电热板消解测定土壤中铜锌铅镉镍镉方法的探讨

电热板消解测定土壤中铜锌铅镉镍镉方法的探讨摘要电热板消解土壤具有温度控制难，消解时间长，加酸量大，待测组分易损失或沾污的特点。笔者根据多年经验，对国标方法中的全消解法进行了探讨：细化了消解温度（低温消解阶段设定温度为150℃以下，中温消解阶段设定温度为220℃~260℃），改变了加酸顺序，拉开了加酸时间，提出了一些注意点。

关键词电热板；土壤；消解；温度

中图分类号s15 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）69-0030-02

0 引言

铜锌铅镉镍镉等土壤元素，在国标方法中采用的都是盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸全消解方法，其中铜锌消解后加入硝酸镧为基体改进剂[1]、铅镉消解后加入磷酸氢二铵为基体改进剂[2]，铬消解后加入氯化铵为基体改进剂[3]，镍则不需要加[4]。一般情况下，土壤中的重金属元素含量较高，除镉需用石墨炉测定，其余均可用火焰法测定，不需要加基体改进剂。且经多次使用国家标准样品验证可知，石墨炉测定土壤中镉元素时，不加基体改进剂也不影响测量的准确度和稳定性。故使用全消解法消解土壤所得消解液，大多数情况下可一次消解不加基体改进剂，测定以上六种重金属元素。

电热板消解作为一种传统消解方法，因其设备简单、成本低廉，仍占有广大市场。但由于是敞开式消解，温度难以控制，消解时间

长，加酸量太大，待测组分易损失或沾污，以上几点都需要操作人员长期摸索才能有较好的控制。在此浅谈一下笔者多年消解的一点经验，以供广大同业参考。

1 国标中全消解法描述

准确称取0.2g~0.5g（精确至0.0002g）试样于50ml聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿后加入10ml盐酸，于通风橱内的电热板上低温加热，使样品初步分解，待蒸发至约剩3ml左右时，取下稍冷，然后加入5ml硝酸，5ml氢氟酸，3ml高氯酸，加盖后于电热板上中温加热。1h后，开盖，继续加热除硅，为了达到良好的飞硅效果，应经常摇动坩埚。当加热至冒白浓厚烟时，加盖，使黑色有机碳化物分解。待坩埚壁上的黑色有机物消失后，开盖驱赶高氯酸白烟蒸至内容物呈粘稠状。视消解情况可再加入3ml硝酸，3ml硝酸，3ml 氢氟酸和1ml高氯酸，重复上述消解过程。当白烟再次基本冒尽且坩埚内容物呈粘稠状时，取下稍冷，用水冲洗坩埚盖和内壁，并加入1ml硝酸溶液温热溶解残渣。然后将溶液转移至50ml容量瓶中，冷却后定容至标线摇匀，备测[1]。

2 酸的作用

1）盐酸是辅助酸，用于初步消解；2）硝酸是主力酸，一般消解样品都用得到硝酸，用于溶解金属氧化物，稳定待测离子；3）氢氟酸用于消除硅酸盐，破除土壤晶格。土壤中铜、锌、镉、镍的矿物晶格能较低，易受酸分解破坏，溶出较高，而铬、铅主要包藏

在晶格稳定的土壤矿物晶格中，需用氢氟酸破除；4）高氯酸用来溶解有机物和一些难溶的杂质，其沸点较高（203℃），最后可用来高温挥发盐酸硝酸及氢氟酸，尤其是氢氟酸，不挥发干净会腐蚀玻璃器皿或进样时腐蚀仪器部件。

3 质控样的选择

中国环境监测总站现有四种不同土类的土壤标准样品，分别为：ess-1黑钙土、ess-2棕壤、ess-3红壤、ess-褐土。实际测量中，最好选择与样品土质相近（大致可靠颜色判断）的土壤质控样，这样可以最大限度降低酸的加入量。

