企业档案
- 会员类型：免费会员
- 工商认证： 【已认证】
- 最后认证时间：
- 法人：
- 注册号：****
- 企业类型：生产商
- 注册资金：人民币**万
联系我们
联系人：李经理
热门标签
技术文章
土壤重金属消解方法比较（土壤消解仪）
点击次数：3675 发布时间：2015/7/16 10:43:04
摘要: 消解是影响土壤重金属测定结果准确性的关键步骤。比较电热板消解、微波消解和全自动石墨消解3 种消解方法的操作流程，同时对不同类型土壤样品中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni 6 种元素含量进行对比测定，结果表明，电热板消解设
备简单，但步骤繁锁，操作不当易造成组分损失; 微波消解速度快，测定结果精密性和准确性较好，但仍需人工赶酸程序
且罐位少，不适合大批量样品分析; 全自动石墨消解不仅测定结果精密性和准确性较好，而且自动化程度高，可实现无人
值守，大大节省人力，尤其适合大批量样品的分析。
关键词: 电热板消解; 微波消解; 全自动石墨消解; 土壤; 重金属
中图分类号: X833 文献标志码: A 文章编号: 1002-6002（ 2013） 01-0123-04
随着工业、农业的不断发展，产生了大量废
渣、废水。由于固体废物的随意倾倒和堆放、有害
废水的任意排放以及农药的大量使用等原因，土
壤中污染物的种类和浓度呈现日益上升趋势。土
壤环境问题中，重金属污染具有多源性、隐蔽性、
长期性，污染后果严重，在环境污染调查与评价研
究中是重要的污染调查评价对象，被各国列入优
先控制污染物名单［1-2］。近年来，环保部先后组织
了全国土壤污染状况调查和农村土壤环境质量监
督监测，可见国家对土壤环境问题的重视。因此，
面对不断增加的土壤重金属监测任务，如何快速、
准确地分析出其含量，以此来判断出土壤的污染
程度尤为重要［3-5］。在土壤重金属测定的过程中，
消解是关键。不同的消解方法，操作难度不同，消
解效果有时也不同［6-8］。该文采用电热板消解、
微波消解和全自动石墨消解3 种消解方式对土
壤样品进行消解，通过比较各种消解方法的操
作简便程度，以及分析3 种消解方法对Cu、Zn、
Pb、Cd、Cr、Ni 6 种重金属元素测定结果的影响，
为土壤样品重金属测定中消解方法的选择提供
参考依据。
1 实验部分
1. 1 主要仪器和试剂
ETHOS 1 微波消解仪，意大利; EH45B 高温
石墨电热板，北京; DEENAⅡ全自动石墨消解仪，
美国; AA240Duo 原子吸收仪，美国。
Cu、Zn 、Pb、Cd、Cr、Ni 标准溶液1 000 mg /L，
国家环境保护部标准样品研究所; ESS-3 环境土
壤标准样品，中国环境监测总站; 所有实验用水均
为超纯水，所有实验用酸均为优级纯。
124 中国环境监测第29 卷第1 期2013 年2 月
1. 2 土壤样品的制备
将采集的土壤样品（ 不少于500 g） 混匀后
用四分法缩分至约100 g。缩分后的土样经风干
（ 自然风干或冷冻干燥） 后，除去土样中石子和
动植物残体等异物，用木棒（ 或玛瑙棒） 研压，通
过2 mm 尼龙筛（ 除去2 mm 以上的砂砾） ，混
匀。用玛瑙研钵将已通过2 mm 尼龙筛的土样
研磨至全部通过孔径0. 150 mm 的尼龙筛，混匀
后备用。
1. 3 土壤样品的消解
1. 3. 1 电热板消解法
准确称取0. 5 g （ 精确至0. 000 1 g） 试样于
50 mL聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿后加入10 mL
盐酸，于电热板上低温加热，使样品初步分解，待
蒸发至约3 mL，稍冷后加入5 mL 硝酸、5 mL 氢氟
酸、3 mL 高氯酸，加盖，于电热板上中温加热约
1 h，然后开盖继续加热除硅，为了达到良好的飞
硅效果，应经常振动坩埚。当加热至冒浓厚高氯
酸白烟时，加盖分解黑色有机碳化物。待坩埚壁
上的黑色有机物消失后，开盖，驱赶白烟并蒸至黏
稠状（ 视消解情况，可补加3 mL 硝酸、3 mL 氢氟
酸、1 mL 高氯酸，重复以上消解过程） 。取下坩埚
稍冷，加入1 mL 硝酸溶液和少量蒸馏水，温热溶
解可溶性残渣，冷却后全量转移至50 mL 容量瓶
中，用水定容至标线，摇匀。
1. 3. 2 微波消解法
准确称取0. 5 g（ 精确至0. 000 1 g） 试样于微波
消解罐中，用少量水润湿后加入5 mL 硝酸、3 mL
氢氟酸、1 mL 双氧水，按照一定升温程序进行消
