王智慧

摘要：通過微波消解法和電熱板加熱消解法進(jìn)行土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的消解，使用原子熒光光譜法測定土壤中砷的含量，比較測定值的差異，分析兩種消解方法的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明，采用電熱板加熱消解法和微波消解法的測定值和回收率均在對應(yīng)要求范圍內(nèi)，但是采用微波消解法的測定值更接近標(biāo)準(zhǔn)值，回收率也比電熱板消解法高?？梢姡⒉ㄏ夥ńY(jié)合原子熒光測定土壤中的砷含量，操作更簡便，靈敏度更高，結(jié)果更準(zhǔn)確、可靠，更具有應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：原子熒光法;微波消解;電熱板消解;土壤樣品;砷含量

土壤中的成分較多，有礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分以及空氣等，要想準(zhǔn)確測量土壤中重金屬的含量，樣品前處理方法的選擇至關(guān)重要，也就是選擇進(jìn)行前處理的消解方法。目前，消解土壤中砷的方法有很多，一般采用干灰分法消解[1]、濕法消解[2]、微波消解[3]、水浴消解[4]及高壓消解[5]等。消解方法不同，測定結(jié)果的準(zhǔn)確度也有差異。本研究分別采用電熱板加熱消解法與微波消解法消解土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW07403a（GSS-3a）和GBW07404a（GSS-4a）]，再用原子熒光光譜儀測定砷含量，比較兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最佳的消解方法。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07403a（GSS -3a）（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所），砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（6.20±0.50）mg/kg;土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07404a（GSS-4a）（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所），砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（9.60±0.60）mg/kg。

砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液由國家有色金屬及電子材料分析測試中心配制，質(zhì)量濃度為1000μg/mL。

1.1.2 儀器

原子熒光分光光度計(jì)（普析， PF52）、砷空心陰極燈（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、微波消解儀（Via Fatebenefratelli）、恒溫水浴鍋（HH-S4）、石墨趕酸器[奧普樂科技集團(tuán)（成都）有限公司]。

1.1.3 試劑

硼氫化鈉、氫氧化鈉、抗壞血酸、鹽酸、濃硝酸、高氯酸、氫氟酸、硫脲（均為優(yōu)級純）;蒸餾水。

1.1.4 溶液配制

（1）5.0%鹽酸：量取濃鹽酸25 mL，用蒸餾水稀釋定容至500 mL，混勻。

（2）5.0%抗壞血酸+5.0%硫脲混合溶液：稱取硫脲、抗壞血酸各10.0 g，用200 mL蒸餾水溶解，現(xiàn)用現(xiàn)配。

（3）1.0%硼氫化鈉+0.5%氫氧化鈉：稱取1.0 g氫氧化鈉，用少量水溶解，再稱取2.0 g硼氫化鈉放入氫氧化鈉溶液中，溶解后用蒸餾水稀釋至200 mL，現(xiàn)用現(xiàn)配。

（4）砷標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（100μg/L）：用5.0%鹽酸將砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液逐級稀釋而成。

1.2 儀器工作條件

光倍增管負(fù)高壓為280 V，砷空心陰極燈電流為40 mA，原子化器溫度為200 ℃，樣品進(jìn)樣量為1 mL，載氣流速為300 mL/min，屏蔽氣流速為600 mL/min。以峰面積為讀數(shù)方式，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量測定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 電熱板加熱消解法

分別準(zhǔn)確稱取0.2? g土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07403a和 GBW07404a）于50 mL聚四氟乙烯消解罐中，用少量水潤濕后加入10 mL濃硝酸，在電熱板上低溫加熱1 h，溫度設(shè)置為150 ℃，待樣品初步分解即殘液為2～3 mL時(shí)，加入濃硝酸5 mL、高氯酸2 mL和氫氟酸2 mL，電熱板溫度調(diào)至210 ℃，加熱消解至有大量濃白煙產(chǎn)生，趕盡白煙，此時(shí)，殘?jiān)驶野咨こ砗隣睿ㄈ纛伾^深，可重復(fù)上述步驟），取下消解罐，冷卻后將消解完的樣品轉(zhuǎn)移到100 m L容量瓶中，加入5 mL 5.0%硫脲-抗壞血酸混合溶液，再用5.0% HCl溶液定容，搖勻后放置30 min，取上清液測定，同時(shí)制作試劑空白溶液。整個(gè)試驗(yàn)過程在通風(fēng)處進(jìn)行。

