摘要：樣品預處理是提高測定結(jié)果準確性的有效方法，不同消解方法可能影響土壤和沉積物中重金屬含量的測定。微波消解法和電熱板消解法是兩種常用的消解方法。試驗運用火焰原子吸收分光光度法測定土壤和沉積物中銅、鉛、鋅、鎳、鉻的含量，對比兩種常用消解方法對測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，兩種消解方法均能滿足日常工作檢測要求。其中，電熱板消解法消解時間長，人員及時間成本耗費較大，達到同等預處理效果時，其用酸量較微波消解法大，產(chǎn)生的酸霧廢氣對環(huán)境及人員危害大；微波消解法用時短，試劑用量少，消解效果好，特別是對含較高有機質(zhì)的樣品消解充分，準確度及精密度高，加標回收率好。

關(guān)鍵詞：消解方法；重金屬；土壤；沉積物

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）07-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.008

Study on the influence of different digestion methods on the determination of heavy metals in soil and sediment

ZHANG Fangyang1，2， HUANG Ling1，2， CHEN Ganchang1，2

（1. Institute of Analysis， Guangdong Academy of Sciences （China National Analytical Center， Guangzhou）;

2. China Guangdong Provincial Key Laboratory of Chemical Measurement and Emergency Test Technology， Guangzhou 510070， China）

Abstract： Sample pretreatment is an effective method to improve the accuracy of measurement results， and different digestion methods may affect the determination of heavy metal content in soil and sediment. Microwave digestion and electric heating plate digestion are two commonly used digestion methods. The flame atomic absorption spectrophotometry is used to determine the content of copper， lead， zinc， nickel， and chromium in soil and sediment， and the effects of two commonly used digestion methods are compared on the determination results in the experiment. The results indicate that both digestion methods can meet the requirements of daily work detection. Among them， the electric heating plate digestion method has a long digestion time， high personnel and time costs， and when achieving the same pretreatment effect， it requires a larger amount of acid than the microwave digestion method， and the acid mist and exhaust gas generated are more harmful to the environment and personnel; microwave digestion method has the advantages of short time， low reagent dosage， good digestion effect， especially fully digesting for samples with high organic matter content， the accuracy and precision are high， and the spiked recovery rate is good.

Keywords： digestion method; heavy metals; soil; sediment

重金屬在自然界中普遍以相對穩(wěn)定的形式賦存，但隨著開發(fā)、冶煉和加工等生產(chǎn)活動的增加，重金屬以不同的形式進入環(huán)境中，并通過富集、遷移而產(chǎn)生危害。因此，開展土壤中重金屬的監(jiān)測與污染防治研究具有重要意義[1-2]。重金屬在土壤中主要以化合形態(tài)賦存，因此研究高效測定土壤中重金屬的方法是十分必要的。為了提高測定的準確性，有必要對試樣進行預處理[3]。其中，樣品分析方法是影響分析結(jié)果準確性的重要因素，所以正確選擇樣品分析方法，對于提高分析結(jié)果的準確性具有十分重要的意義[4]。強琳等[5]探討稱樣量、趕酸溫度、高氯酸添加及標準加入法對消解過程的影響，對比分析土壤中鉻、銅、鎳、鋅和鉛的含量。成立[6]以微波消解法為基礎(chǔ)，設(shè)計土壤重金屬含量檢測方法。微波消解法對土壤中重金屬含量的檢測誤差小，能夠提高檢測效率。試驗利用微波消解法和電熱板消解法[7]對土壤和沉積物樣品進行消解，運用火焰原子吸收分光光度法[8-9]測定土壤和沉積物中銅、鉛、鋅、鎳和鉻的含量，研究不同消解方法對測定結(jié)果的影響。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器與試劑

試驗儀器主要有火焰原子吸收分光光度計、電熱板、微波消解儀和電子天平。試劑主要有硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸，均為優(yōu)級純。銅、鉛、鋅、鎳與鉻的標準溶液編號分別為GSBG 62024-90、GSBG 62071-90、GSBG 62025-90、GSBG 62022-90和GSBG 62017-90，購自鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司國家鋼鐵材料測試中心。土壤標準物質(zhì)編號為GSS-46，沉積物標準物質(zhì)編號為GSS-29，購自中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所。試驗用水為超純水。

1.2 樣品預處理

1.2.1 微波消解法

精確稱量0.2～0.3 g試樣，然后將其置于消解罐中，用少量超純水將其浸濕后，添加4.5 mL硝酸、1.5 mL鹽酸和2 mL氫氟酸，將試樣與消解溶液完全混合均勻，然后根據(jù)加熱步驟進行微波消化[10]，如表1所示。程序完成后，待消化槽冷卻到室溫，將消解罐內(nèi)的溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，用少量清水沖洗消解罐及蓋，然后將其注入坩堝。添加2 mL高氯酸，坩堝溫度控制在170 ℃進行酸解。溶液變得黏稠后，移開，稍微冷卻，用濃度1%的硝酸清洗坩堝壁，用余熱將黏附于坩堝壁上的殘留物移到25 mL容量瓶中，再加少許硝酸，將清洗液一起轉(zhuǎn)移到容量瓶中，用硝酸將其固定到標線上，搖晃均勻后，取出上清液，

