徐凌強

（上海奕茂環(huán)境檢測技術(shù)有限公司，上海 201400）

1 前言

鉻元素在大自然中的很多地方都有存在，其中，土壤中的含量相比于其他地方要多，且其在工業(yè)上的應(yīng)用也很廣泛。一般情況下，六價鉻和三價鉻這兩種形態(tài)是土壤中普遍存在的，也被人們熟知，一般做場地調(diào)查項目時都會檢測六價鉻，而不會檢測三價鉻，主要是這兩者對于人類和自然的危害不一樣，其中，六價鉻具有致癌的危險，對植物也有毒害，但三價鉻危害較輕，沒有六價鉻那么嚴(yán)重。

土壤是人類賴以生存的的基礎(chǔ)，因此，測量土壤中重金屬的含量至關(guān)重要，這些檢測數(shù)據(jù)可以為區(qū)域的污染程度以及日后的土壤修復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐。但要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，好的消解方法必不可少，因此，消解是樣品檢測全流程中最重要的組成部分。

2 實驗

2.1 實驗所用儀器和試劑詳見表1、表2、表3[3]。

表1 實驗所用儀器

表2 實驗所用試劑

表3 實驗所用標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

2.2 土壤消解方法

2.2.1 電熱板消解法的過程詳見表4。

表4 電熱板消解法

三份樣品后續(xù)消解步驟一致，在電熱板180 ℃消解2 h后開蓋，升高溫度至200 ℃開蓋除硅，持續(xù)加熱直到冒出濃厚的白煙時，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定期地拿下來觀察一下里面的碳化物是否消失，確認消失后開蓋消解，并不定時地拿下來看一下里面的溶液是否呈粘稠狀，防止燒干，發(fā)現(xiàn)溶液呈粘稠狀，取出放在架子上冷卻，待涼下來后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分搖勻。如果消解一段時間后發(fā)現(xiàn)樣品沒有消解干凈，可以適當(dāng)?shù)难a一些酸繼續(xù)消解。

2.2.2 石墨消解法的過程詳見表5[4]。

表5 石墨消解法

三份樣品后續(xù)消解步驟一致，在石墨消解儀120 ℃消解1 h，然后升溫至140 ℃消解3 h，升高溫度至150 ℃開蓋除硅，持續(xù)加熱直到冒出濃厚的白煙時，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定時地拿下來觀察一下里面的碳化物是否消失，確認消失后開蓋趕酸，并時不時地拿下來看一下里面的溶液是否呈粘稠狀，防止燒干，發(fā)現(xiàn)溶液呈粘稠狀，取出放在架子上冷卻，待涼下來后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分搖勻。如果消解一段時間后發(fā)現(xiàn)樣品沒有消解干凈，可以適當(dāng)?shù)难a一些酸繼續(xù)消解。

2.2.3 微波消解法的過程詳見表6。

表6 微波消解法

三份樣品后續(xù)消解步驟一致，升溫工作程序詳見表7。

表7 升溫工作程序

在消解程序停止后，等待微波消解儀內(nèi)溫度下降到30 ℃左右后再取出，拆出消解罐放在電熱板200 ℃趕酸，趕酸完全后用1%的硝酸定容至50 mL并搖勻。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制詳見表8。

表8 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

2.4 上述三種檢測儀器的工作參數(shù)

2.4.1 ICP-OES的儀器工作參數(shù)詳見表9-1。

表9-1 ICP-OES的儀器工作參數(shù)

2.4.2 ICP-MS的儀器工作參數(shù)詳見表9-2。

表9-2 ICP-MS的儀器工作參數(shù)

2.4.3 AAS的工作參數(shù)詳見表10。

表10 AAS的工作參數(shù)

2.5 測定結(jié)果

相同的酸消解體系、不同的消解儀器對鉻測定結(jié)果的影響詳見表11、表12、表13。

表11 預(yù)處理方法1測定的結(jié)果

表12 預(yù)處理方法2測定的結(jié)果

表13 預(yù)處理方法3測定的結(jié)果

2.6 分析與討論

從以上表中數(shù)據(jù)分析得出，不同的消解儀器對鉻的測定值影響較小，可根據(jù)人力、污染、經(jīng)濟效益等方面因素來選擇消解儀器，后面會做詳細介紹；加入不同類型的酸以及不同量的酸對最后的測定結(jié)果影響較大，其中高氯酸對鉻有負作用，高氯酸加得多會導(dǎo)致鉻損失，但不加入高氯酸也不行，因為高氯酸能將有機物包裹的鉻元素溶出來，因此，高氯酸的加入量很重要，建議高氯酸的加入量最好不要超過1 mL，特別是在微波消解時，高氯酸過多可能會爆，而酸的加入量減少也會對最后的測定值有很大影響，酸量較少可能導(dǎo)致消解不完全，結(jié)果偏低；消解以及趕酸溫度對鉻的測定值影響最大，電熱板和微波的消解溫度比石墨消解儀的消解溫度要高一些，從以上數(shù)據(jù)可以看出，鉻的測定值的回收率相差較大，建議檢測土壤中鉻元素時消解溫度不要超過150 ℃，因為溫度過高會導(dǎo)致鉻的損失。

通過以上3種消解方法對樣品消解前處理的加酸量、消解步驟、消解溫度、消解儀器分析可以得出[5-7]：微波消解方法消解時間較短，受基體干擾小，用酸量較少，減少了廢酸廢氣的排放，對人員和環(huán)境污染較少，缺點是樣品消解后仍需趕酸，消解溫度高（180 ℃）；全自動石墨消解法，采用儀器自動升溫消解程序，避免人員長時間接觸，污染較少，加熱溫度較低（150 ℃），消解較充分，結(jié)果準(zhǔn)確度高，可以消解大批量的樣品，效率高，缺點是用酸總量要高一些；電熱板消解方法是傳統(tǒng)的消解方法，對設(shè)備要求不高，成本較低，操作簡單容易上手，在沒有微波消解儀和全自動石墨消解儀的地方可以使用，但是消解過程耗時長，加熱溫度較高（220 ℃），需要人員看守，且整個過程需要消耗大量的酸，會產(chǎn)生較多的廢氣，對操作人員和環(huán)境危害較大。

2.7 結(jié)論

從以上分析來看，消解儀器最好選用石墨消解儀，這樣有利于實驗室大批量的樣品消解，人力耗費少，但用酸量相比較高，不過也不是高很多，相比其優(yōu)勢，可以接受。消解時可選用5 mL鹽酸、5 mL硝酸、3 mL氫氟酸和1 mL高氯酸，消解步驟與溫度與上述石墨消解步驟一致。