質(zhì)的HCL、HF、HNO3、實(shí)驗(yàn)用的稀釋水為二次提純后的純水，以及純度大于百分之九十九的高純度Ar。濃度為1000毫克每升的鉻、鉛、鎳、銅、鋅國家標(biāo)準(zhǔn)溶液，并按標(biāo)準(zhǔn)稀釋以上溶液。符合國家地質(zhì)局的標(biāo)準(zhǔn)去分析土壤。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

首先，破壞樣品土壤中的晶體物質(zhì)，通過酸化劑溶解，以Ni離子、Cu離子、Cr離子、Pb離子，以及Zn離子的形式進(jìn)入溶液中；其次，將以上溶液噴灑在等離子加熱系統(tǒng)中。最后，用等離子光譜法測(cè)定土壤中Ni、Cu、Cr、Pb，以及Zn等重金屬的含量。

（1）王水溶樣。王水溶樣的反應(yīng)過程為任意重金屬與鹽酸、硝酸反應(yīng)，生成氯酸鹽、一氧化氮，以及水，所以配制的王水溶樣需要準(zhǔn)備500毫克土壤樣品，經(jīng)過風(fēng)干、過濾后，置于100毫升的燒杯中，并加入3:1的Hcl（15毫升）與HNO3（5毫升），放置在260攝氏度的紅外加熱爐中高溫消毒溶解，溶解到?jīng)]有水分為止，取出后，重新加入五毫升濃度為百分之五十的鹽酸溶液，再次放入紅外加熱爐中溶解后靜置。在量瓶中放置25毫升的二次提純水，并滴加溶液至刻度線，搖勻后靜置。并按照相同的方法作試劑配備。

（2）混酸溶樣。硝酸溶樣是以硝酸、高氯酸、氫氟酸三種酸劑以4:1:0.5的配比方式配制而成的，首先將風(fēng)干磨粉后的土壤樣品500毫克加入到-(-CF2-CF2-)-n中，加入20毫升硝酸、5毫升的高氯酸，放置于260攝氏度的紅外加熱爐中，溶液溶解至一半時(shí)，加入2毫升HF-H2O繼續(xù)溶解，直至白煙消失，土壤樣品幾近消失，再加入5毫升的Hcl，繼續(xù)溶解后冷卻，放置于25毫升的量瓶中稀釋，搖勻后靜置。并按同樣的方法做試劑配備。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

選取以上國家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，與百分之十的鹽酸水溶液混合成鉻（10毫克/升）、鎳（2毫克/升）、銅（0.5毫克/升）、鉛（8毫克/升）、鋅（1毫克/升）的混合溶液。

1.5 測(cè)定

美國thermo科技公司的全譜直讀光譜儀，檢測(cè)電荷儀，垂直測(cè)距，以及iTEm操作軟件。如圖2所示為本次試驗(yàn)測(cè)定的全譜直讀光譜儀。

圖2 全譜直讀光譜儀

如圖2所示，該光譜儀可以垂直測(cè)距，檢測(cè)電荷，以及操作軟件的功能。并按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定以上儀器的操作參數(shù)，采取對(duì)外標(biāo)注方法，校正儀器曲線，分別測(cè)量譜線在空白與樣品試劑的強(qiáng)度，從而計(jì)算土壤中的元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

通過本方法，重金屬元素受到操作軟件自帶的譜線干擾，分別選擇干擾較弱的幾條譜線進(jìn)行分析，從而提高測(cè)定的準(zhǔn)確率。具體重金屬元素譜線分析如表1所示。

表1 分析譜線的選擇

2.2 干擾元素的影響及消除

土壤樣品經(jīng)過HF-H2O的溶解，可以將二氧化硅與硅酸鹽過濾出去，但是溶液中仍存在其他的干擾元素，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)。所以，需要利用iTEm操作軟件自動(dòng)校正，具體校正模式如上表1所示。

2.3 樣品溶解體系及溶解量的選擇

溶解試劑的方式會(huì)影響土壤中金屬元素的提前處理結(jié)果。不同的溶解試劑得出的結(jié)果也就不同。此次試驗(yàn)使用了王水溶劑和混酸溶劑，并根據(jù)這兩種溶劑的測(cè)定得出兩種結(jié)果，對(duì)比兩種結(jié)果，選擇出最適用于此次土壤測(cè)定的溶劑。具體檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 兩種處理方法的土壤檢測(cè)數(shù)據(jù)mg/kg

如表2所示，使用王水溶劑只能檢測(cè)出少量或半數(shù)的樣品土壤；而混酸溶液可以溶解所有樣品土壤，對(duì)整個(gè)等離子光譜法測(cè)定重金屬有一個(gè)正向的影響。同時(shí)，根據(jù)溶解程度與表2檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，HF-H2O是實(shí)驗(yàn)的必需品，因?yàn)榉纸舛趸枧c硅酸鹽，一定要用HF-H2O來得到較為清澈的土壤溶解劑。因此，選擇混酸溶劑作為最終的土壤溶解劑。樣品土壤溶解量的選擇方面更是如此，實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確程度取決于樣品的溶解量，若溶解不完全或溶解過多，都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以此次試驗(yàn)選擇的樣品土壤溶解量在25毫克到50毫克之間。

2.4 測(cè)定結(jié)果

使用等離子測(cè)定方法測(cè)定土壤中的鎳、銅、鋅、鉻、鉛的含量，得出結(jié)果，具體含量如表3所示。

表3 土壤中各元素含量mg/kg

如上表3可知，本文采用的等離子光譜法測(cè)定方法，遵循以上選擇的混酸溶劑后，土壤中的Ni、Cu、Zn、Cr、Pb等重金屬含量均得到完全的溶解，且同時(shí)測(cè)定出土壤中重金屬的含量分別為28.5mg/kg、39.7mg/kg、83.6mg/kg、42.7mg/kg、44.3mg/kg。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過本文研究，等離子測(cè)定方法需要選擇混酸溶劑處理土壤，并可以同時(shí)測(cè)定出土壤中鎳、銅、鋅、鉻、鉛等重金屬的含量，且等離子光譜法測(cè)定方法具有方便快捷、測(cè)量范圍廣、消除干擾元素，提高實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)度等優(yōu)勢(shì)，極具推廣意義。

3 結(jié)語

此次試驗(yàn)分析了混酸溶劑較為適宜處理土壤樣品，以及測(cè)定重金屬的含量和精密度。研究了消除干擾元素的方法。并且本文的等離子測(cè)定方法具有可以同時(shí)測(cè)定多種元素，且成本低、污染程度小、精準(zhǔn)度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)勢(shì)，為改善土壤中重金屬含量提供了一個(gè)研究方向。