解（ 见表1） ，冷却后将溶液转移至50 mL 聚四氟
乙烯坩埚中，并于电热板150 ℃加热，驱赶白烟并
蒸至呈黏稠状。取下坩埚稍冷，加入1 mL 硝酸溶
液，温热溶解可溶性残渣，全量转移至50 mL 容量
瓶中，冷却后定容至标线，摇匀。
表1 微波消解程序
步骤温度/℃ 时间/min 功率/ kW
1 180 10 1. 5
2 210 20 1. 5
1. 3. 3 全自动石墨消解法
准确称取0. 5 g（ 精确至0. 000 1 g） 试样于全
自动石墨消解特氟龙消解管内。用少量水润湿
后，加入硝酸和盐酸各10 mL，振摇10 s，在150 ℃
温度下加热90 min; 冷却30 min 后，加入5 mL 氢
氟酸和3 mL 高氯酸，振摇10 s，在150 ℃ 温度下
加热40 min; 再加入1 mL 硝酸和5 mL 蒸馏水，在
150 ℃温度下继续加热20 min; 冷却30 min，用蒸
馏水定容至50 mL，振摇30 s。
1. 4 样品的测定
将处理好的消解液按照标准方法［9-12］，采用
原子吸收法分别对Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni 进行测
定分析，并根据标准曲线计算出试样含量。
2 结果与讨论
2. 1 3 种消解方法的操作流程比较
通过比较可知（ 见表2） ，电热板消解法的优
点是仪器设备简单，可一次性分析较多样品，应用
广泛; 但其缺点也很明显，耗时较长，整个过程需
人工操作，敞开式消解、高温及产生的大量酸雾对
操作者和环境带来危害，且消解过程易受外界干
扰和操作者水平的限制。微波消解的优点是耗时
短、用酸量少，对人及环境的危害较小; 缺点是没
有实现全自动化，样品微波消解后仍须赶酸定容，
且一次性消解的样品量较少，不适合大批量样品
的分析。全自动石墨消解的优点是耗时短，整个
消解过程全自动完成，无需人值守，既节省了人
力，又避免了酸雾对实验人员的危害，且适合大批
量样品的分析; 缺点是用酸量较多，仪器较昂贵。
表2 3 种消解方法的操作流程比较
比较内容电热板消解法微波消解法全自动石墨消解法
消解酸种类HCl-HNO3 -HF-HClO4 HNO3 -HF-H2 O2 HCl-HNO3 -HF-HClO4
酸用量多较少较多
一次性消解
样品个数20 个左右10 个60 个
消解耗时量5 h 微波程序加冷却1. 5 h，赶酸及定容约2 h，共计3. 5 h 4 h
自动化程度无自动化，整个过程需人工完成
半自动，微波程序和冷却过程自动完成，赶酸及定容
与电热板消解相同
整个过程全自动化，无人
值守
对工作人员
的影响
很大，酸雾危害人体呼吸道，高
温操作易烫伤
赶酸过程产生少量酸雾，对人影响较小
有酸雾产生，但对操作人
员基本无影响
龙加洪等: 土壤重金属含量测定不同消解方法比较研究125
2. 2 3 种消解方法的准确度及精密度比较
按电热板消解法、微波消解法、全自动石
墨消解法3 种方法，分别称取标准土壤样品
GSBZ 50013—1988 （ ESS-3 ） 各5 份，按照第
1. 3 节所述的方法进行消解实验，测定结果见
表3。从表3 可以看出: ①3 种方法对Cu、Zn 、
Pb 和Ni 都有很好的消解效果。②Cd 由于含
量较低，3 种方法精密度都相对较差，准确性也
有不在标准范围的情况。③Cr 受酸及温度影
响较大，电热板消解易挥发损失，结果低于标
准下限27. 6% ～ 16. 5% ，且精密性较差; 微波
消解法的准确性和精密性; 全自动石墨消
解较微波消解稍差，但也能控制在标准限值范
围内。
表3 3 种消解方法的准确度及精密度比较
元素标准值/ （ μg·g － 1 ）
电热板消解法微波消解法全自动石墨消解法
测定值/ （ μg·g － 1 ） RSD /% 测定值/ （ μg·g － 1 ） RSD /% 测定值/ （ μg·g － 1 ） RSD /%
Cu 29． 4 ± 1. 6 28. 5 ～ 30. 5 2. 5 28. 8 ～ 30. 7 2. 4 28. 6 ～ 29. 8 1. 8
Zn 89． 3 ± 4. 0 88. 5 ～ 92. 5 4. 7 87. 5 ～ 91. 7 3. 2 86. 8 ～ 92. 8 4. 1
Pb 33． 3 ± 1. 3 32. 3 ～ 34. 0 3. 6 32. 5 ～ 33. 8 1. 7 32. 6 ～ 34. 1 3. 3
Cd 0． 044 ± 0. 014 0. 041 ～ 0. 063 6. 8 0. 042 ～ 0. 060 5. 4 0. 039 ～ 0. 059 5. 9
