土壤重金属测试溶液统一制备课题总结

土壤重金属元素测试溶液制备

及其测试方法的研究

2008.11.12目录1.研究目的和意义2.国内外研究现状3.研究内容4.技术方案5.结果与分析6.结论一研究目的和意义目前土壤重金属元素的测试是每种元素对应一种消解方法，土壤测试溶液的制备极为复杂和繁琐，导致试剂消耗量大、人力成本增加、测试时间长、仪器损耗大、消解所排放的酸性气体增多，造成环境污染严重。该研究包含Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr、Hg、As八种重金属元素土壤测试溶液的统一制备及其测试方法。通过研究，避免以上缺点，具有现实与环保意义。二

土壤重金属测试溶液统一制备的国内外研究现状已完成Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr测试溶液的统一制备已完成Hg、As测试溶液的统一制备对于包含Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr、Hg、As测试溶液的统一制备还未见报道三、研究内容重金属在土壤中的分布微波消解方法的研究重金属元素在酸性溶液稳定性的条件研究，以保证在消解过程中各重金属元素(特别是Hg元素）不会发生损失；土壤中重金属消解完全的研究；重金属元素仪器分析测试消解液的研究重金属元素对测试条件研究。找出重金属元素最佳的测试条件技术路线土壤重金属测试溶液的统一制备方法试剂仪器温度测试方法

四技术方案4.1试剂纯度的选择4.2微波消解液及用量的选择4.3赶酸温度的选择4.4准确度及精密度试验4.5微波消解法与传统消解法的比较4.6实际样品的应用

Cu、Zn、Ni、Cr~~~火焰原子吸收分光光度法

Cd、Pb~~~石墨炉原子吸收法Hg~~~原子荧光法，冷原子吸收法As~~~原子荧光法，二乙基二硫代氨基甲酸银法测试方法形态：

有机形态与无机形态。分布：Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pb～土壤晶格与土壤矿物、有机物；Hg与As～土壤矿物、有机物。4.1重金属在土壤中的形态与分布微波消解仪消解条件的研究

通过大量试验表明：微波消解分三步消解效果较好。Ramp(min)Temperature(℃)Hold(mim)51201315023185354.1试剂纯度选择的研究试剂：

HNO3（优级纯）北京化工厂

HF（优级纯）北京化工厂

HF（优级纯）国药集团化学试剂有限公司HF（微电子纯）北京化学试剂研究所

方法：

HNO3和不同纯度、不同生产企业的HF混合，进行微波消解测定项目：测定消解液中8种重金属元素含量

4.2微波消解用酸种类及用量的研究样品：国家土壤标准样品GSS07403和GSS07409试验方法：实验采用硝酸、硝酸－氢氟酸、和硝酸

－氢氟酸－双氧水三种体系分别对土壤

标准样品进行微波消解测定项目：测定不同消解液中8种金属元素含量4.3赶酸温度对测定重金属元素的影响样品：国家土壤标准样品GSS07403试验方法：土壤标准样品微波消解后，分别在140℃、

150℃、170℃、180℃的多孔电板赶酸。测定项目：不同赶酸温度下，消解液中8种金属元素含量4.4准确度及精密度试验样品：国家土壤标准样品GSS07403和GSS07409试验方法：分别准确称取GSS-3和GSS-9国家标准物

质6份，加5ml优级纯HNO3和2ml微电子纯HF

（北京化学试剂研究所生产）进行微波消解.测定项目：测定消解液中8种金属元素含量4.5微波消解法与传统方法的对比试验样品：国家土壤标准样品GSS07403试验方法：称取0.5g土壤标准样品，分别进行微波消解

和传统电板消解。消解后，冷却，转移至50ml容量瓶中，用纯水定容。测定项目：测定8种金属元素含量4.6方法检验样品：房山定位试验站的一批土壤样品（0～20cm）试验方法：称取0.5g土壤样品，分别加入5mlHNO3和

