土壤、沉積物 金屬元素全量的酸消解  微波消解法

1

適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用微波酸消解法提取土壤、沉積物中金屬元素。

本方法適用于從土壤、沉積物中銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻、砷、汞、硒、鈷、釩、銻共

12種金屬元素的提取。

2

規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容引用了下列文件或其中的條款。凡是不注明日期的引用文件，其有效版本適

用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB 7172          土壤水分測(cè)定法

GB/T 17138        土壤質(zhì)量 銅、鋅的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法

GB/T 17139      土壤質(zhì)量 鎳的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法

GB/T 17141        土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測(cè)定 石墨爐原子吸收分光光度法

GB 17378.5      海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第5部分：沉積物分析

GB/T 22105.1      土壤質(zhì)量 總汞、總砷、總鉛的測(cè)定原子熒光法

HJ/T 166         土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

3

方法原理

當(dāng)微波穿過(guò)溶液時(shí)，能量的傳遞由溶劑偶極子在交替振蕩電場(chǎng)中的再取向以及溶質(zhì)離子

的遷移來(lái)完成，即由偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)兩種機(jī)理所決定。在場(chǎng)的取向作用下產(chǎn)生的熱運(yùn)

動(dòng)加劇了溶劑結(jié)構(gòu)的無(wú)序化，形成了“體加熱"

，在較短的時(shí)間內(nèi)完成樣品的消解，將固體樣

品中的重金屬元素釋放到溶液中。

4

試劑和材料

除非另有說(shuō)明，分析時(shí)均使用符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級(jí)純化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)用水為新制備的去

離子水或蒸餾水（不含有機(jī)物）

。

4.1 硝酸，

ρ

（

HNO

3

）

=1.42 g/mL

，優(yōu)級(jí)純。

4.2 鹽酸，

ρ

（

HCL

）

=1.18 g/mL

，優(yōu)級(jí)純。

4.3 氫氟酸，

ρ

（

HF

）

=1.16 g/mL

，優(yōu)級(jí)純。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液 單元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液：銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鎳、砷、汞、硒、鈷、釩、銻濃度

為

1000 mg/L

或

500 mg/L

。可直接購(gòu)買市售有證標(biāo)準(zhǔn)溶液，或自配。

5

儀器和設(shè)備

5.1微波消解裝置

采用40罐高通量的微波消解裝置，能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品的前處理。

5.2測(cè)試干重的儀器

5.2.1烘箱

2

5.2.2干燥器

5.3 研磨篩分器材：可制備< 0.1 mm的顆粒物

5.4 精密分析天平：精確至0.0001 g

5.5 氬氣，鋼瓶氣，純度不低于99.99%。

6

樣品

6.1

采集與保存

按照 HJ/T 166 和 GB 17378.3 中有關(guān)要求采集有代表性的土壤、沉積物樣品，保存在事先準(zhǔn)備的干凈布口袋中，密封避光、運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行下一步處理。

6.2

試樣的制備

6.2.1 風(fēng)干

在干燥陰涼避光的環(huán)境中將樣品放置于風(fēng)干盤中，攤成2-3 cm的薄層，適時(shí)地壓碎、翻動(dòng)，揀出碎石、砂礫、植物殘?bào)w。

6.2.2樣品粗磨

將風(fēng)干的樣品倒在有機(jī)玻璃板上，用木錘敲打，用木棍、木棒、有機(jī)玻璃棒再次壓碎，揀出雜質(zhì)，混勻，并用四分法取壓碎樣，過(guò)孔徑 0.25 mm 尼龍篩。過(guò)篩后的樣品全部置無(wú)色聚乙烯薄膜上，并充分?jǐn)嚢杌靹颍俨捎盟姆址ㄈ∑鋬煞荩环萁粯悠穾?kù)存放，另一份作樣品的細(xì)磨用。

6.3

細(xì)磨樣品

用于細(xì)磨的樣品再用四分法分成兩份，研磨到全部過(guò)孔徑 0.15 mm 篩，用于土壤或沉積物中金屬元素的分析。

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樣品消解

將處理好的樣品裝入消解罐中，在相同條件下，取樣量少時(shí)，樣品消解質(zhì)量更好。對(duì)多數(shù)情況而言，干燥樣的取樣量不應(yīng)多于0.500g。如果遇到含量極低的情況，可將稱樣量提高到1.000 g，同時(shí)消解液用量也要適當(dāng)增加。

7.1 消解液選擇

根據(jù)取樣量和類型選取相應(yīng)的消解液。

本方法推薦使用消解液：

（1#）銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鈷、釩和鎳：6 ml 硝酸（4.1），2ml 鹽酸（4.2），2ml 氫氟酸（4.3）混合。

