土壤重金属测定不同酸体系前处理方法研究

苗潋涓，侯艳霞，薄舒雅

（山西林业职业技术学院，山西 太原 030000）

土壤是一种重要的环境介质，由于各种自然和人为活动的干扰，土壤污染日趋严重，其中重金属污染备受关注[1]。因为重金属可以在土壤中积累，也可以在农作物体内残留,并且通过迁移、扩散、代谢等途径进入生物体、水等环境中，并通过食物链进入人体，危害人类健康[2-5]。因此，面对不断增加的土壤重金属监测任务，如何快速、准确地分析出其含量，以此来判断出土壤的污染程度尤为重要[6-8]。

测定土壤重金属时，由于重金属在土壤中以化合态形式存在，为了提高检测结果的准确度，在检测时需要对样品进行前处理。土壤前处理方法是影响准确度最关键的因素之一[9，10]。采用王水体系、高氯酸体系、双氧水体系3种酸体系消解方法，开展了不同酸体系消解法对土壤样品中重金属元素测定的影响对比试验，探究了不同酸体系前处理方法对不同土壤样品的最优消解方法。

1 材料与方法

1.1 主要仪器

原子吸收光谱仪；电子分析天平；电热板；恒温水浴锅；超声波清洗机。

1.2 试验材料

土壤样品来自山西运城临猗县庙上乡枣园不同采样深度土壤。

1.3 试验方法

1.3.1 王水体系消解法

用电子天平称0.2g土壤（精确到0.000 1 g）样品放置于聚四氟乙烯坩埚中，用蒸馏水湿润后加入现配的6 mL王水，调节至120℃，恒温加热30 min，加热过程聚四氟乙烯坩埚要加盖。继续加热到150℃，然后开盖加热直至近干，整个过程消解时间约需2.5 h。试验完成后，消解液冷却到室温，将其转移到50 mL比色管内，使用1%硝酸溶液进行定容，测定前需过滤。

1.3.2 高氯酸体系消解法

用电子天平称0.2g土壤（精确到0.000 1 g）样品放置于聚四氟乙烯坩埚中，用蒸馏水湿润后加入现配的5 mL盐酸，调节至120℃，恒温加热30 min，加热过程聚四氟乙烯坩埚要加盖，然后加入5 mL硝酸、4 mL氢氟酸和2 mL高氯酸，加盖，150℃下加热60 min，继续加热至170℃，然后开盖加热直至近干，整个过程消解时间约5 h。试验完成后，消解液冷却到室温，将其转移到50 mL比色管内，使用1%硝酸溶液进行定容，测定前需过滤。

1.3.3双氧水体系消解法

用电子天平称0.2 g土壤（精确到0.000 1 g）样品放置于聚四氟乙烯坩埚中，用蒸馏水湿润后加入现配的5 mL盐酸，调节温度至50℃下进行初步消解，待消解液剩余约2 mL左右（用时40～60 min），呈深黄色，坩埚底部有少许黑色颗粒物时，在其中再加入硝酸5 mL，加盖消解10～20 min以后，加入氢氟酸2 mL和双氧水2 mL，再升温到150℃，中温消解60 min，中间15～20 min左右摇动几下，促进飞硅同时也能加快反应速度。如果发现黑色颗粒物就补加HF和H2O2（补加量2 mL），消解液为淡淡的黄色同时没有明显黑色颗粒物时，可认为消解完全，这时开盖，然后升温到180℃下进行蒸发赶酸，蒸发至黏稠状或近干状态（30～50 min）时，取下消解液并冷却到室温，将其转移到50 mL比色管内，使用1%硝酸溶液进行定容，测定前需过滤。

1.3.4 标准曲线的绘制

分别准确吸取铅和铜标准使用液0 mL、0.5 mL、1 mL、2 mL、3 mL、5 mL于100 mL容量瓶中。使用1%硝酸溶液进行定容，该标准溶液含铅0μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、30μg/L、50μg/L，含铜0μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L、30μg/L、50μg/L。由低到高浓度顺次测定标准溶液的吸光度。

2 结果与分析

2.1 线性方程

用火焰原子吸收光谱法测定铅和铜2种元素的标准工作曲线溶液和空白溶液的吸光度，以元素含量为横坐标，吸光度值为纵坐标，分别绘制铅、铜的标准曲线，得到回归方程及相关系数，如表1。

表1 铅和铜的线性方程Tab.1 The standard curve of Pb and Cu

由表1可知，溶液中铅和铜的相关系数均是大于0.999 0，这就说明在其相对应的浓度范围内，铅和铜2种元素的含量和吸光度具有良好的线性关系。

2.2 3种酸体系消解方法的比较

王水体系消解方法的优点是加酸量及加酸种类较少，且消解时间较短，但缺点是对土壤消解不完全，会有残渣出现。高氯酸体系加热消解法基本可以完全消解土壤样品，但高氯酸有强腐蚀性、易爆炸，危险性较高；双氧水体系消解法的优点是对土壤样品消解完全，尤其是有机质含量高的土壤样品，而且过氧化氢具有强氧化性，相对于高氯酸体系更安全。3种酸体系消解方法的比较见表2。

表2 3种酸体系消解方法的比较Tab.2 The comparison of three digestion methods of acid systems

2.3 土壤样品中铜铅含量结果比较

所采土样来自山西运城临猗县庙上乡枣园不同采样深度土壤样品3份，编号为Z1，Z2，Z3。采用上述3种酸体系前处理方法对3份土壤样品进行消解，每个样品平行测定3次，取其测定结果平均值作为土壤消解液检测的最终结果，结果见表3。

由表3可知，王水体系消解法测定土壤中的铜和铅的含量低于高氯酸体系和双氧水体系消解法，其中，铅含量明显程度低；而高氯酸体系消解法和双氧水体系消解法测定土壤中的铜和铅含量相差不大，但高氯酸体系消解法对铅的提取更充分。土壤中铅和铜含量相对较高时，王水体系和高氯酸体系检测结果较双氧水体系的检测结果变化较小，且双氧水体系对有机质含量高的土壤前处理效果更好。

2.4 土壤样品加标回收率

在上述3份土壤样品中加入一定质量浓度的标准溶液，用3种酸体系消解方法对土壤样品进行前处理，分别对每个土壤加标样品做2个平行，测定加标回收率，结果见表4。

表4 3种酸体系测定土壤样品中铜铅元素的加标回收率Tab.4 The recovery of Cu and Pb by the three digestion methods of acid systems

由表4可知，3种前处理方法中，双氧水体系和高氯酸体系消解法对铜和铅的回收率的相对标准偏差较低，尤其双氧水体系相对标准偏差是3种前处理方法中最低的；王水体系消解法对铜和铅的回收率相对标准偏差较高。

3 结论

（1）王水体系消解法对土壤中铜和铅的检测结果偏低，但所用酸种类和用量较少。

（2）双氧水体系消解法对土壤中铜和铅的检测结果更准确，尤其是有机质含量高的土壤前处理效果较其他两种方法更好，而且双氧水既有强氧化性而且危险性较低，提高了检测人员的安全性。

（3）在土壤样品初期消解时，建议采用消解温度为120℃，既能充分消解土壤样品，又能减少能耗。