土壤重金属消解方法的探究——以铜、铅、镉为例

刘明龙 郝炜然

（江苏省盐城市建湖县农产品质量检验检测中心 224100）

农田土壤不仅是农业生产的主要载体，也是生态环境的重要组成部分。在无公害农产品产地环境监测中，常会检测到土壤中含有重金属，但因土壤组分复杂，含有矿物质、有机质、水分和空气等，故探究出一种可行的土壤重金属消解方法显得尤为重要。传统的土壤重金属消解方法有电热板加热消解法、干灰化法等，近年来，有许多新的消解仪器被陆续推向市场，如微波消解仪等。为选择出较优的土壤重金属消解方法，笔者采用电热板加热消解法、微波消解法和干灰化法，对土壤标准品GBW07408（GSS-8）进行消解，测定土壤中铜、铅、镉3种重金属元素含量，并依据测定结果进行方法对比。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪 器

供试仪器为原子吸收分光光度计（AA240FGTA 1 2 0型，由安捷伦科技有限公司生产）、电热板（EG35A plus型，由美国莱伯泰科有限公司生产）、微波消解仪（MARS 6 CLASS型，由美国CEM公司生产）、马弗炉（SRJX-4-13型，由上海锦屏仪器仪表有限公司生产）。

1.1.2 试 剂

供试试剂为硝酸（优级纯，500 mL/瓶，国药集团化学试剂有限公司）、氢氟酸（优级纯，500 mL/瓶，上海凌峰化学试剂有限公司）、高氯酸（优级纯，500 mL/瓶，江苏强盛化工有限公司）、盐酸（优级纯，500 mL/瓶，国药集团化学试剂有限公司）、双氧水（优级纯，500 mL/瓶，上海凌峰化学试剂有限公司）、磷酸二氢铵（优级纯，500 g/瓶，上海展云化工有限公司）、硝酸镁（分析纯，500 mL/瓶，上海凌峰化学试剂有限公司）、铜标准溶液（100 μg/mL，中国计量科学研究院）、铅标准溶液（100 μg/mL，中国计量科学研究院）、镉标准溶液（100 μg/mL，中国计量科学研究院）、土壤标准品GBW 07408（GSS-8）（地球物理地球化学勘查研究所IGGE）、屈臣氏纯净水（4.5 L/瓶，广州屈臣氏食品饮料有限公司）。

1.2 土壤重金属消解方法

1.2.1 电热板加热消解法

准确称取0.500 0 g土壤标准品放入聚四氟乙烯坩埚内，用少量水润湿土样，加入10 mL盐酸摇匀加盖过夜，次日放在电热板上加热，消解至3 mL左右，加入5 mL硝酸，再加热至3 mL左右，加入5 mL高氟酸，摇荡20 min后，再加入3 mL氢氯酸，加热赶酸至无白烟，土样变为灰白色黏稠状，取下，冷却后转移至比色管内，定容至50 mL，摇匀后沉降，取上清液测定。

1.2.2 微波消解法

准确称取0.500 0 g土壤标准品放入聚四氟乙烯消解罐内，加入5 mL硝酸、4 mL高氟酸和1 mL双氧水，在微波消解仪中加热消解。微波消解程序见表1。然后，于140 ℃赶酸2.5 h，冷却定容至50 mL，摇匀后沉降，取上清液测定。

表1 微波消解程序

1.2.3 干灰化法

准确称取5.000 0 g土壤标准品，放入铂坩埚中，置于通风橱内的电热板上慢慢升高温度，小心加热炭化样品直至不冒烟为止，在炭化后的样品中加入5 g硝酸镁，混匀，放入马弗炉中缓缓升温到550 ℃左右灰化8 h（切忌加热太快），冷却后取出，用5 mL 5%硝酸溶解后转移到50 mL容量瓶中，以屈臣氏纯净水定容待测。每批样品做2份空白。

1.3 样品测定

利用火焰原子吸收分光光度法测定土壤中的铜、铅含量，测定仪器的工作条件见表2。

表2 火焰原子吸收分光光度法工作条件

利用石墨炉 原子吸收法测定土壤中的镉含量，其工作条件为：波长为228.8 nm；灯电流为3.0 A；通带宽度为0.5 nm；扣背景方式为氘灯；积分方式为峰高；进样量为20μL；基体改进剂为1.5%磷酸二氢铵和0.1%硝酸镁混合溶液，进样时湿法加入5 μL；石墨炉升温程序见表3。

表3 石墨炉原子吸收升温程序

2 结果与分析

由表4可知，采用微波消解法消解土壤重金属的效果较为理想，且测定结果较为准确；采用电热板加热法测定土壤中铅含量时，测定结果低于标准值；采用干灰化法测定土壤中铜和镉含量时，测定结果均低于标准值。

3 讨 论

试验结果表明，采用电热板加热消解法消解土壤重金属，设备简单，价格便宜，但消解酸用量大，造成污染环境的可能性较大，安全隐患较大；采用微波消解法消解土壤重金属，样品在密闭的容器中加热消解，耗时少，用酸量少，加热均匀，土壤样品消解完全，既避免了样品污染，也减少了元素损失，且测定结果的准确性和重现性较好；采用干灰化法消解土壤重金属，灰化温度高达550 ℃，待测元素易挥发损失，且需使用价格昂贵的铂坩埚。因此，较其他两种土壤重金属消解方法，微波消解法消解速度快，酸消耗量少，减少了废酸、废气的排放，且密闭的消解环境既能避免待测元素的损失，又能有效避免外源性污染，适合于有机质含量高、较难消解的土壤样品，同时，该方法全程自动化，无需人工干预，易得到较好的结果。

表4 采用3种不同消解方法测定3种重金属元素含量的结果比较