土壤重金屬測試溶液統(tǒng)一制備課題總結(jié)

土壤重金屬元素測試溶液制備

及其測試方法的研究

2008.11.12目錄1.研究目的和意義2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3.研究內(nèi)容4.技術(shù)方案5.結(jié)果與分析6.結(jié)論一研究目的和意義目前土壤重金屬元素的測試是每種元素對應(yīng)一種消解方法，土壤測試溶液的制備極為復(fù)雜和繁瑣，導(dǎo)致試劑消耗量大、人力成本增加、測試時間長、儀器損耗大、消解所排放的酸性氣體增多，造成環(huán)境污染嚴(yán)重。該研究包含Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr、Hg、As八種重金屬元素土壤測試溶液的統(tǒng)一制備及其測試方法。通過研究，避免以上缺點(diǎn)，具有現(xiàn)實(shí)與環(huán)保意義。二

土壤重金屬測試溶液統(tǒng)一制備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀已完成Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr測試溶液的統(tǒng)一制備已完成Hg、As測試溶液的統(tǒng)一制備對于包含Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr、Hg、As測試溶液的統(tǒng)一制備還未見報道三、研究內(nèi)容重金屬在土壤中的分布微波消解方法的研究重金屬元素在酸性溶液穩(wěn)定性的條件研究，以保證在消解過程中各重金屬元素(特別是Hg元素）不會發(fā)生損失；土壤中重金屬消解完全的研究；重金屬元素儀器分析測試消解液的研究重金屬元素對測試條件研究。找出重金屬元素最佳的測試條件技術(shù)路線土壤重金屬測試溶液的統(tǒng)一制備方法試劑儀器溫度測試方法

四技術(shù)方案4.1試劑純度的選擇4.2微波消解液及用量的選擇4.3趕酸溫度的選擇4.4準(zhǔn)確度及精密度試驗(yàn)4.5微波消解法與傳統(tǒng)消解法的比較4.6實(shí)際樣品的應(yīng)用

Cu、Zn、Ni、Cr~~~火焰原子吸收分光光度法

Cd、Pb~~~石墨爐原子吸收法Hg~~~原子熒光法，冷原子吸收法As~~~原子熒光法，二乙基二硫代氨基甲酸銀法測試方法形態(tài)：

有機(jī)形態(tài)與無機(jī)形態(tài)。分布：Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pb～土壤晶格與土壤礦物、有機(jī)物；Hg與As～土壤礦物、有機(jī)物。4.1重金屬在土壤中的形態(tài)與分布微波消解儀消解條件的研究

通過大量試驗(yàn)表明：微波消解分三步消解效果較好。Ramp(min)Temperature(℃)Hold(mim)51201315023185354.1試劑純度選擇的研究試劑：

HNO3（優(yōu)級純）北京化工廠

HF（優(yōu)級純）北京化工廠

HF（優(yōu)級純）國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司HF（微電子純）北京化學(xué)試劑研究所

方法：

HNO3和不同純度、不同生產(chǎn)企業(yè)的HF混合，進(jìn)行微波消解測定項(xiàng)目：測定消解液中8種重金屬元素含量

4.2微波消解用酸種類及用量的研究樣品：國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS07403和GSS07409試驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)采用硝酸、硝酸－氫氟酸、和硝酸

－氫氟酸－雙氧水三種體系分別對土壤

標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行微波消解測定項(xiàng)目：測定不同消解液中8種金屬元素含量4.3趕酸溫度對測定重金屬元素的影響樣品：國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS07403試驗(yàn)方法：土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品微波消解后，分別在140℃、

150℃、170℃、180℃的多孔電板趕酸。測定項(xiàng)目：不同趕酸溫度下，消解液中8種金屬元素含量4.4準(zhǔn)確度及精密度試驗(yàn)樣品：國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS07403和GSS07409試驗(yàn)方法：分別準(zhǔn)確稱取GSS-3和GSS-9國家標(biāo)準(zhǔn)物

質(zhì)6份，加5ml優(yōu)級純HNO3和2ml微電子純HF

（北京化學(xué)試劑研究所生產(chǎn)）進(jìn)行微波消解.測定項(xiàng)目：測定消解液中8種金屬元素含量4.5微波消解法與傳統(tǒng)方法的對比試驗(yàn)樣品：國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS07403試驗(yàn)方法：稱取0.5g土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別進(jìn)行微波消解

和傳統(tǒng)電板消解。消解后，冷卻，轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶中，用純水定容。測定項(xiàng)目：測定8種金屬元素含量4.6方法檢驗(yàn)樣品：房山定位試驗(yàn)站的一批土壤樣品（0～20cm）試驗(yàn)方法：稱取0.5g土壤樣品，分別加入5mlHNO3和

2mlHF,進(jìn)行微波消解。消解后,加1mlHClO3

置于多孔電板170℃趕酸至近干，將管中

溶液轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶中，用純水定容。測定項(xiàng)目：測定8種金屬元素含量消解用酸生產(chǎn)企業(yè)試劑純度批

