摘要：電熱板消解法、全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法是3種常用的消解方式。本文采用3種消解方式對(duì)土壤樣品進(jìn)行前處理，然后運(yùn)用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（ICP-MS）同時(shí)測(cè)定土壤樣品中的6種重金屬含量。結(jié)果表明，電熱板消解法對(duì)Cr的正確度和Cd的精密度會(huì)產(chǎn)生一定影響，而全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法對(duì)6種重金屬均表現(xiàn)出良好的正確度和精密度。3種消解方式下，ICP-MS測(cè)定土壤樣品中的6種重金屬，平行性較好。

關(guān)鍵詞：消解；土壤；重金屬；ICP-MS

中圖分類號(hào)：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）03-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.004

Abstract： Electrothermal plate digestion， automatic graphite digestion， and microwave digestion are three commonly used digestion methods. In this paper， three digestion methods are used to pretreat soil samples， and then inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS） is used to simultaneously determine the content of six heavy metals in soil samples. The results show that the electrothermal plate digestion has a certain impact on the correctness of Cr and the precision of Cd， while the automatic graphite digestion and microwave digestion show good correctness and precision for six heavy metals. Under three digestion methods， ICP-MS determines six heavy metals in soil samples with good parallelism.

Keywords： digestion; soil; heavy metals; ICP-MS

土壤重金屬污染具有來源不確定、不易防范、后果嚴(yán)重的特點(diǎn)，重金屬是土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查和評(píng)價(jià)的重要對(duì)象，先后被多國列入優(yōu)先控制污染物名單[1-2]。目前，我國農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量狀況總體穩(wěn)定，但一些地區(qū)土壤重金屬污染比較突出。土壤中重金屬的測(cè)定常采用原子吸收分光光度法[3-4]，土壤樣品的前處理主要運(yùn)用電熱板消解法，其操作煩瑣，試劑消耗量大。同時(shí)，受限于原子吸收光譜儀的原理，其需要逐項(xiàng)分析重金屬元素，分析耗時(shí)長。隨著近些年科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，全自動(dòng)石墨消解儀、微波消解儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等儀器已廣泛應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)[5-6]。本文分別采用電熱板消解法、全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法消解土壤樣品，然后運(yùn)用ICP-MS同時(shí)測(cè)定土壤樣品中的6種重金屬（Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr），比較不同樣品消解方式對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器有4種，即電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、微波消解儀、全自動(dòng)石墨消解儀和電熱板。主要試劑有硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸。土壤國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來自中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，ICP-MS校準(zhǔn)溶液濃度為10.0 mg/mL，調(diào)諧液的Ce、Co、Li、Y濃度均為10 mg/L。試驗(yàn)用水均為超純水。

1.2 土壤樣品的采集與制備

根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004）的要求，在土壤表層采集樣品。樣品運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室后，先進(jìn)行風(fēng)干、除雜，再通過手工研磨至100目，最后裝到自封袋中，貼好標(biāo)識(shí)，備用。

1.3 土壤樣品的消解

1.3.1 電熱板消解法

用電子天平稱取0.5 g（精確至0.01 g）制備好的土壤樣品，將其置于50 mL聚四氟乙烯材質(zhì)的坩堝中，依次加入10 mL硝酸、5 mL氫氟酸以及5 mL高氯酸，加蓋，于電熱板上中溫加熱約1 h，然后開蓋繼續(xù)加熱，以去除硅元素。當(dāng)加熱至冒出高氯酸白煙時(shí)，繼續(xù)加蓋，以分解有機(jī)碳。待坩堝壁上的黑色有機(jī)物全部消失后，打開坩堝蓋，驅(qū)趕白煙并蒸至黏稠狀。從電熱板上取下坩堝冷卻，然后將消解液全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，用水定容至標(biāo)線，搖勻。

1.3.2 全自動(dòng)石墨消解法

用電子天平稱取0.5 g（精確至0.01 g）制備好的土壤樣品，將其置于全自動(dòng)石墨消解儀的特氟龍消解管內(nèi)，用試驗(yàn)用水潤濕后加入8 mL硝酸，震蕩10 s，在150 ℃溫度下加熱90 min，然后冷卻30 min，依次加入4 mL氫氟酸和4 mL高氯酸，再振搖10 s，在150 ℃溫度下繼續(xù)加熱1 h。冷卻后，全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，用水定容至標(biāo)線，搖勻。

1.3.3 微波消解法

用電子天平稱取0.5 g（精確至0.01 g）制備好的土壤樣品，將其置于微波消解儀中，先用水潤濕，再依次加入6 mL鹽酸、2 mL硝酸、2 mL氫氟酸，按照儀器設(shè)定的消解程序進(jìn)行消解。冷卻后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯材質(zhì)的坩堝中，置于電熱板上加熱（溫度150 ℃），趕酸，直至呈黏稠狀。取下坩堝冷卻后，全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，用水定容至標(biāo)線，搖勻。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和方法檢出限

根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 168—2020）的要求，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定測(cè)定方法的檢出限。利用ICP-MS測(cè)定土壤樣品中重金屬時(shí)，盡可能選擇豐度高的同位素[7-9]。6種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)和方法檢出限如表1所示。

2.2 3種消解方式的準(zhǔn)確度

方法測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度由正確度和精密度進(jìn)行表征[10-11]。按照相關(guān)方法制備標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品，然后分別采用電熱板消解法、全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行消解，用ICP-MS測(cè)定，得到標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品的正確度和精密度，具體結(jié)果如表2所示。結(jié)果顯示，3種消解方式對(duì)Cu、Zn、Pb和Ni都表現(xiàn)出較好的正確度和精密度。從正確度來看，標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品的測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍內(nèi)；從精密度來看，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于10%，精密度良好。電熱板消解法對(duì)Cd的正確度較好，測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，但測(cè)定值的RSD為13.5%；全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法的精密度要比電熱板消解法好，測(cè)定值的RSD均小于10%。電熱板消解法對(duì)Cr的測(cè)定值偏低，個(gè)別測(cè)定值不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，這可能是由于Cr在消解過程中受趕酸和溫度的影響較大，電熱板消解容易造成揮發(fā)損失。全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法對(duì)Cr的正確度和精密度較好。

2.3 實(shí)際樣品的測(cè)定

分別用電熱板消解法、全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法對(duì)采集的土壤樣品進(jìn)行前處理，然后用ICP-MS對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。結(jié)果顯示，3種消解方式均能滿足土壤樣品的測(cè)定要求，對(duì)同一樣品各重金屬的平行性較好。

3 結(jié)論

目前，土壤樣品消解常采用電熱板消解法、全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法。本文采用3種消解方式對(duì)土壤樣品進(jìn)行前處理，然后運(yùn)用ICP-MS同時(shí)測(cè)定土壤樣品中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr元素。測(cè)定結(jié)果顯示，利用ICP-MS測(cè)定6種重金屬，方法的線性參數(shù)和檢出限可以滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。電熱板消解法對(duì)Cr的正確度和Cd的精密度會(huì)產(chǎn)生一定影響，而全自動(dòng)石墨消解法和微波消解法對(duì)6種重金屬均表現(xiàn)出良好的正確度和精密度。

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