土壤中鎘、錳、銻等8種金屬元素消解方法的改進

龐雯斐，陳曉青，孫小波，葉聞俊，孫 海，余曉峰

（浙江省化工研究院有限公司，浙江 杭州 310023）

0 前言

土壤是陸生植物生活的基質(zhì)和陸生動物生活的基底。土壤不僅為植物提供必需的營養(yǎng)和水分，而且也是土壤動物賴以生存的棲息場所，是人類生存和發(fā)展的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。土壤環(huán)境質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量及人類健康。但是隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人類的各種生產(chǎn)活動，土壤污染問題日益加重。土壤污染問題已成為社會關(guān)切、人民群眾關(guān)心的重點難點問題，也是亟需解決的重大環(huán)境問題之一[1]。

土壤環(huán)境污染物大致分為無機、有機、生物和放射性污染物四大類[2]。其中生物和放射性污染物具有特定的污染途徑，其來源較單一，易識別。土壤重金屬污染物作為無機污染物一大類有來源復(fù)雜多樣，且具有毒性強、難降解、殘留時間長，在環(huán)境中分布廣等特性。一旦在土壤中積累，會持續(xù)威脅生態(tài)環(huán)境安全和人體健康。

目前，國內(nèi)外土壤檢測前處理主要的消解方式有電熱板加熱消解、微波加熱消解、水浴加熱消解、控溫回流加熱消解、全自動石墨加熱消解、高壓密閉罐消解等。

本文主要采用了與電熱板加熱消解原理等同的全自動石墨消解法來進行樣品的前處理，該儀器可通過程序設(shè)置來實現(xiàn)全自動處理樣品，免去了電熱板加熱過程中需要手動加酸等繁瑣的步驟，具有自動加液、控溫、升溫等特點。實驗過程中采用了DEENAⅡ全自動石墨消解儀工程師推薦的消解程序（程序一、程序二），以及在此基礎(chǔ)上設(shè)立的程序三。通過實驗結(jié)果的比較，最后找到相對合適的消解程序。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

奧豪斯EX224/AD電子天平；DEENAⅡ全自動石墨消解儀；Anton Paar微波消解儀；PE-800原子吸收分光光度儀（含石墨爐）；Thermo等離子體光譜儀（ICP-AES）；硝酸（痕量金屬元素分析專用）；鹽酸（痕量金屬元素分析專用）；高氯酸（痕量金屬元素分析專用）；氫氟酸（優(yōu)級純）；實驗室用一級蒸餾水。

1.2 步驟

1.2.1 全自動石墨消解儀消解（濕法消解）程序的建立

在全自動石墨消解儀消解過程中，通過改變加酸的量和順序，以及消解溫度的高低及加熱時間長短來確定最佳消解程序。過程中使用過的消解程序如下。

程序一：在消解管中滴加0.5 mL H2O潤濕樣品，振蕩 30 s，滴加 6 mL HNO3，振蕩 30 s，然后140℃溫度下加熱70 min（包括升溫過程），冷卻2 min，再滴加 2 mL HNO3和 6 mL HCl，振蕩 30 s，150℃溫度加熱60 min（包括升溫過程），滴加5 mL HF，振蕩 30 s，150 ℃溫度加熱 50 min，然后滴加3 mL HClO4，用30 mL H2O沖洗管路，160℃溫度加熱80 min（包括升溫過程），振蕩30 s，175℃溫度加熱40 min（包括升溫過程），降溫至（溫度設(shè)置）10℃保持1 min，冷卻10 min，滴加20 mL H2O。

程序二：在消解管中滴加6 mL HNO3，振蕩30 s，然后140℃溫度加熱60 min（包括升溫過程），冷卻 2 min，再滴加 2 mL HNO3和 6 mL HCl，振蕩 30 s，140℃溫度加熱 60 min，冷卻 2 min，滴加 5 mL HF，振蕩 30S，150 ℃溫度加熱 60 min（包括升溫過程），然后滴加1.5 mL HClO4，用30 mL H2O沖洗管路，振蕩30 s，170℃溫度加熱60 min（包括升溫過程），降溫至（溫度設(shè)置）10℃保持1 min，冷卻 10 min，滴加 20 mL H2O。

程序三：在消解管中滴加6 mL HNO3，振蕩30 s，然后140℃溫度加熱90 min（包括升溫過程），冷卻2 min，以下步驟同程序二。

1.2.2 實驗結(jié)果

每個程序的執(zhí)行過程中，稱樣量除銻（Sb）外均為0.15 g（精確至0.0001 g），將樣品置于全石墨消解管中，然后按照各個程序進行消解，定容到50.0 mL 測定，銻為 0.25 g（精確至 0.0001 g），最后定容至25.0 mL，鎘（Cd）用石墨爐原子吸收分光光度法測定，其他元素均采用ICP-AES測定，測定結(jié)果及回收率見表2，稱取的樣品是編號為GBW（E）070008和 GBW（E）070009的土壤標樣，標樣的標準值及標準偏差見表1。

表1 土壤標樣的標準值及標準偏差

表2 不同前處理程序樣品結(jié)果/（mg/kg）和準確度/%比對

2 結(jié)論

綜上所述，由表2的結(jié)果和準確度可以看出，無論四酸比例、消解溫度和消解時間如何改變，這8種金屬元素中除鎘（Cd）外的7種金屬元素的準確度均達到90%以上，而鎘（Cd）的準確度由一開始的約70%，經(jīng)過一系列的程序改良，上升到了接近100%，因此從這一系列數(shù)據(jù)可以看出，程序三在現(xiàn)有的程序里是相對合適的，樣品的消解結(jié)果和準確度令人滿意。