（2#）汞、硒、銻和砷：2ml硝酸（4.1），6ml鹽酸（4.2）混合。

7.2 儀器條件

根據(jù)儀器的推薦值，我們進(jìn)行了一些調(diào)整，用控溫方式來(lái)保證反應(yīng)的進(jìn)行。溫度參數(shù)是

主要的指標(biāo)，通過(guò)溫度的改變，也起到了壓力調(diào)節(jié)的作用，保證難溶物質(zhì)能夠被充分消解，

釋放被保留在晶格或硅酸鹽中的重金屬元素。

本方法推薦消解條件見程序1與程序2：

程序1 微波消解升溫程序

升溫時(shí)間   7min       5min      5min

消解溫度   室溫-120°C  120-160°C  160-190°C

保持時(shí)間   3min      3min    25min

程序2 微波消解升溫程序

升溫時(shí)間      7 min       10min

消解溫度      室溫-120°C    3min

保持時(shí)間      120-180°C    15min

注：1. 程序1適合銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鈷、釩和鎳，程序2適合砷、硒銻和汞；

2. 儀器冷卻時(shí)間：15 min，取出后還需放置冷卻到室溫才能開蓋；

3. 定容體積：50 ml ；

4. 稀釋倍數(shù)：10-25倍。

7.3操作步驟

對(duì)使用 1#消解液的樣品，根據(jù)含量水平，稱取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-鹽酸-氫氟酸，根據(jù)反應(yīng)劇烈程度，放置一定的時(shí)間，待反應(yīng)平穩(wěn)后加蓋擰緊，放入消解盤中，進(jìn)行微波消解程序1。程序運(yùn)行完畢，取出冷卻15-30分鐘，使罐內(nèi)壓力降至常壓，開蓋。對(duì)于不趕酸直接進(jìn)行分析的將消解液轉(zhuǎn)移至 50 ml PFA 容量瓶，去離子水定容至刻度。分析前根據(jù)情況將其稀釋適當(dāng)倍數(shù)待測(cè)；對(duì)于要趕酸的則將消解罐中的溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯坩堝中，電熱板或配套的趕酸設(shè)備110-120°C進(jìn)行趕酸，待盡干時(shí)，取下冷卻，去離子水定容至50 ml普通容量瓶中待測(cè)。

對(duì)使用 2#消解液的樣品，根據(jù)含量水平，稱取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-鹽酸，根據(jù)反應(yīng)劇烈程度，放置一定的時(shí)間，待反應(yīng)平穩(wěn)后加蓋擰緊，放入消解盤中，進(jìn)行微波消解。程序運(yùn)行完畢，取出冷卻 15-30 分鐘，使罐內(nèi)壓力降至常壓，開蓋，將消解液轉(zhuǎn)移至50 ml容量瓶，去離子水定容至刻度。分析前根據(jù)情況將其稀釋適當(dāng)倍數(shù)待測(cè)。

8質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

8.1樣品消解前應(yīng)檢查證明所有有關(guān)的容器、設(shè)備和溶劑空白沒有干擾存在。

8.2系統(tǒng)空白檢查可通過(guò)對(duì)空白樣品的分析實(shí)現(xiàn)。

8.3如果溶劑改變，空白實(shí)驗(yàn)需要重新進(jìn)行，且空白實(shí)驗(yàn)是包括前處理每一個(gè)步驟的全程序空白試驗(yàn)。

8.4選取多個(gè)不同類型的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析，保證方法準(zhǔn)確性。

8.5 每一批樣品應(yīng)抽取 10%-20%的樣品進(jìn)行平行消解，平行樣的測(cè)定結(jié)果，其相對(duì)偏差應(yīng)為10%-20%。

8.6 每一批樣品分析應(yīng)做10%-20%的加標(biāo)樣測(cè)定，加標(biāo)回收率控制在85%-115%之間。

9注意事項(xiàng)

9.1 該方法適用于土壤及沉積物樣品中 14 種金屬元素的消解，根據(jù)與晶體的結(jié)合程度不同，汞、硒、銻和砷采用另一套消解液及消解程序。

9.2 對(duì)于耐氫氟酸的進(jìn)樣裝置，可以通過(guò)稀釋后直接進(jìn)行分析，如果是石英霧化器，則可通過(guò)加入 5ml 2%硼酸 1）在 150 度的條件下敞口加熱 20 分鐘中和多余氫氟酸；2）或再次放入微波爐中于 110-120 度下運(yùn)行 5 分鐘然后定容、稀釋分析；也可以通過(guò)電熱板或其他趕酸裝置進(jìn)行趕酸操作后再定容、稀釋分析。

9.3 根據(jù)樣品硅酸鹽含量的不同，氫氟酸的量可以在1-5 ml之間選擇。

9.4 一定要將消解后的罐子冷卻至室溫在開蓋，不然會(huì)因?yàn)楣迌?nèi)壓力過(guò)高，導(dǎo)致消解液飛濺，造成分析物損失及操作人員身體傷害。

9.5 微波酸消解的操作應(yīng)在通風(fēng)廚內(nèi)進(jìn)行，并應(yīng)按規(guī)定佩戴防護(hù)器具，避免接觸皮膚和衣服。

9.6 不要用鉻酸洗滌相關(guān)玻璃器皿。

9.7汞、砷和硒元素在微波消解完成之后需要低溫趕酸（溶液不沸騰），否則可能會(huì)影響測(cè)定。