土壤、沉積物金屬元素全量的酸消解微波消解法

土壤、沉積物 金屬元素全量的酸消解  微波消解法

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適用范圍

本標準規定了用微波酸消解法提取土壤、沉積物中金屬元素。

本方法適用于從土壤、沉積物中銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鉻、砷、汞、硒、鈷、釩、銻共

12種金屬元素的提取。

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規范性引用文件

本標準內容引用了下列文件或其中的條款。凡是不注明日期的引用文件，其有效版本適

用于本標準。

GB 7172          土壤水分測定法

GB/T 17138        土壤質量 銅、鋅的測定 火焰原子吸收分光光度法

GB/T 17139      土壤質量 鎳的測定 火焰原子吸收分光光度法

GB/T 17141        土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法

GB 17378.5      海洋監測規范 第5部分：沉積物分析

GB/T 22105.1      土壤質量 總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法

HJ/T 166         土壤環境監測技術規范

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方法原理

當微波穿過溶液時，能量的傳遞由溶劑偶極子在交替振蕩電場中的再取向以及溶質離子

的遷移來完成，即由偶極子旋轉和離子傳導兩種機理所決定。在場的取向作用下產生的熱運

動加劇了溶劑結構的無序化，形成了“體加熱”

，在較短的時間內完成樣品的消解，將固體樣

品中的重金屬元素釋放到溶液中。

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試劑和材料

除非另有說明，分析時均使用符合國家標準的優級純化學試劑，實驗用水為新制備的去

離子水或蒸餾水（不含有機物）

。

4.1 硝酸，

ρ

（

HNO

3

）

=1.42 g/mL

，優級純。

4.2 鹽酸，

ρ

（

HCL

）

=1.18 g/mL

，優級純。

4.3 氫氟酸，

ρ

（

HF

）

=1.16 g/mL

，優級純。

4.4 標準溶液 單元素標準貯備液：銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鎳、砷、汞、硒、鈷、釩、銻濃度

為

1000 mg/L

或

500 mg/L

。可直接購買市售有證標準溶液，或自配。

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儀器和設備

5.1微波消解裝置

采用40罐高通量的微波消解裝置，能同時進行多個樣品的前處理。

5.2測試干重的儀器

5.2.1烘箱

2

5.2.2干燥器

5.3 研磨篩分器材：可制備< 0.1 mm的顆粒物

5.4 精密分析天平：精確至0.0001 g

5.5 氬氣，鋼瓶氣，純度不低于99.99%。

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樣品

6.1

采集與保存

按照 HJ/T 166 和 GB 17378.3 中有關要求采集有代表性的土壤、沉積物樣品，保存在事先準備的干凈布口袋中，密封避光、運回實驗室進行下一步處理。

6.2

試樣的制備

6.2.1 風干

在干燥陰涼避光的環境中將樣品放置于風干盤中，攤成2-3 cm的薄層，適時地壓碎、翻動，揀出碎石、砂礫、植物殘體。

6.2.2樣品粗磨

將風干的樣品倒在有機玻璃板上，用木錘敲打，用木棍、木棒、有機玻璃棒再次壓碎，揀出雜質，混勻，并用四分法取壓碎樣，過孔徑 0.25 mm 尼龍篩。過篩后的樣品全部置無色聚乙烯薄膜上，并充分攪拌混勻，再采用四分法取其兩份，一份交樣品庫存放，另一份作樣品的細磨用。

6.3

細磨樣品

用于細磨的樣品再用四分法分成兩份，研磨到全部過孔徑 0.15 mm 篩，用于土壤或沉積物中金屬元素的分析。

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樣品消解

將處理好的樣品裝入消解罐中，在相同條件下，取樣量少時，樣品消解質量更好。對多數情況而言，干燥樣的取樣量不應多于0.500g。如果遇到含量極低的情況，可將稱樣量提高到1.000 g，同時消解液用量也要適當增加。

7.1 消解液選擇

根據取樣量和類型選取相應的消解液。

本方法推薦使用消解液：

（1#）銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鈷、釩和鎳：6 ml 硝酸（4.1），2ml 鹽酸（4.2），2ml 氫氟酸（4.3）混合。

