土壤重金属检测准确快速高效前处理的探索
来源:用户上传
作者:
【摘 要】 土壤样品成分复杂，本文主要研究土壤中重金属检测的前处理。通过不同消解方法的对比研究，提供最快速、准确、高效的前处理的方法。
【关键词】 重金属污染;前处理
Study on accurate， Rapid and efficient pre-treatment
of heavy Metals in soil
Zhang Min
（Shanxi institute of analytical science 030006）
[Abstract] The components of soil samples are very complicated. In this paper， we mainly talk about methods in heavy metals pretreatment， different digestion methods are compared， some simple， quick and precise methods are analysed and researched.
[Keywords] heavy metal pollution; pretreatment
1 引言
污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、铅（Pb）、铬（Cr）和类金属砷（As）等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大[1-2]。
2 汞的检测前处理
传统冷原子吸收法及氢化物原子荧光光度法测汞，可满足元素低检出限、高灵敏度的测定要求。样品需要采用硝酸进行电热板消解、微波消解等前处理，时间长，受环境条件、试剂空白、交叉污染的影响很大，甚至会造成大批样品的返工。而且冷原子吸收法测汞的仪器设备由于用胶管连接，易发生汞蒸气泄漏，影响测量结果准确性。
使用全自动测汞仪测定汞，经农业部农产品产地土壤重金属污染防治项目上万多个土壤样品检测结果表明，无论样品状态如何，均无需先对样品进行前处理即可直接测定，从而彻底避免了汞在样品前处理过程中的损失、相互沾污和污染环境等问题，此方法可实现对汞的快速、准确、高准确度的检测，操作简单，污染小，毒性低。
3 砷的检测前处理
与其它纯有机或无机类样品不同，土壤中同时包含复杂的有机组分和各种无机矿物。一般来说，用“王水”作为消解酸，既能氧化分解土壤有机质，又能打开土壤中绝大多数无机矿物或组分。但是，该消解酸体系可能存在以下问题：常规用量下的“正王水”（HCl HNO3： =3：1）氯离子具有络合性，许多碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐和各种硫化物都能被盐酸溶解，氧化剂比例较低，有机组分氧化不完全;“反王水”（HCl：HNO3 =1：3）则对土壤无机矿物的溶解则不足，解决此问题的办法，一是加入对硅酸盐具有特效分解性的HF，二是添加辅助氧化剂，如H2O2、HCLO4等。
不同比例酸组成不同的消解体系，分别消解农业部农产品产地土壤重金属污染防治项目上万多个土壤样品的前对比测试结果表明，正王水+H2O2消解在避免易挥发金属元素挥发损失的同时，能保证土壤矿物和土壤有机质被完全消解，消解液中残留物对As氢化物原子化-原子荧光测定无干扰，标准样品测定回收率较高，重现性好。因HClO4在常规排酸条件下不易排尽，As的氢化物过程将受到HClO4干扰.正王水+HF消解土壤，即使經长时间赶酸处理，强烈干扰仍然存在。H2O2分解产生的高能态活性氧对有机物质的破坏特别有利，用时通常先加HNO3预处理后再加入H2O2。故测定砷最合理的前处理方法是正王水+H2O2湿法消解（见表1）。
4 铅（Pb）、镉（Cd）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、铬（Cr）检测前处理
以农业部农产品产地土壤重金属污染防治项目上万多个土壤样品为检测对象，本文总结出了湿法快速消解土壤的方法，再利用原子吸收（AAS）光谱测定铅（Pb）、镉（Cd），利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）测定锌Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、铬（Cr），该方法准确、快速、适用性好，值得借鉴。
4.1 土壤湿法快速消解法
准确称取约0.2500g样品于50mL带盖刻度塑料离心管中（此管是普通的PP材料，约140℃就有点软了;也有专用的塑料管可以耐180℃），用适量的水湿润，加入1.0mL盐酸+1.0mL硝酸+2.0mL氢氟酸，摇匀，放入125℃恒温石墨消解炉上，消解约1小时，取下稍冷，用去离子水定容至50mL，摇匀，离心3min/6000转，上机分析。
4.2 普通酸全分解法
准确称取0.5 g（准确到0.1 mg）风干土样于聚四氟乙烯坩埚中，用几滴水润湿后，加入10mLHCl，于电热板上低温加热，蒸发至约剩5mL 时加入15 mLHNO3，继续加热蒸至近粘稠状，加入10 mLHF并继续加热，为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入5 mLHClO4，并加热至白烟冒尽。对于含有机质较多的土样应在加入HClO4之后加盖消解，土壤分解物应呈白色或淡黄色，倾斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣，冷却后，定容至100mL或50mL，最终体积依待测成分的含量而定（见表2）。
通过表2可以看到，湿法快速消解方法的处理时间较少，试剂消耗量相对也较少，需要的实验器皿最少，关键的是引入的本底最小，可能造成的污染和损失也最小，经农业部农产品产地土壤重金属污染防治项目上万多个土壤样品检测结果验证后最佳消解方法。
5 结语
综上所述，大量实验数据研究总结表明，全自动测汞仪测定汞（Hg）无需前处理，准确高效;测定砷（As）最合理的前处理方法是正王水+H2O2湿法消解，样品消解更完全，回收率高，结果更合理;1.0mL盐酸+1.0mL硝酸+2mL氢氟酸湿法快速消解一小时测锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、铬（Cr）经大量实验综合考虑各方面因素包括试剂、基体效应、污染等方面等为最佳前处理方案，值得推广。
参考文献：
[1] 潘月鹏，王跃思，杨勇杰，等. 区域大气颗粒物干沉降采集及金属元素分析方法[J].环境科学，2010，31（3）：553-559.
[2] 汤燕.原子荧光光谱法测定茶叶及茶叶土壤汞、砷的研究[D].安徽农业大学硕士论文，2016.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14797078.htm
