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摘要：在近几年的发展进程中，随着人们对食品安全性的重视程度的不断增加，重金属超标问题成为我国产业发展的主要制约因素。因此，本文以土壤中铜含量测定为研究背景，对微波消解法、湿法快速消解法、王水+高氯酸消化法等方法，在测定土壤中铜含量方面的不同影响进行了简单的分析，以期为土壤中铜含量测定准确性提升提供有效的借鉴。
关键词：前处理方法；土壤；铜含量
土壤环境是重金属主要来源，在无公害蔬菜生产技术飞速发展的背景下，测定土壤中重金属含量已成为无公害蔬菜基地运行管理的重要模块。而现有土壤中铜含量测定的不同前处理方法，对最终测定结果准确性、重复性具有较大的影响。因此，为保证土壤中铜含量测定的准确性，对不同前处理方法在测定土壤中铜含量的影响进行适当分析非常必要。
1.土壤中测定铜含量前处理方法比较实验仪器与试剂
1.1实验用仪器
本次实验主要利用美国Perkin-Elmer公司生产的AAnalyst820原子吸收光谱仪、Perkin-Elmer THGA平台一体化石墨管、交流纵向塞曼背景校正、THGA横向加热石墨炉、AS820自动进样器、电热板及瑞士Merrler-Toledo公司生产的AEL-206电子天平等仪器。
1.2实验用试剂
本次实验所用试剂主要为分析纯盐酸、分析纯45%氢氟酸、优级纯高氯酸、分析纯硝酸镧、优级纯磷酸二氢铵、优级纯硝酸、实验室用去离子水及1000μg/mL铜标准储备液[1]。
2.土壤中测定铜含量前处理方法比较实验方法及实验条件
将土壤样品通过2.0mm筛后混匀，选用实验室土壤管理样TRGlad制备试样1#、2#、3#，将样品研磨后，经100目筛，进行混合均匀。
2.1王水+高氯酸消化法
称取0.2500g土壤试样，过1100目筛后放置于100ml三角瓶中，加实验室用去离子水稍湿润后加入8.0mL王水。在电热板上加热沸腾直至有机物剧烈反应。随后加入3.0mL高氯酸，调高电热板加热温度，直至溶液上方出现白色烟雾装气体，且土壤试样呈淡黄色。随后取下三角瓶，冷却至室温后，向三角瓶内加入实验室用去离子水，缓慢加热。并向容器内加入1.5%硝酸温热溶解内容物中盐类物质。同时将获取物质转移至100.0mL容量瓶内，采用1.5%硝酸定容、摇匀。并转移至聚乙烯瓶内储存备用。依据同样的方法可进行空白试样制备。
2.2微波消解法
预先称量0.2500g土壤试样，将土壤实验放入消解罐内，逐步加入12.0mL硝酸、4.0mL氢氟酸及4.0mL盐酸。根据上述物质在消解罐内反应剧烈程度，放置冷却盖上消解罐盖、拧紧[2]。依据表1微波消解程序，进行消解处理。在微波消解程序运行完毕之后，取出冷却20.0min后，待消解罐冷却至室温、常压后，启动消解罐盖。将消解罐中溶液转移至聚四氟乙烯坩埚内。利用配套赶酸设备，在115.0℃环境内进行赶酸处理。最后将赶酸处理完毕的溶液定容至100.0mL容量瓶中备用。并依据上述方法进行空白试样制备。
表1 试样微波消解程序
2.3湿消解法
首先，准确称取0.2500g试样，放置在100.0mL聚四氟乙烯坩埚中。用水润湿后，加入10.0mL盐酸，在通风橱内电热板上低温加热促使样品初步分解。在试样剩余6.0mL后取下，加入10mL硝酸、6mL高氯酸及10mL硝酸。随后在电热板中加热60min。
其次，在加热完毕后，向容器内加入除硅，摇动坩埚至坩埚上冒浓厚白烟，促使黑色有机碳化物分解。随后打开坩埚盖，驱散高氯酸白烟，继续蒸干直至坩埚内物体呈粘稠状。根据内容物消解情况，向坩埚内加入6.0mL硝酸、2.0mL高氯酸及6.0mL氢氟酸。至坩埚上白烟再次冒出并散尽，取下坩埚。并采用实验室用纯化水冲洗坩埚壁。
最后，向冷却后坩埚内加入2.0mL+1硝酸溶液，温热溶解残渣。并将坩埚内溶液转移至100.0mL容量瓶中。同时向容量瓶内加入10.0mL2.5%硝酸镧溶液。在硝酸镧溶液冷却后向其内部加入实验室用去离子水，定容、摇匀后备用。随后依据上述方法进行空白试样制备。
3.土壤中测定铜含量前处理方法比较实验结果分析
3.1土壤中铜含量计算