（2#）汞、硒、銻和砷：2ml硝酸（4.1），6ml鹽酸（4.2）混合。

7.2 儀器條件

根據儀器的推薦值，我們進行了一些調整，用控溫方式來保證反應的進行。溫度參數是

主要的指標，通過溫度的改變，也起到了壓力調節的作用，保證難溶物質能夠被充分消解，

釋放被保留在晶格或硅酸鹽中的重金屬元素。

本方法推薦消解條件見程序1與程序2：

程序1 微波消解升溫程序

升溫時間   7min       5min      5min

消解溫度   室溫-120°C  120-160°C  160-190°C

保持時間   3min      3min    25min

升溫時間      7 min       10min

消解溫度      室溫-120°C    3min

保持時間      120-180°C    15min

注：1. 程序1適合銅、鉛、鋅、鎘、鉻、鈷、釩和鎳，程序2適合砷、硒銻和汞；

2. 儀器冷卻時間：15 min，取出后還需放置冷卻到室溫才能開蓋；

3. 定容體積：50 ml ；

4. 稀釋倍數：10-25倍。

7.3操作步驟

對使用 1#消解液的樣品，根據含量水平，稱取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-鹽酸-氫氟酸，根據反應劇烈程度，放置一定的時間，待反應平穩后加蓋擰緊，放入消解盤中，進行微波消解程序1。程序運行完畢，取出冷卻15-30分鐘，使罐內壓力降至常壓，開蓋。對于不趕酸直接進行分析的將消解液轉移至 50 ml PFA 容量瓶，去離子水定容至刻度。分析前根據情況將其稀釋適當倍數待測；對于要趕酸的則將消解罐中的溶液轉移至聚四氟乙烯坩堝中，電熱板或配套的趕酸設備110-120°C進行趕酸，待盡干時，取下冷卻，去離子水定容至50 ml普通容量瓶中待測。

對使用 2#消解液的樣品，根據含量水平，稱取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-鹽酸，根據反應劇烈程度，放置一定的時間，待反應平穩后加蓋擰緊，放入消解盤中，進行微波消解。程序運行完畢，取出冷卻 15-30 分鐘，使罐內壓力降至常壓，開蓋，將消解液轉移至50 ml容量瓶，去離子水定容至刻度。分析前根據情況將其稀釋適當倍數待測。

8質量保證和質量控制

8.1樣品消解前應檢查證明所有有關的容器、設備和溶劑空白沒有干擾存在。

8.2系統空白檢查可通過對空白樣品的分析實現。

8.3如果溶劑改變，空白實驗需要重新進行，且空白實驗是包括前處理每一個步驟的全程序空白試驗。

8.4選取多個不同類型的標準樣品進行分析，保證方法準確性。

8.5 每一批樣品應抽取 10%-20%的樣品進行平行消解，平行樣的測定結果，其相對偏差應為10%-20%。

8.6 每一批樣品分析應做10%-20%的加標樣測定，加標回收率控制在85%-115%之間。

9注意事項

9.1 該方法適用于土壤及沉積物樣品中 14 種金屬元素的消解，根據與晶體的結合程度不同，汞、硒、銻和砷采用另一套消解液及消解程序。

9.2 對于耐氫氟酸的進樣裝置，可以通過稀釋后直接進行分析，如果是石英霧化器，則可通過加入 5ml 2%硼酸 1）在 150 度的條件下敞口加熱 20 分鐘中和多余氫氟酸；2）或再次放入微波爐中于 110-120 度下運行 5 分鐘然后定容、稀釋分析；也可以通過電熱板或其他趕酸裝置進行趕酸操作后再定容、稀釋分析。

9.3 根據樣品硅酸鹽含量的不同，氫氟酸的量可以在1-5 ml之間選擇。

9.4 一定要將消解后的罐子冷卻至室溫在開蓋，不然會因為罐內壓力過高，導致消解液飛濺，造成分析物損失及操作人員身體傷害。

9.5 微波酸消解的操作應在通風廚內進行，并應按規定佩戴防護器具，避免接觸皮膚和衣服。

9.6 不要用鉻酸洗滌相關玻璃器皿。

9.7汞、砷和硒元素在微波消解完成之后需要低溫趕酸（溶液不沸騰），否則可能會影響測定。