不同土壤消解方法对重金属铬检测结果的影响

2022-04-29徐凌强

皮革制作与环保科技 2022年4期

徐凌强

（上海奕茂环境检测技术有限公司，上海 201400）

1 前言

铬元素在大自然中的很多地方都有存在，其中，土壤中的含量相比于其他地方要多，且其在工业上的应用也很广泛。一般情况下，六价铬和三价铬这两种形态是土壤中普遍存在的，也被人们熟知，一般做场地调查项目时都会检测六价铬，而不会检测三价铬，主要是这两者对于人类和自然的危害不一样，其中，六价铬具有致癌的危险，对植物也有毒害，但三价铬危害较轻，没有六价铬那么严重。

土壤是人类赖以生存的的基础，因此，测量土壤中重金属的含量至关重要，这些检测数据可以为区域的污染程度以及日后的土壤修复提供数据支撑。但要保证数据的准确性，好的消解方法必不可少，因此，消解是样品检测全流程中最重要的组成部分。

2 实验

2.1 实验所用仪器和试剂详见表1、表2、表3[3]。

表1 实验所用仪器

表2 实验所用试剂

表3 实验所用标准溶液和标准物质

2.2 土壤消解方法

2.2.1 电热板消解法的过程详见表4。

表4 电热板消解法

三份样品后续消解步骤一致，在电热板180 ℃消解2 h后开盖，升高温度至200 ℃开盖除硅，持续加热直到冒出浓厚的白烟时，盖上盖子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定期地拿下来观察一下里面的碳化物是否消失，确认消失后开盖消解，并不定时地拿下来看一下里面的溶液是否呈粘稠状，防止烧干，发现溶液呈粘稠状，取出放在架子上冷却，待凉下来后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分摇匀。如果消解一段时间后发现样品没有消解干净，可以适当的补一些酸继续消解。

2.2.2 石墨消解法的过程详见表5[4]。

表5 石墨消解法

三份样品后续消解步骤一致，在石墨消解仪120 ℃消解1 h，然后升温至140 ℃消解3 h，升高温度至150 ℃开盖除硅，持续加热直到冒出浓厚的白烟时，盖上盖子，使里面的黑色碳化物分解完全，不定时地拿下来观察一下里面的碳化物是否消失，确认消失后开盖赶酸，并时不时地拿下来看一下里面的溶液是否呈粘稠状，防止烧干，发现溶液呈粘稠状，取出放在架子上冷却，待凉下来后用1%的硝酸溶液定容至50 mL，并充分摇匀。如果消解一段时间后发现样品没有消解干净，可以适当的补一些酸继续消解。

2.2.3 微波消解法的过程详见表6。

表6 微波消解法

三份样品后续消解步骤一致，升温工作程序详见表7。

表7 升温工作程序

在消解程序停止后，等待微波消解仪内温度下降到30 ℃左右后再取出，拆出消解罐放在电热板200 ℃赶酸，赶酸完全后用1%的硝酸定容至50 mL并摇匀。

2.3 标准曲线的配制详见表8。

表8 标准曲线的配制

2.4 上述三种检测仪器的工作参数

2.4.1 ICP-OES的仪器工作参数详见表9-1。

表9-1 ICP-OES的仪器工作参数

2.4.2 ICP-MS的仪器工作参数详见表9-2。

表9-2 ICP-MS的仪器工作参数

2.4.3 AAS的工作参数详见表10。

表10 AAS的工作参数

2.5 测定结果

相同的酸消解体系、不同的消解仪器对铬测定结果的影响详见表11、表12、表13。

表11 预处理方法1测定的结果

表12 预处理方法2测定的结果

表13 预处理方法3测定的结果

2.6 分析与讨论

从以上表中数据分析得出，不同的消解仪器对铬的测定值影响较小，可根据人力、污染、经济效益等方面因素来选择消解仪器，后面会做详细介绍；加入不同类型的酸以及不同量的酸对最后的测定结果影响较大，其中高氯酸对铬有负作用，高氯酸加得多会导致铬损失，但不加入高氯酸也不行，因为高氯酸能将有机物包裹的铬元素溶出来，因此，高氯酸的加入量很重要，建议高氯酸的加入量最好不要超过1 mL，特别是在微波消解时，高氯酸过多可能会爆，而酸的加入量减少也会对最后的测定值有很大影响，酸量较少可能导致消解不完全，结果偏低；消解以及赶酸温度对铬的测定值影响最大，电热板和微波的消解温度比石墨消解仪的消解温度要高一些，从以上数据可以看出，铬的测定值的回收率相差较大，建议检测土壤中铬元素时消解温度不要超过150 ℃，因为温度过高会导致铬的损失。

通过以上3种消解方法对样品消解前处理的加酸量、消解步骤、消解温度、消解仪器分析可以得出[5-7]：微波消解方法消解时间较短，受基体干扰小，用酸量较少，减少了废酸废气的排放，对人员和环境污染较少，缺点是样品消解后仍需赶酸，消解温度高（180 ℃）；全自动石墨消解法，采用仪器自动升温消解程序，避免人员长时间接触，污染较少，加热温度较低（150 ℃），消解较充分，结果准确度高，可以消解大批量的样品，效率高，缺点是用酸总量要高一些；电热板消解方法是传统的消解方法，对设备要求不高，成本较低，操作简单容易上手，在没有微波消解仪和全自动石墨消解仪的地方可以使用，但是消解过程耗时长，加热温度较高（220 ℃），需要人员看守，且整个过程需要消耗大量的酸，会产生较多的废气，对操作人员和环境危害较大。