1前言
隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，我國土壤污染日益嚴重，已對土地資源可持續(xù)利用與農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)安全構(gòu)成威脅。據(jù)報道，目前受重金屬污染土地達2000萬公頃，嚴重污染土地超過70萬公頃，13萬公頃土地因鎘含量超標而被迫棄耕，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀。
土壤成分的復雜性，重金屬元素分析需要進行樣品前處理。目前常用的消解方法有濕法消解、干灰化法和微波消解等。前兩種方法耗費時間長，不能保證消解效果，也有可能造成待測元素損失，同時濕法消解所用揮發(fā)性酸易形成酸霧，污染環(huán)境，易對實驗操作者造成傷害。微波消解方法操作簡單，消解速度快，大大縮短了檢驗周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善實驗人員的工作環(huán)境，分析結(jié)果的精密度、準確度及回收率均能得到有效保障。
由于不同土壤樣品間的成分與形態(tài)差別較大，本文對消解溫度、消解時間、消解溶劑選擇及后續(xù)處理方案進行了系統(tǒng)研究及優(yōu)化。
2儀器與試劑
2.1儀器
TANK PLUS微波消解儀、原子吸收光度計、TK20趕酸儀、玻璃儀器等
2.2試劑
高氯酸（70%，GR）、硝酸（70%，GR）、鹽酸（37%，GR）、氫氟酸（40%，GR）
鎘標液、銅標液、鉻標液、鎳標液、鉛標液、鋅標液
3實驗方法
3.1樣品采集與制備
在黑龍江、河南、山東等典型區(qū)域分別采集農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤樣品，共10組。將采集的土壤樣品混勻后用四分法縮分至約100 g?？s分后的土樣經(jīng)干燥后，除去土樣中石子和動植物殘體等異物，經(jīng)過粗磨，細磨至過孔徑15mm（100目）篩，混勻后備用。樣品預處理過程應(yīng)避免玷污和待測元素損失。土壤的干燥方法可使用自然風干、冷凍干燥、或微波輔助干燥，微波輔助干燥可將干燥時間縮短為自然干燥的1/4以上。
土壤樣品類型 | 采樣區(qū)域 |
農(nóng)用地 | 黑龍江、河南、山東、廣西、陜西 |
建設(shè)用地 | 黑龍江、河南、山東、廣西、陜西 |
選擇標準土樣-黃紅壤GBW07405(GSS-5)作為質(zhì)控樣。
3.2微波消解
實驗采用的土壤樣品前處理方法為新儀應(yīng)用實驗室參照國內(nèi)外相關(guān)標準，結(jié)合經(jīng)驗及實際情況優(yōu)化后的消解方法。
每組樣品稱取3個平行樣，取樣量0.2g。另準備空白樣品和標準土樣。
每個消解罐內(nèi)加入6mL硝酸、2mL鹽酸和2mL氫氟酸，組裝消解罐，按照如下程序設(shè)定進行微波消解，過程最高壓力2.5MPa以內(nèi)：
階段 | 溫度/℃ | 壓力/MPa | 升溫時間/min | 保溫時間/min |
1 | 150 | 2 | 7 | 1 |
2 | 180 | 3 | 5 | 2 |
3 | 210 | 3 | 5 | 20 |
3.3趕酸定容
消解完成，冷卻后取出消解罐，加入2mL高氯酸，180℃趕至開始冒白煙，再加入3mL硝酸趕至近干。冷卻、轉(zhuǎn)移，樣品定容至50mL，標土定容至100mL，溶液無色澄清透明。使用原子吸收檢測前，使用濾紙對待測液進行過濾。
3.4原子吸收分光光度計檢測
儀器參數(shù)參考相關(guān)檢測標準進行設(shè)置，繪制標準曲線，然后進行實際樣品和標準土壤樣品的含量檢測。
4結(jié)果與討論
土壤樣品和標準土壤檢測結(jié)果如下：
4.1 農(nóng)用地土壤樣品重金屬含量檢測結(jié)果（μg/g）
元素 | 項目 | 黑龍江 | 山西 | 廣西 | 山東 | 河南 | 標準土樣 | 標稱值、不確定度區(qū)間及回收率 |
鉛 | 含量 | 24.1 | 26.5 | 22.4 | 20.4 | 24.6 | 526.7 | 552±29 回收率：95.9% |
23.7 | 26.1 | 21.3 | 19.1 | 23.3 | 532.4 |
24.5 | 25.8 | 21.7 | 18.8 | 23.9 | 528.6 |
均值 | 24.1 | 26.1 | 21.8 | 19.4 | 23.9 | 529.2 |
RSD（%） | 1.7 | 1.3 | 2.6 | 4.4 | 2.7 | 0.55 |
鎘 | 含量 | 0.27 | 0.48 | 0.12 | 0.31 | 0.28 | 0.44 | 0.45±0.06 回收率：102.2% |
0.26 | 0.51 | 0.13 | 0.31 | 0.29 | 0.46 |
0.26 | 0.50 | 0.12 | 0.34 | 0.30 | 0.47 |
均值 | 0.26 | 0.50 | 0.12 | 0.32 | 0.29 | 0.46 |
RSD（%） | 2.2 | 3.1 | 4.7 | 5.4 | 3.4 | 3.3 |
鉻 | 含量 | 40.7 | 66.7 | 39.2 | 67.1 | 32.6 | 111.4 | 118±7 回收率：96.7% |
40.1 | 65.4 | 38.9 | 66.4 | 33.5 | 116.3 |
42.1 | 66.1 | 39.1 | 66.8 | 33.7 | 114.5 |
均值 | 41.0 | 66.1 | 39.1 | 66.8 | 33.3 | 114.1 |
RSD（%） | 2.5 | 0.9 | 0.4 | 0.5 | 1.8 | 2.2 |