4 温度控制

以下参数确定，都在室温25℃前提下，因电热板敞开消解及大功率排风的影响，笔者在设定温度时，一般比实际需要温度高设10℃左右。室温变动时，设定温度也要相应变动。

4.1 低温消解阶段

三价铬在盐酸中易挥发，六价铬与氯离子反映可生成易挥发的氯化铬酰，但是铬主要包含在矿物晶格中，在没有氢氟酸破坏晶格的情况下，只加入10ml盐酸，控制温度不宜过高可减少铬的损失。因此初步消解设定温度在150℃以下为宜。

因市售浓盐酸沸点一般在100℃左右，可在电热板升温之初就将加了盐酸的坩埚摆上。样品随电热板一起升温，可避免暴沸，使液面平稳下降。

4.2 中温消解阶段

中温消解阶段涉及多种化学试剂及多种反应，温度选择应全面考虑各种因素，并通过多次试验方可确定。一般需考虑的影响因素有以下几点：

1）高氯酸沸点为203℃，其作用是在最后用来高温挥发盐酸硝酸及氢氟酸等，故设定温度应在213℃以上；2）聚四氟乙烯坩埚熔点为327℃，实际使用温度应在-190℃~250℃之间，长时间超出250℃使用，即使未到熔点也会在一定程度上对坩埚造成变形损坏。故设定温度应在260℃以下；3）温度过高不利于消解硅；4）消解温度过高铬易损失。

综上所述，笔者选取的消解设定温度为220℃~260℃

5 测量过程中注意事项

1）加入10ml盐酸后，因为电热板加热的不均匀性，可能导致样品消解速度差别。出现这种情况时，不能贪图方便一次性把整批都取下，一定要保证每个坩埚中液体都降到了3ml左右才行。剩余液体越少，残留的盐酸越少；2）硝酸、氢氟酸、高氯酸，在国标方法中建议加入量分别为5ml、5ml、3ml，实际测量中，应事先了解土壤情况，氢氟酸加入量按硅酸盐含量的高低酌情增减，高氯酸则应俺有机质含量的高低酌情增减。每一批次加酸量要统一；3）硝酸与高氯酸反应生成二氧化氮气体，会在一定程度上减少两种酸的作用。应在硝酸加入后加热10分钟~20分钟，再加入高氯酸；4）

氢氟酸能破坏土壤晶格，溶出大部分的铅、铬；浓热高氯酸具有强氧化性，能将低价铬氧化到六价铬，也能将残余盐酸氧化成氯气挥发；六价铬与氯离子反映可生成易挥发的氯化铬酰[5]。因此，建议调换最后两种酸的加入顺序，先加高氯酸，加热10分钟~20分钟，消耗了残余的盐酸后，再加入氢氟酸；5）开盖驱赶高氯酸白烟时，时间不能太长也不能太短，两者都能造成测量结果的偏差，应在白烟减少时为宜；6）消解液残渣应为可流动的粘稠状物质，如坩埚壁上有黑色物质，说明有机物残留，高氯酸不够；如呈石灰渣样乳白液，说明含盐量高，硝酸不够；如土壤本色沉淀物较多，说明除硅效果不好，氢氟酸不够。消解液不可烧干，烧干会导致测量结果偏低。

6 结论

综上所述，对国标方法做了以下细化和改动：

1）低温消解阶段设定温度为150℃以下，样品随电热板一起升温。中温消解阶段设定温度为220℃~260℃，时间允许情况下，尽量选择较低的设定温度；

2）中温消解阶段依次加入5ml硝酸、3ml高氯酸、5ml氢氟酸，三种酸之间间隔10分钟~20分钟，具体加酸量可根据土壤具体情况有所增减；3）消解程度要严格把握，初分解消解液保留3ml为宜；开盖驱赶高氯酸白烟时，时间不能太长也不能太短，两者都能造成测量结果的偏差，应在浓烟刚刚变淡时为宜；消解液残渣应为可流