號空白值（mg/kg）CuZnNiCdPbCrHgAsHNO3北京化工廠優(yōu)級純200802150.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0310.28HNO3+HF北京化工廠優(yōu)級純200610170.0300.0500.0000.00020.0000.0090.05013.08HNO3+HF國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司優(yōu)級純200706210.0000.0200.0000.00000.0000.0000.0286.89HNO3+HF北京化學(xué)試劑研究所微電子純706130.0000.0000.0000.00000.0000.0000.0220.4065.1空白試驗(yàn)由表1可知，采用北京化工廠生產(chǎn)的優(yōu)級純HNO3與優(yōu)級純HF消解后，其消解液的汞與砷的空白試驗(yàn)值很高。相比較而言，采用優(yōu)級純HNO3和北京化學(xué)試劑研究所生產(chǎn)的微電子純HF，各金屬元素的空白值較低，故用此混合酸消解土壤樣品較好。表1消解酸的空白試驗(yàn)結(jié)果消解方法酸體系（ml）質(zhì)控樣品消解液顏色殘渣顏色溶解評價1HNO3(8)GSS07409棕黃灰黑不完全GSS07403棕黃灰黑不完全2HNO3(8)HF(2)GSS07409淡黃灰白完全GSS07403淡黃灰白完全3HNO3(6)HF(2)GSS07409淡黃灰白完全GSS07403淡黃灰白完全4HNO3(5)HF(2)GSS07409淡黃灰白完全GSS07403淡黃灰白完全5HNO3(5)HF(1)GSS07409棕黃灰黑不完全GSS07403棕黃灰黑不完全6HNO3(5)HF(2)H2O2(1)GSS07409淡黃灰白完全GSS07403淡黃灰白完全7HNO3(5)HF(1)H2O2(2)GSS07409棕黃灰黑不完全GSS07403棕黃灰黑不完全5.2

微波消解液及用量的選擇表2消解結(jié)果評價消解方法標(biāo)準(zhǔn)樣品CuZnNiCrCdPbAsHg1GSS-92.1±0.512.6±0.73.8±1.811.3±1.20.019±0.00025.1±2.70.9±0.090.005±0.002GSS-35.7±0.710.5±0.94±0.310.9±20.023±0.000912.2±1.12.7±0.30.011±0.0092GSS-95.9±0.533.9±1.19.8±0.929.8±1.80.058±0.00016.8±1.22.71±0.10.013±0.003GSS-310.1±0.728.7±0.514.3±0.030.9±0.30.059±0.01023.9±0.94.9±0.30.059±0.0093GSS-96.1±0.536.3±2.19.7±0.930.2±0.30.058±0.00516.8±0.62.71±0.120.016±0.001GSS-39.7±1.129.8±212.7±0.930.7±1.10.061±0.00325.1±2.14.5±0.60.058±0.0094GSS-96.3±0.237.6±0.610.5±0.430.1±0.90.058±0.00317.6±0.92.69±0.040.015±0.002GSS-39.9±0.428.7±0.314.3±0.031.4±0.60.059±0.000824.5±1.14.35±0.120.060±0.0035GSS-92.7±0.221.4±0.55.8±0.616.2±0.60.023±0.00510.1±1.22.1±0.030.008±0.001GSS-37.8±0.517.1±0.97.1±0.918.9±20.039±0.00319±0.93.3±0.060.044±0.0066GSS-95.7±1.134.2±1.19.7±0.330.3±1.10.059±0.00016.4±1.42.6±0.090.018±0.005GSS-310.2±0.927.8±0.913.7±0.331.2±0.70.058±0.00323.9±0.64.3±0.30.058±0.0077GSS-93.1±0.0925.7±0.77.7±0.0722.3±0.50.041±0.00613.2±0.42.5±0.0070.011±0.003GSS-38.7±0.422.3±1.09.3±0.0927.5±0.30.038±0.720±1.73.9±0.0090.051±0.002推薦值GSS-94.9±1.334.2±3.29.3±1.026.4±2.10.068±0.02316.3±2.42.9±0.20.015±0.006GSS-311.4±1.631±412±232±60.059±0.000926±44.4±0.90.060±0.006表3不同消解方法對GSS-3、GSS-9標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果（MG/KG）利用微波消解，通過大量的土樣消解實(shí)驗(yàn)，初步篩選出以方法4：