鎳 | 含量 | 29.2 | 35.0 | 6.3 | 23.6 | 19.0 | 40.8 | 40±4 回收率：100.75% |
30.1 | 36.5 | 6.5 | 24.4 | 19.1 | 40.2 |
30.1 | 36.1 | 6.9 | 24.2 | 18.7 | 39.9 |
均值 | 29.8 | 35.9 | 6.6 | 24.1 | 18.9 | 40.3 |
RSD（%） | 1.7 | 2.2 | 4.7 | 1.7 | 1.1 | 1.1 |
銅 | 含量 | 22.2 | 20.6 | 28.7 | 12.6 | 10.0 | 147.8 | 144±6 回收率：103.3% |
21.6 | 21.8 | 29.1 | 12.2 | 11.1 | 147.9 |
21.1 | 20.8 | 30.2 | 12.1 | 10.7 | 150.4 |
均值 | 21.6 | 21.1 | 29.3 | 12.3 | 10.6 | 148.7 |
RSD（%） | 2.5 | 3.1 | 2.6 | 2.2 | 5.3 | 1.0 |
鋅 | 含量 | 115.7 | 112.7 | 109.2 | 93.7 | 101.3 | 491.1 | 494±29 回收率：98.5% |
118.5 | 109.5 | 109.7 | 94.0 | 103.2 | 480.2 |
113.2 | 110.2 | 108.0 | 95.8 | 102.4 | 488.6 |
均值 | 115.8 | 110.8 | 109.0 | 94.5 | 102.3 | 486.6 |
RSD（%） | 2.3 | 1.5 | 0.8 | 1.2 | 0.9 | 1.2 |
建設(shè)用地土壤樣品重金屬含量檢測結(jié)果（μg/g）
元素 | 項目 | 黑龍江 | 山西 | 廣西 | 山東 | 河南 | 標準土樣 | 標稱值、不確定度區(qū)間及回收率 |
鉛 | 含量 | 22.4 | 25.6 | 32.4 | 25.1 | 23.7 | 526.7 | 552±29 回收率：95.9% |
21.8 | 25.1 | 31.5 | 24.9 | 23.5 | 532.4 |
21.2 | 24.0 | 33.1 | 23.7 | 24.6 | 528.6 |
均值 | 21.8 | 24.9 | 32.3 | 24.6 | 23.9 | 529.2 |
RSD（%） | 2.7 | 3.3 | 2.5 | 3.1 | 2.4 | 0.55 |
鎘 | 含量 | 0.30 | 0.52 | 0.30 | 0.31 | 0.40 | 0.44 | 0.45±0.06 回收率：102.2% |
0.29 | 0.50 | 0.29 | 0.31 | 0.39 | 0.46 |
0.28 | 0.51 | 0.28 | 0.32 | 0.39 | 0.47 |
均值 | 0.29 | 0.51 | 0.29 | 0.31 | 0.39 | 0.46 |
RSD（%） | 3.4 | 2.0 | 3.4 | 1.8 | 1.5 | 3.3 |
鉻 | 含量 | 26.6 | 65.1 | 46.3 | 74.3 | 55.1 | 111.4 | 118±7 回收率：96.7% |
26.3 | 66.0 | 45.9 | 72.4 | 55.2 | 116.3 |
27.6 | 64.3 | 45.0 | 72.3 | 54.5 | 114.5 |
均值 | 26.8 | 65.1 | 45.7 | 73.0 | 54.9 | 114.1 |
RSD（%） | 2.5 | 1.3 | 1.5 | 1.5 | 0.7 | 2.2 |
鎳 | 含量 | 20.2 | 36.3 | 9.6 | 32.7 | 27.1 | 40.8 | 40±4 回收率：100.75% |
20.7 | 36.8 | 9.6 | 32.8 | 27.9 | 40.2 |
20.6 | 35.6 | 9.7 | 33.0 | 27.6 | 39.9 |
均值 | 20.5 | 36.2 | 9.6 | 32.8 | 27.5 | 40.3 |
RSD（%） | 1.3 | 1.7 | 0.6 | 0.5 | 1.5 | 1.1 |
銅 | 含量 | 20.5 | 18.4 | 16.8 | 20.5 | 12.6 | 147.8 | 144±6 回收率：103.3% |
20.2 | 18.1 | 17.2 | 19.9 | 12.2 | 147.9 |
20.6 | 17.9 | 16.5 | 20.9 | 12.2 | 150.4 |
均值 | 20.4 | 18.1 | 16.8 | 20.4 | 12.3 | 148.7 |
RSD（%） | 1.0 | 1.4 | 2.1 | 2.5 | 1.9 | 1.0 |
鋅 | 含量 | 103.5 | 87.2 | 74.2 | 94.0 | 90.5 | 491.1 | 494±29 回收率：98.5% |
101.0 | 87.0 | 73.0 | 90.0 | 88.7 | 480.2 |
104.0 | 85.5 | 75.0 | 93.7 | 89.3 | 488.6 |
均值 | 102.8 | 86.6 | 74.1 | 92.6 | 89.5 | 486.6 |
RSD（%） | 1.6 | 1.1 | 1.4 | 2.4 | 1.0 | 1.2 |
檢測結(jié)果表明，不同地區(qū)土壤樣品中的金屬元素含量存在差異，相同地區(qū)不同類型土壤中的金屬元素也存在較大差異；三次取樣的檢測結(jié)果平行性良好，標準樣品的實測值也在標稱值的不確定度區(qū)間之內(nèi)，元素回收率95%~103%，檢測結(jié)果精密度和準確度令人滿意，該微波消解方法適用于土壤重金屬檢測的前處理工作。
參考文獻
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