備用。

1.2.2 電熱板消解法

精確稱量0.2～0.3 g試樣，然后將其置于聚四氟乙烯坩堝（容積50 mL）中，加適量的水使其變濕，然后加10 mL鹽酸，在電熱板上對其進行90～100 ℃的加熱，消解溶液揮發(fā)到大約3 mL時，再加9 mL硝酸，加蓋加熱，直到?jīng)]有明顯的顆粒，再加5～8 mL氫氟酸，開蓋，于120 ℃加熱至冒白煙，于150～170 ℃加熱至冒白煙，加熱時應(yīng)經(jīng)常搖動坩堝。重復以上步驟，直到所含的液體成為靜止的液滴[11-12]。添加3 mL硝酸（濃度1%），加熱溶解殘留物，全量轉(zhuǎn)入容量瓶（容積25 mL），用硝酸定容到標線，搖勻，置于聚乙烯瓶內(nèi)，靜置，取出上清液，備用。

1.3 標準曲線配制及儀器工作條件

將1 mL的銅、鉛和鎳標準溶液（濃度1 000 μg/mL）精確地移入同一容量瓶中（容積100 mL），在100 mL容量瓶中加入1 mL鋅標準溶液（濃度1 000 μg/mL），在100 mL容量瓶中加入1 mL鉻標準溶液（濃度1 000 μg/mL），并用濃度1%的硝酸稀釋到刻度，得到銅、鉛與鎳標準混合使用液A（濃度10.0 μg/mL），鋅標準使用液B（10.0 μg/mL），鉻標準使用液C（10.0 μg/mL）。

分別準確移取不同體積（0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL和10.0 mL）的混合使用液A置于100 mL容量瓶中，用濃度1%的硝酸稀釋到刻度，配制銅、鉛與鎳的標準工作曲線；準確移取不同體積（0.0 mL、0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL和4.0 mL）的鋅標準使用液B置于100 mL容量瓶中，用濃度1%的硝酸稀釋至刻度，配制鋅的標準工作曲線；準確移取不同體積（0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL和10.0 mL）的鉻標準使用液C置于100 mL容量瓶中，用濃度1%的硝酸稀釋至刻度，配制鉻的標準工作曲線。火焰原子吸收分光光度計的工作條件如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同消解方法的準確度對比

分別稱取6份土壤樣品和沉積物樣品，運用不同消解方法對樣品進行預處理，然后檢測銅、鉛、鎳、鋅和鉻的含量，試驗結(jié)果如表3所示。數(shù)據(jù)顯示，兩種消解方法的樣品含量測定均值在標準值范圍內(nèi)。其中，電熱板消解法的部分樣品金屬含量較標準值低，原因是消解后剩余的少許黑色殘渣可能是殘留的有機物，電熱板消解法存在消解不完全的現(xiàn)象。微波消解法的測定值與標準值接近，5種元素的含量測定值均在標準值范圍內(nèi)，消解效果理想。

2.2 不同消解方法的精密度對比

分別稱取6份土壤樣品和沉積物樣品，運用不同消解方法對樣品進行預處理，然后檢測銅、鉛、鎳、鋅和鉻的含量，并計算相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD），試驗結(jié)果如表4所示。數(shù)據(jù)顯示，采用微波消解法，5種金屬含量測定值的RSD介于1.5%～3.6%；采用電熱板消解法，5種金屬含量測定值的RSD介于2.2%～5.6%。由此可見，相比電熱板消解法，采用微波消解法測定土壤樣品和沉積物樣品時，5種金屬含量測定值的精密度較好。

2.3 不同消解方法的加標回收率對比

稱取2份土壤樣品，利用不同消解方法對樣品進行預處理，然后檢測加標前后5種金屬含量，并計算加標回收率，如表5所示。結(jié)果顯示，采用微波消解法，5種金屬測定值的加標回收率介于93.6%～105.0%；采用電熱板消解法，5種金屬測定值的加標回收率為87.7%～95.0%。兩種消解方法對5種金屬均有很好的加標回收率，其中微波消解法的加標回收率比電熱板消解法高。

2.4 不同消解方法的比較

對比兩種消解方法，5種金屬含量測定值均在標準值范圍內(nèi)，RSD均小于10%，加標回收率均保持在80%～120%。相比電熱板消解法，微波消解法在消解時間、加熱均勻性及安全性上都有明顯的優(yōu)勢，準確度、精密度及加標回收率也能得到較好的控制。

3 結(jié)論

試驗采用兩種消解方法對土壤樣品和沉積物樣品進行預處理，運用火焰原子吸收分光光度法測定土壤和沉積物中銅、鉛、鋅、鎳和鉻的含量，并對比分析方法的準確度和精密度。結(jié)果表明，土壤樣品和沉積物樣品微波消解后，5種金屬含量均在標準范圍內(nèi)；電熱板消解法受熱不均勻，導致消解不完全，從而影響測試結(jié)果的準確度；電熱板消解法消解時間長，人員及時間成本耗費較大，達到同等預處理效果，其用酸量較微波消解法大，產(chǎn)生的酸霧廢氣對環(huán)境及人員危害大。經(jīng)分析，兩種消解方法均能滿足日常檢測要求。微波消解法用時短，試劑用量少，消解效果好，特別是對含較多有機質(zhì)的樣品消解充分，準確度及精密度高，加標回收率好。

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