1. 1 主要儀器和試劑
1. 2 土壤樣品的制備
研磨至全部通過(guò)孔徑0. 150 mm 的尼龍篩，混勻
1. 3 土壤樣品的消解
1. 3. 1 電熱板消解法
準(zhǔn)確稱取0. 5 g （ 精確至0. 000 1 g） 試樣于
稍冷，加入1 mL 硝酸溶液和少量蒸餾水，溫?zé)崛?/div>
解可溶性殘?jiān)鋮s后全量轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶
中，用水定容至標(biāo)線，搖勻。
1. 3. 2 微波消解法
準(zhǔn)確稱取0. 5 g（ 精確至0. 000 1 g） 試樣于微波
消解罐中，用少量水潤(rùn)濕后加入5 mL 硝酸、3 mL
*、1 mL 雙氧水，按照一定升溫程序進(jìn)行消
解（ 見(jiàn)表1） ，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 聚四氟
乙烯坩堝中，并于電熱板150 ℃加熱，驅(qū)趕白煙并
蒸至呈黏稠狀。取下坩堝稍冷，加入1 mL 硝酸溶
液，溫?zé)崛芙饪扇苄詺堅(jiān)?，全量轉(zhuǎn)移至50 mL 容量
瓶中，冷卻后定容至標(biāo)線，搖勻。
表1 微波消解程序
步驟溫度/℃ 時(shí)間/min 功率/ kW
1 180 10 1. 5
2 210 20 1. 5
1. 3. 3 全自動(dòng)石墨消解法
準(zhǔn)確稱取0. 5 g（ 精確至0. 000 1 g） 試樣于全
自動(dòng)石墨消解特氟龍消解管內(nèi)。用少量水潤(rùn)濕
后，加入硝酸和鹽酸各10 mL，振搖10 s，在150 ℃
溫度下加熱90 min; 冷卻30 min 后，加入5 mL 氫
氟酸和3 mL 高氯酸，振搖10 s，在150 ℃ 溫度下
加熱40 min; 再加入1 mL 硝酸和5 mL 蒸餾水，在
150 ℃溫度下繼續(xù)加熱20 min; 冷卻30 min，用蒸
餾水定容至50 mL，振搖30 s。
1. 4 樣品的測(cè)定
將處理好的消解液按照標(biāo)準(zhǔn)方法［9-12］，采用
原子吸收法分別對(duì)Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni 進(jìn)行測(cè)
定分析，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出試樣含量。
2 結(jié)果與討論
2. 1 3 種消解方法的操作流程比較
通過(guò)比較可知（ 見(jiàn)表2） ，電熱板消解法的優(yōu)
點(diǎn)是儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，可一次性分析較多樣品，應(yīng)用
廣泛; 但其缺點(diǎn)也很明顯，耗時(shí)較長(zhǎng)，整個(gè)過(guò)程需
人工操作，敞開(kāi)式消解、高溫及產(chǎn)生的大量酸霧對(duì)
操作者和環(huán)境帶來(lái)危害，且消解過(guò)程易受外界干
擾和操作者水平的限制。微波消解的優(yōu)點(diǎn)是耗時(shí)
短、用酸量少，對(duì)人及環(huán)境的危害較小; 缺點(diǎn)是沒(méi)
有實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，樣品微波消解后仍須趕酸定容，
且一次性消解的樣品量較少，不適合大批量樣品
的分析。全自動(dòng)石墨消解的優(yōu)點(diǎn)是耗時(shí)短，整個(gè)
消解過(guò)程全自動(dòng)完成，無(wú)需人值守，既節(jié)省了人
力，又避免了酸霧對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的危害，且適合大批
量樣品的分析; 缺點(diǎn)是用酸量較多，儀器較昂貴。
表2 3 種消解方法的操作流程比較
比較內(nèi)容電熱板消解法微波消解法全自動(dòng)石墨消解法
消解酸種類HCl-HNO3 -HF-HClO4 HNO3 -HF-H2 O2 HCl-HNO3 -HF-HClO4
酸用量多較少較多
一次性消解
樣品個(gè)數(shù)20 個(gè)左右10 個(gè)60 個(gè)
消解耗時(shí)量5 h 微波程序加冷卻1. 5 h，趕酸及定容約2 h，共計(jì)3. 5 h 4 h
自動(dòng)化程度無(wú)自動(dòng)化，整個(gè)過(guò)程需人工完成
半自動(dòng)，微波程序和冷卻過(guò)程自動(dòng)完成，趕酸及定容
與電熱板消解相同
整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)化，無(wú)人
值守
對(duì)工作人員
的影響
很大，酸霧危害人體呼吸道，高
溫操作易燙傷
趕酸過(guò)程產(chǎn)生少量酸霧，對(duì)人影響較小
有酸霧產(chǎn)生，但對(duì)操作人
員基本無(wú)影響
龍加洪等: 土壤重金屬含量測(cè)定不同消解方法比較研究125
2. 2 3 種消解方法的準(zhǔn)確度及精密度比較
按電熱板消解法、微波消解法、全自動(dòng)石
墨消解法3 種方法，分別稱取標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品
GSBZ 50013—1988 （ ESS-3 ） 各5 份，按照第
1. 3 節(jié)所述的方法進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)
表3。從表3 可以看出: ①3 種方法對(duì)Cu、Zn 、
Pb 和Ni 都有很好的消解效果。②Cd 由于含
量較低，3 種方法精密度都相對(duì)較差，準(zhǔn)確性也
有不在標(biāo)準(zhǔn)范圍的情況。③Cr 受酸及溫度影
