鐘怡程， 湯紫蕾， 閻宇宸

(上海市金山區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海 200541)

引 言

隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染已經(jīng)是不可避免的問題。企業(yè)排放物早已被列入了國家重點監(jiān)測對象，相對于水環(huán)境以及大氣環(huán)境中的污染物控制，土壤的監(jiān)測以及修復在難度上大大提高。目前，中國土壤中污染物質的監(jiān)測主要集中在半揮發(fā)性/揮發(fā)性有機物、pH、重金屬等方面[1-2]。

本文主要就土壤中的重金屬進行相關研究，目前國內(nèi)對于重金屬監(jiān)測分析最主流的幾個方法為：原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質譜法等。儀器分析法各有優(yōu)劣，但并不能作為影響檢測值的唯一指標，相對儀器分析方法的選擇，應進一步關注土壤的前處理過程。

土壤中重金屬的前處理方法眾多，但最常用的預處理一般有硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸體系、王水體系、硝酸-氫氟酸-過氧化氫體系等。土壤消解最根本的定義即使金屬離子從有機無機復合體中釋放出來，從而能獲得準確的測定值。作為最常用的硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸四酸消解法，其中，硝酸、鹽酸為了有效地消解掉土壤物質中的有機質和無機質從而釋放金屬離子，而氫氟酸則是為了開放土壤中的礦物晶格釋放晶格內(nèi)部的微量金屬離子，而高氯酸則同樣起到了消解有機質的作用[3]。

大量研究表明，高氯酸是可取代的，其強氧化性在一定程度上可以使用雙氧水甚至是硝酸來代替。而在硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸體系中，高氯酸以及硝酸的作用明顯有了一定的沖突，這就引發(fā)對使用高氯酸進行消解這一步驟必要性的思考。本文以不同土壤為樣品進行消解，進而探討高氯酸在此過程中對土壤中金屬元素產(chǎn)生的影響[4]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

原子吸收分光光度計；微波消解儀；加熱板。

硝酸，優(yōu)級純；鹽酸，優(yōu)級純；氫氟酸，優(yōu)級純；高氯酸，優(yōu)級純；去離子水；鋅標準儲備液，500 mg/L，環(huán)境保護部標準樣品。

1.2 土壤的預處理

微波消解：稱取處理好的土壤樣品0.2 g(精確到0.000 1 g)于消解罐中，少量去離子水潤濕后，加入3 mL鹽酸、6 mL硝酸以及2 mL氫氟酸于消解罐中，待消解罐中反應穩(wěn)定后，將其裝入微波消解儀中進行消解，具體升溫程序見表1。微波消解完畢后冷卻，待罐內(nèi)壓強下降后于通風櫥中緩慢打開。

加熱板消解：將消解罐內(nèi)液體轉移入聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，少量水洗滌消解罐及罐蓋，將洗滌液并入坩堝中。將樣品分為兩批次，一批次中加入1 mL高氯酸進行趕酸，另一批次直接于加熱板上加熱趕酸。待樣品黏稠狀以后取下冷卻，并用1%稀硝酸定容到50 mL，待測。

表1 升溫程序

注意：若微波消解后有黑色殘渣存在，需對樣品補酸進行消解，同樣分為加高氯酸及不加高氯酸兩個批次。

1.3 儀器條件選擇

原子吸收分光光度計(AAS)不同于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)，其雖然有原子化效率低、靈敏度不夠高等劣勢，但它操作簡便、重現(xiàn)性好、有效光程大，依舊是現(xiàn)如今金屬元素分析領域中的強有力工具之一。在土壤分析方面，ICP-OES有其天然的劣勢，土壤中金屬元素更容易產(chǎn)生光譜干擾，降低分析準確度；相對而言，AAS則干擾較少，更適合進行土壤樣品的分析。

根據(jù)儀器的不同，將儀器調節(jié)至最優(yōu)化的工作狀態(tài)。本次驗證實驗中主要以金屬元素鋅為主，其火焰類型可選擇中性火焰，測定波長為213.0 nm。

1.4 標準曲線的繪制

用1%硝酸稀釋鋅的標準溶液，配置成鋅的標準曲線，其質量濃度為0.00、0.025、0.08、0.20、0.50、1.00、2.00 mg/L。以鋅的質量濃度為橫坐標，儀器的響應強度為縱坐標繪制鋅的標準曲線。具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 鋅的標準曲線

1.5 樣品分析

在使用原子吸收分光光度計繪制完標準曲線后，分別對6組消解液依次進行分析，測量樣品響應值，運用標準曲線測量出樣品中的具體濃度，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 樣品測定值

2 結論

本次實驗中以國家標準土壤樣品以及污水處理廠高有機質樣品為例，使用微波消解法來對其進行消解，探查高氯酸在消解過程中所產(chǎn)生的影響。從實驗中可以發(fā)現(xiàn)4組標準土壤樣品中，未加高氯酸消解的樣品濃度值略低于加有高氯酸消解的樣品，其測定值皆處于其標準值的不確定度范圍內(nèi)；從其相對偏差上來看，每組兩個樣品間基本小于5%，屬于正常偏差范圍內(nèi)，完全符合樣品的質控要求。從污水處理廠土壤樣品中可看出，就算樣品內(nèi)有機物含量高，但其中加入的硝酸基本可將有機物消解完全，高氯酸在樣品的消解中并沒有顯著的效果。因此，在土壤消解過程中，高氯酸的使用是完全可以避免的，并不會對實驗結果產(chǎn)生重大影響。