关于表层土壤重金属含量测定方法探讨

赖正生

（中国冶金地质总局第二地质勘查院，福建 福州 351111）

1 表层土壤重金属含量污染概述

在我国工业经济不断发展的过程中，很多重金属元素由于废渣、废水的肆意排放，而向土壤当中渗入，导致土壤中的重金属含量超标，影响了土壤的自动调节能力，加剧土壤质量的恶化。我国的土壤检测部门需要对各区域的土壤重金属情况进行重点监测，在受污染的表层土壤当中往往有铜、铅等大量有毒性的金属元素。与这些重金属污染的土壤进行长期接触会严重损害人们的肝脏细胞和脑细胞，甚至有可能造成癌变，所以大力整治表层土壤的重金属污染问题，采取合理的方式，有针对性的对土层土壤重金属含量进行测定，是非常重要的。

2 土壤样品的采集与预处理

首先需要采集相关的土壤样本。根据采样的地方实际情况选择如对角线布点法、梅花形布点、土壤棋盘式布点来进行采样。通过预处理相关的土壤样本，让土壤在风干、室内磨碎，通过尼龙筛进行筛选，最后储存，以备正常使用。

3 土壤样品前处理方法

3.1 敞开式酸消解法

对土壤中重金属进行测定的过程中，使用的方法主要是敞开式酸消解法，它的特点是省时成本低、适合大批量样品分析。具体的操作方法是称取一定量的样品在聚四氟乙烯坩埚中，用混合酸进行消解，对常用的土壤混合酸消解体系当中，主要有盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸组成的体系，主要目的在于让土壤当中的重金属尽快溶解，但是对砷汞在酸处理高温易挥发这类元素，就要用到王水水浴消解，其它重金属元素只要对消解的温度和时间进行严格的管理和控制，蒸发除尽氢氟酸，用一定浓度的酸溶液溶解提取。然后冷却、转移、定容、澄清、稀释待上机操作。

3.2 高压釜密闭消解法

这种方法主要是通过水将土壤样品润湿，并且加入一定量的混合酸，摇匀之后将其放入到聚四氟乙烯坩埚当中，严格密封。在耐压的不锈钢套管当中进行加热，加热温度一般不超过180℃进行消解，这种方法不会损失大量的易挥发组分，用酸量少，土壤样品完全消解，空白值较低，对农作物样品消解很适用。

3.3 微波消解法

微波消解法主要是因为微波消解具有较高的热效率，通过微波可以让土质和混合酸之间进行充分的混匀和搅拌，消解速度比较快。微波消解法的特点操作简单、节省时间、环保、酸用量少。首先称取定量的干燥土样，加入一定的稀硝酸和氢氟酸，并且进行充分的混合，把装有样品的消解管在高压消解罐当中放入，并且将罐盖拧上，通过微波消解的方式进行操作，完成消解之后将消解管取出，在温度智能控制电加热器上放置，将温度控制在140℃，将酸净干。接着移出管内的溶液，转移到50毫升的容量瓶当中，测定分析消解后的土样，这种微波消解法是非常实用的一种方法。

3.4 碱熔消解法

碱溶消解法主要指的是通过碱性物质和土壤进行混合，在高温的条件下熔融。特别对全国有些地区一般酸难消解完全的样品，就需要用些类方法，但是因为在高温条件操作，如何做到安全操作是一大因素，操作上比敞开式酸消解法麻烦，效率比较低，而且会消耗大量的试剂，可能会出现一定的污染物质和大量的可溶性盐，对后续的测定会带来一定的影响，特别是在光谱法和质谱法测定过程中。

4 表层土壤重金属含量的测定

4.1 原子吸收光谱测定法

原子吸收测定成本低，上机易操作，前处理有些元素相对比较麻烦。原子吸收光谱法主要测定单种元素，无法同时对土壤中的多种元素进行测定，对其它元素测定需更换所测元素的辐射灯，重新调整条件进行测定。

火焰原子吸收检出比较高，只能对污染重的元素或含量比较高的元素进行测定，有的元素还要通过萃取富集才能检测，测定元素的范围窄，比较适合测含量高的铬、铜、锌。污染轻的重金属含量低则需要石墨炉原子吸收来测定，比如镉、铅等元素。

4.2 原子荧光法

原子荧光法与原子吸收法不同在用氩气做载体气和屏蔽气，必须加入硼氢化钾、氯化亚锡还原剂产生气体，加热或点燃气体来测定，原子荧光也能做到多个元素测量。在原子荧光计上测的样品前处理相对简单，很多元素在王水水浴中就能溶解出。原子荧光法测定的元素检出限比较低，准确度，精密度都能达到要求。

4.3 电感耦合等离子体发射光谱法

该方法主要是通过电感耦合等离子体作为发射的主要光源，它具有蒸发—原子（离子）化—激化—电离性能的特性。这种方法前处理同原子吸收相类似，测定稳定性好，样品组成影响小，自吸现象小，动态线性范围宽达5—6个数量级，可同时测定高、中、低含量及痕量组分，并且能做多个元素同时测定，比原子吸收法优越。此方法在现阶段测试样品相当部份取代原子吸收法测定。基体效应干扰在测定元素中匹配基体，不用产生基体效应的试剂，化学前处理中预处理能使背景增加的元素，还有采用内标法消除干扰。

4.4 电感耦合等离子体质谱法

该方法根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成。此方法特点能多元素分析，检出限低，数据重现性好，精密度和准确度高，动态线性动态线性范围宽达9个数量级，偏适用低微至痕量的元素分析。样品介质以及等离子体高温引起的化学反应的多样化，经常使分子离子的强度过高干扰测量。此方法需引用内标元素进行校正及样品溶液稀释来消除干扰。

5 结语

现在对土壤的调查，不仅仅对土壤重金属含量总量的测定，还要对土壤中重金属元属的价态及重金属存在形式、数量比例、迁移能力及循环方式进行更深入的研究。大部份方法对土壤重金属总量测定都能适用，但对离子价态分析及重金属存在的形态则需要光谱法和质谱法的分析。总之，原子吸收法及比色法应用下降，原子荧光法则是它测定元素的特殊性的应用广泛，光谱法及质谱法已经成为测定无机元素尤其是重金属元素的生力军。