響較大，電熱板消解易揮發(fā)損失，結(jié)果低于標(biāo)
準(zhǔn)下限27. 6% ～ 16. 5% ，且精密性較差; 微波
消解法的準(zhǔn)確性和精密性; 全自動(dòng)石墨消
解較微波消解稍差，但也能控制在標(biāo)準(zhǔn)限值范
圍內(nèi)。
表3 3 種消解方法的準(zhǔn)確度及精密度比較
元素標(biāo)準(zhǔn)值/ （ μg·g － 1 ）
電熱板消解法微波消解法全自動(dòng)石墨消解法
測(cè)定值/ （ μg·g － 1 ） RSD /% 測(cè)定值/ （ μg·g － 1 ） RSD /% 測(cè)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 實(shí)際土壤樣品的測(cè)定及加標(biāo)回收率計(jì)算
采用3 種消解方法對(duì)不同類型的土壤進(jìn)行消
解分析，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 份，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表
4。從表4 可以看出，Cu、Zn、Pb、Ni 的測(cè)定值平行
性較好; Cd 的測(cè)定值結(jié)果差別略大; 對(duì)Cr 的測(cè)
定結(jié)果，微波消解和全自動(dòng)石墨消解的測(cè)定值較
接近，而電熱板消解的測(cè)定值偏低結(jié)果低很多; 同
時(shí)對(duì)農(nóng)田土進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，平行加標(biāo)3 份，加標(biāo)回
收率的測(cè)定情況（ 見(jiàn)表5） 和實(shí)際樣品及標(biāo)準(zhǔn)樣品
測(cè)定的偏差情況較吻合。
表4 實(shí)際土壤樣品測(cè)定結(jié)果μg / g
樣品消解方法Cu Zn Pb Cd Cr Ni
電熱板消解法32. 6 101 37. 2 0. 346 71. 8 25. 2
農(nóng)田土微波消解法31. 5 104 38. 5 0. 366 98. 2 26. 5
全自動(dòng)石墨消解法32. 9 99. 8 37. 4 0. 318 96. 5 26. 4
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法39. 7 131 32. 8 0. 253 91. 8 27. 0
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法28. 8 72. 9 20. 6 0. 060 79. 8 20. 9
表5 農(nóng)田土壤樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)
元素消解方法加標(biāo)前測(cè)定值/μg 加標(biāo)量/μg 加標(biāo)后測(cè)定值/μg 回收量/μg 回收率/%
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法16. 4 30. 0 47. 3 30. 9 103. 0
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法49. 9 30. 0 81. 6 31. 7 105. 7
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法18. 7 30. 0 47. 7 29. 0 96. 7
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法0. 159 0. 100 0. 252 0. 093 93. 0
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法48. 2 30. 0 75. 7 27. 5 91. 7
電熱板消解法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
全自動(dòng)石墨消解法13. 2 30. 0 44. 3 31. 1 103. 7
126 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)第29 卷第1 期2013 年2 月
3 結(jié)論
通過(guò)操作流程比較和一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)，電熱板加熱消解法設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，但耗時(shí)較長(zhǎng)，操作繁瑣，產(chǎn)生的大量酸霧對(duì)操作者帶來(lái)危害，若人工操作不當(dāng)，易造成組分損失，尤其Cr 元素不易控制。微波消解法測(cè)定樣品準(zhǔn)確度高，精密性好，酸消耗量小，且操作較方便，能大大縮短消解時(shí)間，不足之處是依然置于電熱板上加熱趕酸，且消解罐位少，不太適合大批量樣品分析。全自動(dòng)石墨消解可實(shí)現(xiàn)加酸、加熱控溫、冷卻定容等，步驟全部自動(dòng)完成，無(wú)人值守，大大節(jié)省了人力，且產(chǎn)生的酸霧不會(huì)對(duì)操作者構(gòu)成危害，尤其適合大批量樣品的分析。全自動(dòng)石墨消解是程序控制所有步驟，避免了人工操作不當(dāng)帶來(lái)的影響，因此精密度和準(zhǔn)確性也較好。
摘要: 消解是影響土壤重金屬測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。比較電熱板消解、微波消解和全自動(dòng)石墨消解3 種消解方
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