任鈺婕　馬佳星　楊帆　吳昕燕

摘 要 電熱板消解是一種傳統(tǒng)的消解方法，該方法在消解時(shí)升溫時(shí)間短，可控性強(qiáng)，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，還可以在消解期間補(bǔ)加酸使得消解更加徹底。本試驗(yàn)通過(guò)使用電熱板消解ICP-AES法，檢測(cè)寧夏回族自治區(qū)固原市彭陽(yáng)縣玉米田土壤中鉛、鉻、鎳、錳、鋅、銅、鉻7種重金屬含量，探究當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r。試驗(yàn)結(jié)果顯示，所測(cè)土樣中重金屬含量低于土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，該采樣點(diǎn)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)低。

關(guān)鍵詞 電熱板消解ICP-AES法;土壤重金屬;土壤污染

中圖分類號(hào)：S153.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.24.086

由于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展以及人口數(shù)量的增加，農(nóng)業(yè)土壤的質(zhì)量連年下降。當(dāng)前，土壤環(huán)境問(wèn)題日益突顯，其中重金屬污染備受關(guān)注[1-2]。土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)導(dǎo)致土壤中重金屬含量高于土壤背景值或土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。由于重金屬污染具有持久性、不可逆性等特點(diǎn)，引起社會(huì)關(guān)注。

實(shí)驗(yàn)室中重金屬測(cè)定的常見(jiàn)方法有原子吸收法[4]、原子熒光法、ICP-AES等，常見(jiàn)的土壤消解方法有電熱板消解、微波消解等[5-6]。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室情況，本次選擇電熱板消解ICP-AES法測(cè)定農(nóng)用地土壤中鉛、鉻、鎳、錳、鋅、銅、鉻7種重金屬元素含量。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

ICP電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（HK-8100型，北京華科儀器），石墨電熱板（DB-2EFS，天津工興實(shí)驗(yàn)室儀器），超純水儀（GWB-1，北京普析通用儀器），電子天平（LD510-2），針管過(guò)濾器，0.45 μm微孔濾膜及聚四氟乙烯坩堝。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及材料

鉛、鉻、鎳、錳、鋅、銅、鉻7種重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液;鹽酸（CP），硝酸（CP），氫氟酸（CP），高氯酸（CP），高純氬氣（純度大于99.99%）。

1.3 ICP電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀工作條件

在詳讀儀器說(shuō)明及參考實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)后，本實(shí)驗(yàn)選擇的儀器的工作條件為：工作頻率40 MHz，功率1 kW左右，等離子氣流量為800 L·h-1，氬氣輸出壓力為0.25 MPa，

冷卻水水壓達(dá)到0.1 MPa、流量為每分鐘5 L以上，冷卻水電阻大于1 MΩ，讀數(shù)次數(shù)三次。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1.4.1 土樣采集及處理

本實(shí)驗(yàn)采樣區(qū)為寧夏南部山區(qū)彭陽(yáng)縣（106°

63E，35°85N），采樣點(diǎn)為農(nóng)用地中的玉米田，土壤質(zhì)地為黃綿土。取0～20 cm表層土，將采集的土樣用密封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，晾曬及自然風(fēng)干后人工碾壓，去除土樣中小石子、雜草等異物后過(guò)篩，最終得到過(guò)60目（孔徑0.25 mm）尼龍篩的土樣備用。

