2018年7月土地標準又頒發(fā)了，《農(nóng)用地標準》、《建設用地標準》證明了，我國對土地利用越來越重視，當前比較嚴重的是土壤重金屬，重金屬富集起來對環(huán)境、人類都造成巨大的影響。文中使用陶瓷加熱板與全自動消解儀作用前處理的消解設備研究幾種酸消解體系對土壤和底泥（水沉積物）樣品消解的效果，對土壤和底泥金屬元素分析為實驗室選用不同的消解設備作參考。

實驗操作分部

1、儀器和試劑

儀器：全自動消解儀、實驗加熱板、原子吸收光譜儀、ICP-MS。

試劑：默克硝酸(優(yōu)級純)，過氧化氫(30%)、氫氟酸、高氯酸(優(yōu)級純)。

土壤國家標準物質(zhì)：GBW07402(GS5-2)、GBW07405(GS5-5)、GBW07406(GSS-6)，水系沉積物國家標準物質(zhì)GBW07312(GSD-12)和GBW07318(GSD-14)。

2、樣品采集

按照土壤采樣技術規(guī)范的要求，土壤和底泥樣品取自于某河段及河段附近農(nóng)田土，樣品在室溫下風干，去除植物殘體、石子等雜物，硏磨混勻后過100目尼龍篩，分裝至聚乙烯小瓶于干燥器中保存。混合、粉碎、硏磨等處理過程均使用非金屬工具。底泥樣品使用沖擊式柱狀底泥采樣器采集，采樣方法及樣品制備參照國家環(huán)境保護總局組織編寫的《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版增補版)。

3、樣品前處理

全自動石墨消解儀

3.1 硝酸-高氯酸-氫氟酸體系

采用硝酸-高氯酸-氫氟酸體系對樣品進行全分解，準確稱量樣品0.2g(精確到0.0001g)加入到聚四氟乙烯坩堝/聚四氟乙烯消解管中，每個樣品加5mL硝酸浸泡過夜，使土壤初步分解，每批樣品同時做空白和平行樣。消解時向試樣中加入5mL硝酸、5mL氫氟酸和3mL高氯酸，加蓋后放置于通風櫥內(nèi)加熱，溫度調(diào)節(jié)至180℃，約1h左右開蓋除硅，期間經(jīng)常搖動坩堝。當加熱至有濃厚白煙生成時加蓋，使黑色有機碳化物分解，待黑色有機物消失后，開蓋繼續(xù)趕酸，待不再有白煙生成，樣品呈粘稠狀，停止加熱，冷卻后定容至25mL，靜置24h待測。

3.2土壤樣品酸浸提

(1)硝酸-雙氧水體系消解

準確稱量樣品0.5g(精確到0.0001g)于消解管中，方法根據(jù)EPA3050B標準進行優(yōu)化，加入10mL硝酸，加蓋加熱到90℃后保持1h，冷卻后加入3mL雙氧水，加熱到90℃后保持lh，升溫到95℃開蓋趕酸，至管內(nèi)溶液約為2mL停止加熱，樣品冷卻后用中速濾紙過濾，定容至25mL，靜置24h待測。

(2)王水體系消解

準確稱量樣品0.5g(精確到0.0001g)于消解管中，每個管里加入10mL王水(2.5mL硝酸+7.5m鹽酸)，加熱到110℃保持近沸狀態(tài)1h，然后開蓋趕酸至管內(nèi)溶液約為2mL停止加熱，樣品冷卻 后用中速濾紙過濾，定容至25mL，靜置24h待測。

4、結果與討論

4.1 硝酸-高氯酸-氫氟酸體系消解

采用硝酸-高氯酸-氫氟酸體系，加熱板和全自動石墨消解儀兩種方式處理樣品，原子吸收和ICP-MS測定消解后的土壤和底泥中Cr、Cu、Pb、Zn4種重金屬元素，測定結果見表（加熱板、全自動消解土壤后測定結果）。

加熱板、全自動消解土壤后測定結果

由表中數(shù)據(jù)可以看出，土壤和底泥國家標準物質(zhì)的測定值均在標準參考范圍之內(nèi)，且兩種方法測定實際樣品結果也基本一致，說明硝酸-高氯酸-氫氟酸體系可以使土壤和底泥樣品全分解，方法穩(wěn)定，可以用于實際樣品的測定。全自動石墨消解儀與加陶瓷熱板相比受熱均勻、操作更加簡便，可自動加酸、振蕩、搖勻、加熱、趕酸和定容，不僅減少了操作步驟，同時也保證了實驗人員的安全。

4.2 硝酸-雙氧水和王水測定

釆用硝酸-雙氧水和王水消解土壤和底泥樣品，由于沒有加氫氟酸飛硅的步驟，因此消解液中留有殘渣，用中性濾紙過濾后定容，因此濾紙空白值的大小直接影響方法檢岀限和測定結果。本研究對兩種體系均進行了空白值實驗，表（兩種酸體系樣品空白值測定結果）中的結果表明該前處理體系試劑空白低，可以適用于浸提。

兩種酸體系樣品空白值測定結果

兩種酸體系消解土壤和底泥測定結果

溶液用ICP-MS進行測定，兩種酸體系浸提的結果見表（兩種酸體系消解土壤和底泥測定結果），其中土壤和底泥實際樣品的參考值為土壤全量分析的測定值。從表5的數(shù)據(jù)可以看到，硝酸-雙氧水體系4種元素平均浸提率在45.2%-65.6%之間，王水體系平均浸提率在60.6%—87.7%之間，王水的浸提率優(yōu)于硝酸-雙氧水體系，王水體系4種元素的平均浸提效率均為硝酸-雙氧水的1.3倍，且Cu浸提效率高，Zn和Pb其次，Cr較低。由于標準樣品成分不同，浸提效率有所不同，本研究結果也可為不同類型土壤和底泥中元素含量相關硏究提供參考。

5、結論

（1）硝酸-高氯酸-氫氟酸體系可以使樣品達到完全分解的目的，采用加熱板消解土壤樣品耗時較長，一次處理量局限于加熱臺面的大小，手動操作比較慢，但是效果都滿足于實驗。

（2）全自動石墨消解儀一次可處理72個樣品，根據(jù)消解情況隨時調(diào)整升溫程序，石墨體包裹式加熱受熱均勻，程序設定好，消解儀自動加酸、自動振蕩、自動加熱、自動趕酸、自動定容，大大解放人員勞動力并保證實驗人員的安全。高精度傳感器與蠕動泵傳輸功能，實驗定容與添加試劑精度高，避免人員手動的誤差。

（3）王水和硝酸-雙氧水是兩種非全量消解的酸體系，二者浸提土壤和底泥的效率不同，王水浸提效率較高，是硝酸-雙氧水浸提率的1.3倍。

（4）兩款樣品前處理設備都適用于實驗室研究用，主要根據(jù)自身實驗的要求進行采購，陶瓷加熱板價格便宜，操作簡單。全自動消解儀自動化流程解放人力，價格成本比較高，適用實驗室大批量的消解要求。