Cr 98． 0 ± 7. 1 65. 8 ～ 75. 9 7. 8 93. 2 ～ 97. 8 3. 6 89. 2 ～ 94. 2 5. 2
Ni 33． 7 ± 1. 3 33. 5 ～ 34. 6 3. 9 32. 8 ～ 34. 6 3. 6 32. 9 ～ 34. 3 2. 8
2. 3 实际土壤样品的测定及加标回收率计算
采用3 种消解方法对不同类型的土壤进行消
解分析，每个样品平行测定3 份，测定结果见表
4。从表4 可以看出，Cu、Zn、Pb、Ni 的测定值平行
性较好; Cd 的测定值结果差别略大; 对Cr 的测
定结果，微波消解和全自动石墨消解的测定值较
接近，而电热板消解的测定值偏低结果低很多; 同
时对农田土进行加标实验，平行加标3 份，加标回
收率的测定情况（ 见表5） 和实际样品及标准样品
测定的偏差情况较吻合。
表4 实际土壤样品测定结果μg / g
样品消解方法Cu Zn Pb Cd Cr Ni
电热板消解法32. 6 101 37. 2 0. 346 71. 8 25. 2
农田土微波消解法31. 5 104 38. 5 0. 366 98. 2 26. 5
全自动石墨消解法32. 9 99. 8 37. 4 0. 318 96. 5 26. 4
电热板消解法39. 4 124 33. 1 0. 203 72. 8 27. 3
菜地土微波消解法38. 2 128 34. 5 0. 238 97. 1 28. 1
全自动石墨消解法39. 7 131 32. 8 0. 253 91. 8 27. 0
电热板消解法29. 7 73. 7 19. 8 0. 054 58. 6 21. 5
林地土微波消解法29. 8 75. 2 20. 5 0. 041 82. 4 22. 8
全自动石墨消解法28. 8 72. 9 20. 6 0. 060 79. 8 20. 9
表5 农田土壤样品加标回收实验
元素消解方法加标前测定值/μg 加标量/μg 加标后测定值/μg 回收量/μg 回收率/%
电热板消解法16. 3 30. 0 45. 1 28. 8 96. 0
Cu 微波消解法15. 7 30. 0 45. 2 29. 5 98. 3
全自动石墨消解法16. 4 30. 0 47. 3 30. 9 103. 0
电热板消解法50. 5 30. 0 82. 5 32. 0 106. 7
Zn 微波消解法52. 0 30. 0 82. 9 30. 9 103. 0
全自动石墨消解法49. 9 30. 0 81. 6 31. 7 105. 7
电热板消解法18. 6 30. 0 46. 8 28. 2 94. 0
Pb 微波消解法19. 2 30. 0 49. 6 30. 4 101. 3
全自动石墨消解法18. 7 30. 0 47. 7 29. 0 96. 7
电热板消解法0. 173 0. 100 0. 264 0. 091 91. 0
Cd 微波消解法0. 183 0. 100 0. 281 0. 098 98. 0
全自动石墨消解法0. 159 0. 100 0. 252 0. 093 93. 0
电热板消解法35. 9 30. 0 58. 4 22. 5 75. 0
Cr 微波消解法49. 1 30. 0 78. 1 29. 0 96. 7
全自动石墨消解法48. 2 30. 0 75. 7 27. 5 91. 7
电热板消解法12. 6 30. 0 40. 7 28. 1 93. 7
Ni 微波消解法13. 2 30. 0 42. 1 28. 9 96. 3
全自动石墨消解法13. 2 30. 0 44. 3 31. 1 103. 7
126 中国环境监测第29 卷第1 期2013 年2 月
3 结论
通过操作流程比较和一系列对比实验可见，电热板加热消解法设备简单，成本低廉，但耗时较长，操作繁琐，产生的大量酸雾对操作者带来危害，若人工操作不当，易造成组分损失，尤其Cr 元素不易控制。微波消解法测定样品准确度高，精密性好，酸消耗量小，且操作较方便，能大大缩短消解时间，不足之处是依然置于电热板上加热赶酸，且消解罐位少，不太适合大批量样品分析。全自动石墨消解可实现加酸、加热控温、冷却定容等，步骤全部自动完成，无人值守，大大节省了人力，且产生的酸雾不会对操作者构成危害，尤其适合大批量样品的分析。全自动石墨消解是程序控制所有步骤，避免了人工操作不当带来的影响，因此精密度和准确性也较好。
原创作者：长沙基隆仪器仪表有限公司