1.4.2 消解

準(zhǔn)確稱取1 g土樣于坩堝中，加少量超純水濕潤(rùn)，然后加10 mL鹽酸并將坩堝置于石墨電熱板上加熱，待蒸發(fā)至5 mL左右取下加15 mL硝酸，繼續(xù)消解待蒸發(fā)至5 mL左右取下加入10 mL氫氟酸，繼續(xù)加熱分解二氧化硅和膠態(tài)硅酸鹽，待分解完成（坩堝內(nèi)呈黏稠狀）再加入3 mL高氯酸繼續(xù)加熱，判斷消解程度，不夠完全時(shí)補(bǔ)加硝酸直到消解物近黃色、蒸發(fā)至近干時(shí)取下冷卻[7]。消解過(guò)程應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)完成，并注意不要在有電熱板插線口一端進(jìn)行加酸，防止強(qiáng)酸腐蝕電線。消解時(shí)電熱板溫度固定在350 ℃。冷卻后將消解物移至具塞比色管中，用超純水定容至50 mL，搖勻、靜置后取上層清液過(guò)濾。本實(shí)驗(yàn)采用0.45 μm微孔濾膜進(jìn)行過(guò)濾，完成過(guò)濾后上機(jī)檢測(cè)。

1.4.3 測(cè)量

選取梯度濃度為0、0.5 μg·mL-1、1 μg·mL-1、2 μg·mL-1、5 μg·mL-1的重金屬溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇鉛、鉻使用單標(biāo)，鋅、鎳、錳等使用混標(biāo)，銅、鎘等使用混標(biāo)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制以及樣品中重金屬含量的測(cè)量[8]。

1.5 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.5.1 消解過(guò)程注意事項(xiàng)

1）電熱板消解是一種常見(jiàn)的消解方法，消解過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的判斷補(bǔ)加酸，使得消解更加徹底，電熱板消解升溫時(shí)間短，可控性強(qiáng)，消解過(guò)程中所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。實(shí)驗(yàn)過(guò)程在通風(fēng)櫥內(nèi)可避免不必要的誤差，消解結(jié)果完全可以滿足后續(xù)測(cè)量的要求。2）本實(shí)驗(yàn)測(cè)定土樣中的重金屬含量，故在消解過(guò)程中不能使用金屬制坩堝鉗避免造成污染。消解完成后需冷卻后再定容，否則會(huì)導(dǎo)致消解物蒸發(fā)。靜置后需仔細(xì)過(guò)濾或可以換多個(gè)濾膜過(guò)濾，以保證過(guò)濾溶液質(zhì)量。

1.5.2 測(cè)量過(guò)程注意事項(xiàng)

1）在配制重金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，不同重金屬間可能存在干擾產(chǎn)生個(gè)別金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)低問(wèn)題。因此，要選擇易受影響的元素使用單標(biāo)，其他元素使用混標(biāo)。

2）測(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法：點(diǎn)火失敗時(shí)可試將等離子氣流量調(diào)大以保護(hù)矩管防止矩管燒毀，同時(shí)觀察氬氣進(jìn)氣情況是否氣量不足，若氬氣充足可觀察ICP室是否存在漏氣情況;測(cè)量樣品時(shí)火焰不變色（正常時(shí)會(huì)由白光變?yōu)檎；鹧妫?yīng)觀察進(jìn)樣速度，是否進(jìn)樣口堵塞;儀器工作時(shí)火焰跳閃可能是排風(fēng)量過(guò)大影響火焰穩(wěn)定性或機(jī)器不穩(wěn)定;測(cè)量過(guò)程中若火焰發(fā)生閃滅應(yīng)觀察進(jìn)樣口是否長(zhǎng)期暴露在空氣中或儀器外的廢液管是否進(jìn)入到了廢液瓶液面以下[9]。3）點(diǎn)火前要將進(jìn)樣口放入清水中觀察是否進(jìn)樣，進(jìn)樣間隙需將進(jìn)樣管放入5%硝酸中清洗。每天樣品測(cè)完關(guān)機(jī)后把氬氣瓶氬氣關(guān)閉后，要把ICP流量計(jì)打開(kāi)，否則氬氣在管路中始終有壓力，壓力表會(huì)受到影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 元素檢測(cè)波長(zhǎng)及標(biāo)準(zhǔn)曲線

各元素檢測(cè)波長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)如表1所示。可以看出，本次實(shí)驗(yàn)中7種重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的相關(guān)系數(shù)均在0.9995以上，因此所得測(cè)量結(jié)果較準(zhǔn)確。