不同土壤消解方法對(duì)重金屬鉻檢測(cè)結(jié)果的影響

徐凌強(qiáng)

（上海奕茂環(huán)境檢測(cè)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(jià)鉻和三價(jià)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(chǎng)地調(diào)查項(xiàng)目時(shí)都會(huì)檢測(cè)六價(jià)鉻，而不會(huì)檢測(cè)三價(jià)鉻，主要是這兩者對(duì)于人類和自然的危害不一樣，其中，六價(jià)鉻具有致癌的危險(xiǎn)，對(duì)植物也有毒害，但三價(jià)鉻危害較輕，沒(méi)有六價(jià)鉻那么嚴(yán)重。

土壤是人類賴以生存的的基礎(chǔ)，因此，測(cè)量土壤中重金屬的含量至關(guān)重要，這些檢測(cè)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(cè)全流程中最重要的組成部分。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器和試劑詳見(jiàn)表1、表2、表3[3]。

表1 實(shí)驗(yàn)所用儀器

表2 實(shí)驗(yàn)所用試劑

表3 實(shí)驗(yàn)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(guò)程詳見(jiàn)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(kāi)蓋，升高溫度至200 ℃開(kāi)蓋除硅，持續(xù)加熱直到冒出濃厚的白煙時(shí)，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定期地拿下來(lái)觀察一下里面的碳化物是否消失，確認(rèn)消失后開(kāi)蓋消解，并不定時(shí)地拿下來(lái)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(lái)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(shí)間后發(fā)現(xiàn)樣品沒(méi)有消解干凈，可以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)一些酸繼續(xù)消解。

2.2.2 石墨消解法的過(guò)程詳見(jiàn)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(kāi)蓋除硅，持續(xù)加熱直到冒出濃厚的白煙時(shí)，蓋上蓋子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定時(shí)地拿下來(lái)觀察一下里面的碳化物是否消失，確認(rèn)消失后開(kāi)蓋趕酸，并時(shí)不時(shí)地拿下來(lái)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(lái)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(shí)間后發(fā)現(xiàn)樣品沒(méi)有消解干凈，可以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)一些酸繼續(xù)消解。

2.2.3 微波消解法的過(guò)程詳見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)表8。

表8 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

2.4 上述三種檢測(cè)儀器的工作參數(shù)

2.4.1 ICP-OES的儀器工作參數(shù)詳見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)表10。

表10 AAS的工作參數(shù)

2.5 測(cè)定結(jié)果

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

表11 預(yù)處理方法1測(cè)定的結(jié)果

表12 預(yù)處理方法2測(cè)定的結(jié)果

表13 預(yù)處理方法3測(cè)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(duì)鉻的測(cè)定值影響較小，可根據(jù)人力、污染、經(jīng)濟(jì)效益等方面因素來(lái)選擇消解儀器，后面會(huì)做詳細(xì)介紹；加入不同類型的酸以及不同量的酸對(duì)最后的測(cè)定結(jié)果影響較大，其中高氯酸對(duì)鉻有負(fù)作用，高氯酸加得多會(huì)導(dǎo)致鉻損失，但不加入高氯酸也不行，因?yàn)楦呗人崮軐⒂袡C(jī)物包裹的鉻元素溶出來(lái)，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(guò)1 mL，特別是在微波消解時(shí)，高氯酸過(guò)多可能會(huì)爆，而酸的加入量減少也會(huì)對(duì)最后的測(cè)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(duì)鉻的測(cè)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(cè)定值的回收率相差較大，建議檢測(cè)土壤中鉻元素時(shí)消解溫度不要超過(guò)150 ℃，因?yàn)闇囟冗^(guò)高會(huì)導(dǎo)致鉻的損失。

通過(guò)以上3種消解方法對(duì)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(shí)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(duì)人員和環(huán)境污染較少，缺點(diǎn)是樣品消解后仍需趕酸，消解溫度高（180 ℃）；全自動(dòng)石墨消解法，采用儀器自動(dòng)升溫消解程序，避免人員長(zhǎng)時(shí)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(diǎn)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(duì)設(shè)備要求不高，成本較低，操作簡(jiǎn)單容易上手，在沒(méi)有微波消解儀和全自動(dòng)石墨消解儀的地方可以使用，但是消解過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，加熱溫度較高（220 ℃），需要人員看守，且整個(gè)過(guò)程需要消耗大量的酸，會(huì)產(chǎn)生較多的廢氣，對(duì)操作人員和環(huán)境危害較大。

2.7 結(jié)論

從以上分析來(lái)看，消解儀器最好選用石墨消解儀，這樣有利于實(shí)驗(yàn)室大批量的樣品消解，人力耗費(fèi)少，但用酸量相比較高，不過(guò)也不是高很多，相比其優(yōu)勢(shì)，可以接受。消解時(shí)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。