1.3.2 微波消解法

分別準(zhǔn)確稱取0.2? g土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07403a和 GBW07404a）于干燥的50 mL微波消解罐中，加入4 mL 硝酸、1 mL高氯酸、1 mL氫氟酸，擰緊密封蓋搖勻，放置1 h后放入微波消解儀中消解。按照表1設(shè)置消解條件，消解完成后將消解罐放到趕酸器上，溫度設(shè)為120 ℃，待酸趕盡，將消解罐中的樣品溶液倒入100 mL容量瓶中，加入5 mL 5.0%硫脲-抗壞血酸混合溶液，用5.0% HCl溶液定容，搖勻后放置30 min，取上清液測定，同時(shí)制作試劑空白溶液。

1.4 工作曲線

將質(zhì)量濃度為100μg/L的砷標(biāo)準(zhǔn)工作溶液經(jīng)自動(dòng)稀釋，配制成含砷量分別為0、5、10、20、30、40、50μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，設(shè)定好最佳儀器條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 工作曲線

測定標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度的溶液后，制作標(biāo)準(zhǔn)樣品的工作曲線（見表2），曲線方程為IF=101.6580 ρ+2.5424，相關(guān)系數(shù)r=0.99958。

2.2 不同消解方法的精密度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品[GBW07403a（GSS -3a）]，保證值為（6.20±0.50）mg / kg;準(zhǔn)確稱取土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品[GBW07404a（GSS-4a）]，保證值為（9.60±0.60）mg/kg。分別用兩種消解方法各消解6組平行樣，用原子熒光光譜法測定砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果如表3所示。微波消解處理土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.7%和0.9%，測定值和平均值均在要求范圍內(nèi);電熱板加熱消解處理土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.5%和1.6%，測定值和平均值也均在要求范圍內(nèi)。比較可知，微波消解法測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差更小、精確度更高，更能滿足土壤中砷的監(jiān)測要求。

2.3 不同消解方法加標(biāo)回收試驗(yàn)

在土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS-3a中加入6.50 mg/kg砷的標(biāo)準(zhǔn)

溶液，在土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS-4a中加入10.00 mg/kg砷的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別通過電熱板加熱消解法和微波消解法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。由表4可知，兩個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中的砷經(jīng)過電熱板加熱消解后的回收率分別為93.8%和94.0%，而經(jīng)過微波消解后砷的回收率分別為98.5%和103.9%。兩種消解方法的回收率均在要求范圍內(nèi)，但微波消解的回收率明顯比電熱板加熱消解高。由此可見，電熱板加熱消解法在消解過程中有所損失，而微波消解的消解體系密閉、損失小，是比較理想的消解方法，更能滿足土壤中砷的監(jiān)測要求。

3 結(jié)語

采用電熱板加熱消解法和微波消解法消解土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中的砷，對比精密度和回收率。在精密度試驗(yàn)中，電熱板加熱消解法測定土壤中砷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差更大，微波消解法的測定結(jié)果平均值更接近保證值，所以微波消解法的精密度更高。在回收率試驗(yàn)中，電熱板加熱消解的回收率更低，主要是因?yàn)槲⒉ㄏ馓幱谕耆芊獾沫h(huán)境，損失少，可確保消解體系達(dá)到最適溫度，使土壤樣品消解完全。在電熱板加熱消解過程中，隨著比色管內(nèi)的氣壓增大，比色管蓋子無法完全密封，導(dǎo)致消解液損失，造成測定結(jié)果偏低。同時(shí)，電熱板加熱消解消耗的試劑更多，產(chǎn)生的污染更大。因此，微波消解法結(jié)合原子熒光光譜法測定土壤中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，操作更簡便，準(zhǔn)確度更高，污染更小，更具有應(yīng)用前景。

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