用原子吸收法分析污泥、土壤时几种分析方法的比较

于天霞，张剑平，王玉芝

（黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江 哈尔滨 150050）

分析测试

用原子吸收法分析污泥、土壤时几种分析方法的比较

于天霞，张剑平，王玉芝

（黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江 哈尔滨 150050）

本文对测定污泥和土壤中各种痕量重金属浓度的4种样品制备方法进行了研究：（1）干灰化消解法；（2）湿灰化消解法（硝酸-高氯酸）；（3）氢氟酸消解法；（4）微波消解法。通过用火焰原子吸收光谱法对污泥、土壤中镉、铅、镍、铜、锌5种痕量重金属含量的测定，对以上4种样品前处理方法进行比较，得出结论:微波消解法分析精确度高，操作简便、快速，回收率高。

火焰原子吸收光谱法；微波消解；污泥；土壤

Abstract:This paper studied fourmethods of sample treatment in measuring a few trace elements in sludge and soil:(1)dry-ashingmenthod;(2)wet-digestion menthod;(3)wet-digestion menthod;(4)microwave digestion.The metal,Cd,Pb,Ni,Cu and Zn In sludge and soil were determined by flame atomic spectrometry.The results were showed thatmicrowave digestion were high precise,simple,rapid and good recoveries.

Key words:atomic alsorptionmethod;microwave digestion;sludge;soil

为了解决城市污泥中重金属对土壤及环境的污染问题，探讨快速、简便、准确的检测方法是提高工作效率的关键。火焰原子吸收光谱法是测定重金属的常用方法[1]，而样品的前处理又是检测过程中的关键，传统的干灰化法和湿灰化法消解污泥和土壤样品费时费酸，污染环境，损害人体健康[2]。微波消解法采用的是微波技术消解样品，简便、快捷、准确，减少环境污染，保护工作环境。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

CAAM-2001原子吸收分光光度计（北京翰时）；XT-9900智能微波消解仪（上海新拓微波溶样测试技术有限公司）；镉、铅、镍、铜、锌空心阴极灯（北京真空电子技术总公司）。

HNO3（优级纯 天津市耀华化学试剂有限公司）；HCl（优级纯 天津市耀华化学试剂有限公司）；HF（优级纯 天津市耀华化学试剂有限公司）；HClO4（优级纯 天津市耀华化学试剂有限公司）；镉、铅、镍、铜、锌标液（浓度500mg·L-1北京市华仪理中科技有限公司）。

1.2 样品处理

为了评价这几种分析方法的优劣，我们收集了两家工业污水处理厂的污泥和它附近的一处土壤进行处理分析，将干污泥、土壤样品置于阴凉、通风处晾干，平铺于硬质白纸板上，用玻璃棒等压散（勿破坏自然粒径），用玛瑙研钵研磨至样品全部通过125μm（120目）尼龙筛。将样品放在105±5℃的干燥箱内烘干至恒重，装瓶，备用。

1.2.1 干灰化消解法 称1g土壤样品和0.5g污泥样品，转移到酸洗过的瓷坩埚中。样品放在马弗炉中，在550℃灼烧2.5h。然后使样品冷却，再将样品转移至酸洗过的50mL试管中，每支试管中加入3mol·L-1HCl25mL，样品在120℃加热2h，而后用45μm滤膜过滤到50mL容量瓶中，用无离子水稀释至体积刻度。

1.2.2 湿灰化消解法（硝酸-高氯酸） 称1g土壤样品和0.5g污泥样品，加少许蒸馏水浸润，加入硝酸10mL，微沸消解1h，然后在120℃蒸发近干。再补加HNO310mL，一直消化到大部分有机物分解为止，冷却；然后加入10mLHClO4，用小火加热至大量白烟冒出，冷却，用HNO3（0.2+99.8）需洗涤溶样杯数次，合并于50mL容量瓶中，摇匀，用无离子定容待测。

1.2.3 氢氟酸消解法 称1g土壤样品和0.5g污泥样品，将样品放入瓷坩埚中，在550℃加热2.5h。然后将样品放在聚四氟乙烯蒸发皿中用HCl和HF各10mL覆盖，在80～90℃蒸发至近干。重复操作两次，残渣用盐酸溶解，然后转移到50mL容量瓶中，用无离子水稀释至体积刻度。

