目前，我國(guó)的城市化和工業(yè)化不斷推進(jìn)，土壤環(huán)境污染狀況與日俱增，工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)以及居民生活產(chǎn)生大量富含重金屬的廢棄物。進(jìn)入到土壤中，會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生巨大的危害。此外植物會(huì)將土壤重金屬富集，通過(guò)生物鏈對(duì)人體產(chǎn)生不同程度的損害。

存在于土壤中的重金屬一般以化合態(tài)的形式存在，檢測(cè)土壤中重金屬含量時(shí)，需要對(duì)土壤進(jìn)行消解前處理，使土壤中化合態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)為離子態(tài)存在于消解液中，進(jìn)行下一步的上機(jī)測(cè)試。當(dāng)前對(duì)土壤消解的方法很多，常見(jiàn)的有 電熱板加熱消解以及微波消解，其中常用的酸為硝酸﹑鹽酸﹑硫酸、氫氟酸和高氯酸等。

本研究選取實(shí)驗(yàn)室常用的3種酸消解方式，為王水消解﹑硝酸-硫酸消解法和四酸消解法。消解后使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行分析，同時(shí)測(cè)定土壤樣品中銅（Cu）、鉛（Pb）兩種金屬元素的總量，并對(duì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行比較分析。

實(shí)驗(yàn)部分

儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)電熱板（HT-300，格丹納）

試劑和材料

二次去離子水
王水
硝酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸、硫酸為優(yōu)級(jí)純?cè)噭?
鉛、銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液

前處理方法

方法一：王水加熱消解法
準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1g土壤(精確到0.00001g)待測(cè)土壤樣品于聚四氟乙烯坩堝中，移取現(xiàn)配的6mL王水，于120℃下恒溫加熱30min，加熱過(guò)程要加蓋。繼續(xù)升溫至150℃開(kāi)蓋加熱至近干，消解時(shí)間共計(jì)約2.5h。消解完成后，將聚四氟乙烯坩堝取出放置坩堝架上，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶?jī)?nèi)，用1%硝酸溶液定容，上機(jī)前過(guò)濾。

方法二：硝酸-硫酸加熱消解法
準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1g土壤(精確到0.00001g)待測(cè)土壤樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加入3mL硝酸和3mL硫酸，于120℃下恒溫加熱30min，加熱過(guò)程要加蓋。繼續(xù)升溫至150℃開(kāi)蓋加熱至近干，消解時(shí)間共計(jì)約3.5h。消解完成后，將聚四氟乙烯地堝取出放置坩堝架上，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶?jī)?nèi)，用1%硝酸溶液定容，上機(jī)前過(guò)濾。

方法三：四酸加熱消解法
準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1g 土壤(精確到0.00001g)待測(cè)土壤樣品于聚四氟乙烯坩堝中，移取現(xiàn)配的6mL的王水，于120℃下恒溫加熱30min，加熱過(guò)程聚四氟乙烯坩堝要加蓋，繼續(xù)加入4mL氫氟酸和2mL高氯酸，于150℃下加熱60min，加熱過(guò)程聚四氟乙烯坩堝要加蓋，于 170℃下開(kāi)蓋加熱至近干，消解過(guò)程時(shí)間共計(jì)約5h。消解完成后，將聚四氟乙烯坩堝取出放置坩堝架上，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶?jī)?nèi)，用1%硝酸溶液定容，上機(jī)前過(guò)濾。

土壤金屬元素濃度計(jì)算公式：

式中:C-土壤中金屬元素含量，mg/kg，c-消解液種金屬元素含量，mg/L，V-定容體積， mL，K-稀釋倍數(shù)，M-土壤取用量，g，f-干物質(zhì)，%。

結(jié)果與討論

3種方法的效率和能耗的比較

如表所示，四酸消解法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)所有類(lèi)型土壤，可基本完全消解，缺點(diǎn)是高氯酸和氫氟酸對(duì)人體損傷較大，且加酸種類(lèi)較多，重金屬本底值會(huì)偏高，因此酸的品質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有一定的影響。王水消解法優(yōu)點(diǎn)是加酸量及加酸種類(lèi)較少，且消解時(shí)間更短一些，趕酸時(shí)間也較短，缺點(diǎn)是對(duì)土壤消解不完全，會(huì)有殘?jiān)霈F(xiàn)。


3種消解方法對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果比較

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)土 GSS-30、GSS-32、GSS-34和GSS-35采用上述消解方法進(jìn)行前處理。ICP-MS測(cè)定結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)土壤中兩種金屬元素的消解液濃度（μg/L），由此計(jì)算土壤中兩種金屬元素的含量（mg/kg），結(jié)果如表。

由表可知，王水加熱消解法對(duì)4種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Cu和 Pb這兩種金屬的回收率范圍分別是90%～99.9%、75%～91.7%;硝酸-硫酸加熱消解法對(duì)4種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中 Cu和 Pb這2種金屬的回收率范圍分別是 76.7%~112.6%、54.2%～103.5%;四酸加熱消解法對(duì)4種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Cu和 Pb這2種金屬的回收率范圍為100%。采用方法三對(duì)標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品進(jìn)行前處理時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中2種重金屬元素含量的測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，方法一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品進(jìn)行前處理時(shí)，所測(cè)結(jié)果的平行性較好，但回收率偏低，但其中標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品中的鉛的回收率相對(duì)較低，說(shuō)明此方法在前處理過(guò)程中可能因消解不完全導(dǎo)致金屬元素測(cè)得結(jié)果偏低。方法二對(duì)標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品進(jìn)行前處理時(shí)，所測(cè)結(jié)果的平行性較差，其中鉛的結(jié)果相差較大，說(shuō)明硫酸本底值可能對(duì)土壤中重金屬所測(cè)結(jié)果影響較大。