为直观显示实验结果，需要对土壤中铜含量进行计算。土壤中铜含量与样品溶液浓度、空白浓度、定容体积、实验样品质量、土壤水分含量、定容体积等因素具有一定联系。具体计算公式为：土壤中铜含量=（样品溶液浓度-空白溶液浓度）*定容体积/实验样品质量*（1-土壤水分含量）。其中土壤水分含量与土壤样品烘干前后土壤重量具有一定关系。具体土壤样品中水分含量计算公式为：土壤样品中水分含量=（烘干前土壤重量-烘干后土壤重量）/烘干前土壤重量*100.0%[3]。
3.2实验结果
利用以上前处理方法，制备得铜待测溶液及空白样之后。采用硝酸溶液将1000μg/mL铜标准溶液逐级稀释，在5个100.0mL容量中内分别加入10.0mL5.0%硝酸镧溶液，制备成标准工作溶液。采用火焰原子吸收光谱法，设定灯电流12.0mA、波长32.8nm，狭缝0.70nm，乙炔/空气流量1.8/17.0L/min。测定铜含量。所得结果如表2。
表2 三种不同前处理方法测得铜含量及加标回收率
3.3实验结果分析
由表2可知，微波消解法、湿式消解法、王水+高氯酸消化法测得铜试样结果差距不明显。总体来说，王水+高氯酸消化法、湿式消解法测得结果略低于微波消解法。从本质层面进行分析，上述问题出现的结果是由于王水+高氯酸消化法、湿式消解法处理为开放处理过程，溶液挥发可能会导致试样成分损失。且湿式消解法消解时间较长，且消解程度不完全，导致消解效果不够良好。
通过向实验溶液内加入0.50ml铜标准溶液，采用湿式消解法、微波消解法、王水+高氯酸消化法几种处理方法，进行加标测定，得出上述三种处理方法差距不明显，两种方法独立测定结果绝对差值在算术平均值的1.90%以下。但是湿式消解法测得加标回收率在102.7%左右，而微波消解法测得加标回收率在107.9%左右，王水+高氯酸消化法测得加标回收率在104.6%左右[4]。湿式消解法测得结果远低于微波消解法及王水+高氯酸消化法，这主要是由于前期湿式消解法损失程度较高。总的来说，湿式消解法、王水+高氯酸消化法、微波消解法等方法均可满足实验加标回收率要求。而通过对不同铜标准溶液加入样品中，进行空白试样、实验样品回收率实验结果进行分析，可得出空白实验与实验样品最终测定结果差距较大，表明该土壤样品中存在明显的铜离子超标情况。
通过对表2数据进行分析，可得出湿式消解法、王水+高氯酸消化法、微波消解法等方法在消化土壤效果中较为理想。但是王水+高氯酸消化法在应用过程中，需要严格控制体系温度。若温度超出标准规格，则会导致土壤中铜形成氯化铜挥发，致使最终测定数据低于实际含量。
4.总结
综上所述，通过对上述实验结果进行分析可得出湿式消解前处理方法耗时较长，消解程度不完全。且在具体实验过程中需要持续观察摇动以避免溶液蒸发完全。同时在湿式消解法应用过程中需要配合高氯酸进行。高氯酸具有较强的酸性、腐蚀性及刺激性，具有较大的风险。且整体实验效率不高。
利用微波消解法，对土壤样品进行处理，整体实验效率较高。且微波消解封闭、独立运行的模式，可一次完全消解，整体实验便捷性较高。
将王水+高氯酸法应用于土壤铜含量前处理，虽然初期消化效果较理想，但是由于消化过程中需加入高氯酸。且对体系温度要求要求，实验风险较大。
参考文献：
[1]石奥. 测定土壤中重金属元素时前处理方法的改进[J]. 中国无机分析化学, 2016, 6(4):4-7.
[2]申礼鹏, 谢毫, 陆春辉,等. 测定土壤中铜的前处理方法比较——微波消解法和湿法快速消解法[J]. 能源环境保护, 2018(2):111-111.
[3]史洪洲, 刘永安, 汪扬媚,等. 两种处理方式对测量土壤重金属元素含量结果的影响[J]. 四川林业科技, 2016, 37(4):79-83.
[4]张恒文, 廖天江. 不同利用方式土地中铜元素含量的测定[J]. 江西农业, 2016(7):22-23.
论文作者:潘燕
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
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