1.2.4 微波消解法 称0.5g土壤样品和0.2g污泥样品，置于聚四氟乙烯溶样杯中，加入HNO36.0mL，HF 1.5mL，盖上内盖，拧上罐盖，（注意压控罐不加防爆膜），放入微波炉中，按消解程序进行消解，消解完毕，大约20min，待微波炉自动关闭片刻后打开炉门，取出罐体，冷却至室温。开盖，用HNO3（0.2+99.8）洗涤溶样杯数次，合并于50mL容量瓶中，定容待测。同时做试剂空白。

1.3 样品分析

标准溶液:镉、铅、镍、铜、锌标准储备液 500mg·L-1，使用时，用HNO3（0.2+99.8）配制标准溶液。检验结果见表1。

表1 4种消解方法对污泥和土壤中重金属的提取（n=3）Tab.1 Extraction for heavymetal in sludge and oil by 4methods

1.4 与标准品对照

用微波消解法测定国家标准局标准污泥样品（BCR 143R），所得分析结果见表2。所得数值和国家标准局发表的数值是完全符合的。

表2 使用微波消解法对国家标准局标准品污泥（BCR 143R）中重金属的总提取（mg·kg-1）Tab.2 Totalextraction ofheavymetal in nationalstandard sludge(BCR 143R)bymicrowave-assisted digestion

2 结果与讨论

2.1 不同方法结果比较

使用四种样品制备方法和统计分析处理所得到的各种痕量元素值见表1。在大部分的数值中，微波消解法和湿灰化法（硝酸-高氯酸）具有相似的数值。除两个数据外，用统计学“t”检验表明：使用这两种方法消解样品所得到的痕量元素值的平均数之间的差异性不显著（p＜0.05）。

2.2 重复性比较

微波消解法的重复性比较好，其变异系数小于5%，而湿灰化法（硝酸-高氯酸）的变异系数则达到11%。原因可能是湿灰化法在消解样品时喷溅和轻度污染等情况所造成的。轻度污染问题可能是存在的，因为在湿灰化法时样品和试剂接触的时间比较长。

2.3 消解情况分析

用氢氟酸消解所得到的数值比微波消解低，在5种元素中有3种元素的平均数间有明显的差异。

2.4 微波消解法与硝酸-高氯酸消解法结果比较

用微波消解法得到的4个元素的数值同硝酸-高氯酸消解法所得结果没有显著性差异。在0.05水准上，镍的平均数间几乎没有显著性差异。

2.5 微波消解法的优点

微波消解法是原子吸收分析制备土壤和污泥样品的最好方法。用微波消解所测得的结果均高于其他方法，可能是在密闭高压下，待测组分消解更彻底且无挥发所致。相对标准偏差结果表明，微波消解精密度优于其他消解方法。用微波消解土壤，然后电热板加热赶酸的方法对土壤样品进行前期处理，并与标准法相比较，克服了标准法中湿法溶样的缺点，该法溶样完全、简便快速、消耗试剂量少，相对标准偏差均小于4.8%，回收率在96.1%～102.3%之间，该方法比其他方法更快速，更容易操作，精确度高。

3 注意事项

（1）硝酸和高氯酸消解后的样品呈灰白色粘稠状，过滤后消解液澄清，高氯酸强化了硝酸的氧化性，其沸点高于HNO3，便于在电热板上赶尽HNO3，以排除硝酸对测定的干扰，少量HClO4的存在对测定具有增感效果。

（2）电热板消解过程中，室内质控非常重要，实验室需无尘，所用的器皿和试剂以及去离子水均不能含痕量锌。在实验之前，先用稀HNO3浸泡所有器皿12h以上。此外，加酸过程中乳胶手套、护手霜均会影响测定结果。

（3）由于消解时使用HF，故不能使用玻璃制品，如液管、烧杯、表面皿等，否则将严重影响测定结果。

（4）消解完后的消解液必须赶酸，否则将导致测定结果明显偏低。且在赶酸时，不可将试样蒸至干透（应为近干），因为此时的盐可能因脱水生成难溶的氧化物而包夹待测金属，使结果偏低。

［1］田冬梅，邓桂春，臧树良，等.［J］.光谱学与光谱分析，2006，26（12）:2330.

［2］王喜全.原子吸收光谱法测定植物叶中微量重金属［J］.理化检验- 化学分册，2007，43:360.

Com parison of severalmethods in analysising sludge and soil by atom ic alsorption method

YU Tian-xia，ZHANG Jian-ping，WANG Yu-zhi（Academy of Quality Inspection and Research of Heilongjiang Province,Harbin 150050,China）

O657.3

A

1002-1124（2011）02-0030-03

2010-12-02

于天霞(1957-),女，汉族，工程师，1990年毕业于哈尔滨商业大学，主要从事分析化学工作。