2mlHF,进行微波消解。消解后,加1mlHClO3

置于多孔电板170℃赶酸至近干，将管中

溶液转移至50ml容量瓶中，用纯水定容。测定项目：测定8种金属元素含量消解用酸生产企业试剂纯度批

号空白值（mg/kg）CuZnNiCdPbCrHgAsHNO3北京化工厂优级纯200802150.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0310.28HNO3+HF北京化工厂优级纯200610170.0300.0500.0000.00020.0000.0090.05013.08HNO3+HF国药集团化学试剂有限公司优级纯200706210.0000.0200.0000.00000.0000.0000.0286.89HNO3+HF北京化学试剂研究所微电子纯706130.0000.0000.0000.00000.0000.0000.0220.4065.1空白试验由表1可知，采用北京化工厂生产的优级纯HNO3与优级纯HF消解后，其消解液的汞与砷的空白试验值很高。相比较而言，采用优级纯HNO3和北京化学试剂研究所生产的微电子纯HF，各金属元素的空白值较低，故用此混合酸消解土壤样品较好。表1消解酸的空白试验结果消解方法酸体系（ml）质控样品消解液颜色残渣颜色溶解评价1HNO3(8)GSS07409棕黄灰黑不完全GSS07403棕黄灰黑不完全2HNO3(8)HF(2)GSS07409淡黄灰白完全GSS07403淡黄灰白完全3HNO3(6)HF(2)GSS07409淡黄灰白完全GSS07403淡黄灰白完全4HNO3(5)HF(2)GSS07409淡黄灰白完全GSS07403淡黄灰白完全5HNO3(5)HF(1)GSS07409棕黄灰黑不完全GSS07403棕黄灰黑不完全6HNO3(5)HF(2)H2O2(1)GSS07409淡黄灰白完全GSS07403淡黄灰白完全7HNO3(5)HF(1)H2O2(2)GSS07409棕黄灰黑不完全GSS07403棕黄灰黑不完全5.2

微波消解液及用量的选择表2消解结果评价消解方法标准样品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推荐值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不同消解方法对GSS-3、GSS-9标准样品的测定结果（MG/KG）利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步筛选出以方法4：

HNO3（5）-HF（2）

是最为理想的土样消解方法。因为此方法耗不仅酸量少，消解完全，且所检测的8种元素均在标示值范围以内。温度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推荐值11.4±1.631±412±232±60.059±0.000926±44.4±0.90.060±0.0065.3赶酸温度对测定金属元素的影响表4不同温度对GSS-3标准样品测定结果的影响（mg/kg）从表4试验结果可以看出：赶酸温度从140～170℃，各元素的测定值均在标示值范围内，当温度升为180℃时，Hg的测定值低于标示值的一半，因此，最佳的赶酸温度为170℃。元素GSS-3GSS-9测定值平均值推荐值测定值

平均值

推荐值As4.431，4.348，4.0344.452，4.417，4.4104.348±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准确度与精密度试验表5标准物质的测定结果（mg/Kg）研究结果表明，本法（0.5g170℃）的测定值均在标样的不确定度范围内，且批间相对标准偏差（RSD）均小于7％。5.5微波消解法与传统消解法的对比利用电热板，通过大量的土样消解实验，初步筛选出适合于土样消解的用酸组合，以HCl-HNO3-HClO4-HF为宜。利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步筛选出以HNO3-HF为宜。元素微波消解传统消解（熔融法）GSS-07403测定值平均值测定值

平均值

推荐值As4.45,4.42,4.414.43±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微波法与传统法测定GSS-3标准样品的对比实验（mg/Kg）通过实验，从表6可以看出，传统消解法与微波消解法测定标准样品的测定值均在标示值范围内。而微波消解法，操作简便,试剂用量少,消化时间短,微量元素不容易挥发,每次样品的处理数多,检测效率高，所以更适合多种元素测试溶液的统一制备。5.6方法检验结果表明：微波消解的测定值和传统消解的测定值基本趋于一致。因此微波消解方法已经完成了铜、锌、镍、镉、铬、铅、汞、砷8种金属测试溶液的统一制备。表7实际样品（房山定位试验站）的测定结果（mg/