HNO3（5）-HF（2）

是最為理想的土樣消解方法。因?yàn)榇朔椒ê牟粌H酸量少，消解完全，且所檢測的8種元素均在標(biāo)示值范圍以內(nèi)。溫度CuZnNiCrCdPbAsHg140℃9.9729.813.125.10.06123.94.5560.06110.3227.913.525.40.06123.44.7650.05910.0929.113.128.90.05825.14.8040.061150℃10.5430.712.9310.05724.94.5820.06310.5531.213.4310.05825.34.5770.05910.5429.413.7310.05725.14.5970.054170℃10.0732.814.332.10.05825.14.6320.05910.6230.014.332.20.05925.44.6910.06110.3031.414.332.70.05923.94.7220.061180℃9.87.29.812.228.90.05722.93.1480.0299.6930.112.128.90.05123.43.1780.02910.1430.111.627.60.05125.63.1980.031推薦值11.4±1.631±412±232±60.059±0.000926±44.4±0.90.060±0.0065.3趕酸溫度對測定金屬元素的影響表4不同溫度對GSS-3標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果的影響（mg/kg）從表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出：趕酸溫度從140～170℃，各元素的測定值均在標(biāo)示值范圍內(nèi)，當(dāng)溫度升為180℃時，Hg的測定值低于標(biāo)示值的一半，因此，最佳的趕酸溫度為170℃。元素GSS-3GSS-9測定值平均值推薦值測定值

平均值

推薦值A(chǔ)s4.431，4.348，4.0344.452，4.417，4.4104.348±0.1584.4±0.92.679,2.715,2.608,2.679,2.709,2.7312.69±0.042.9±0.2Hg0.059，0.055，0.059，0.063，0.064，0.0610.060±0.0030.060±0.0060.014,0.012,0.015,0.016,0.017,0.0180.015±0.0020.015±0.006Zn28.2，28.9，28.528.5，29.1，28.728.65±0.32131±437.61,36.73,38.05,37.17,38.50,37.6137.61±0.6334.2±3.2Cu10.07,10.3,9.35,9.70,10.31,9.859.93±0.37311.4±1.66.13,6.44,6.44,6.44,6.44,6.44,6.34±0.164.9±1.3Ni14.3，14.3，14.3，14.3，14.3，14.314.3±0.0012±210.63,10.63,11.02,10.24,9.84,10.6310.50±0.419.3±1.0Pb25.1，25.4，23.2，23.4，24.8，25.224.52±1.1426±417.5,16.5,18.9,18.3,17.2,17.117.58±0.8716.3±2.4Cd0.059，0.060，0.0590.060,0.060,0.0580.059±0.00080.059±0.00090.059,0.053,0.055,0.060,0.061,0.0610.058±0.0030.068±0.023Cr31，31，31，31，31，32.2，32.231.40±0.62032±630.89,31.16,30.76,29.45,29.55,29.1530.16±0.8726.4±2.15.4準(zhǔn)確度與精密度試驗(yàn)表5標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果（mg/Kg）研究結(jié)果表明，本法（0.5g170℃）的測定值均在標(biāo)樣的不確定度范圍內(nèi)，且批間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于7％。5.5微波消解法與傳統(tǒng)消解法的對比利用電熱板，通過大量的土樣消解實(shí)驗(yàn)，初步篩選出適合于土樣消解的用酸組合，以HCl-HNO3-HClO4-HF為宜。利用微波消解，通過大量的土樣消解實(shí)驗(yàn)，初步篩選出以HNO3-HF為宜。元素微波消解傳統(tǒng)消解（熔融法）GSS-07403測定值平均值測定值

平均值

推薦值A(chǔ)s4.45,4.42,4.414.43±0.024.38,4.51,4.474.45±0.074.4±0.9Hg0.059,0.055,0.0590.058±0.0020.063,0.064,0.0610.062±0.0020.060±0.006Zn28.3，28.7，28.428.47±0.2127.8，27.2，27.127.37±0.3831±4Cu12.7,12.7,12.312.57±0.2311.4,11.4,11.411.4±0.0011.4±1.6Ni14.3,14.3,14.314.3±0.0015.1,15.1,15.115.1±0.0012±2Pb25.1,25.4,25.225.2±0.1527.1,25.2,25.225.8±1.1026±4Cd0.059，0.060，0.0590.059±0.00060.059,0.053,0.0550.056±0.0030.059±0.0009Cr31.2,31.6,31.231.33±0.2330.9,31.6,30.831.1±0.4332±6表6微波法與傳統(tǒng)法測定GSS-3標(biāo)準(zhǔn)樣品的對比實(shí)驗(yàn)（mg/Kg）通過實(shí)驗(yàn)，從表6可以看出，傳統(tǒng)消解法與微波消解法測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值均在標(biāo)示值范圍內(nèi)。而微波消解法，操作簡便,試劑用量少,消化時間短,微量元素不容易揮發(fā),每次樣品的處理數(shù)多,檢測效率高，所以更適合多種元素測試溶液的統(tǒng)一制備。5.6方法檢驗(yàn)結(jié)果表明：微波消解的測定值和傳統(tǒng)消解的測定值基本趨于一致。因此微波消解方法已經(jīng)完成了銅、鋅、鎳、鎘、鉻、鉛、汞、砷8種金屬測試溶液的統(tǒng)一制備。表7實(shí)際樣品（房山定位試驗(yàn)站）的測定結(jié)果（mg/