1前言
随着经济和社会的发展，我国土壤污染日益严重，已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。据报道，目前受重金属污染土地达2000万公顷，严重污染土地超过70万公顷，13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕，全国土壤环境状况总体不容乐观。
土壤成分的复杂性，重金属元素分析需要进行样品前处理。目前常用的消解方法有湿法消解、干灰化法和微波消解等。前两种方法耗费时间长，不能保证消解效果，也有可能造成待测元素损失，同时湿法消解所用挥发性酸易形成酸雾，污染环境，易对实验操作者造成伤害。微波消解方法操作简单，消解速度快，大大缩短了检验周期，提高了分析效率，消解效果好，有效改善实验人员的工作环境，分析结果的精密度、准确度及回收率均能得到有效保障。
由于不同土壤样品间的成分与形态差别较大，本文对消解温度、消解时间、消解溶剂选择及后续处理方案进行了系统研究及优化。
2仪器与试剂
2.1仪器
TANK PLUS微波消解仪、原子吸收光度计、TK20赶酸仪、玻璃仪器等
2.2试剂
高氯酸（70%，GR）、硝酸（70%，GR）、盐酸（37%，GR）、氢氟酸（40%，GR）
镉标液、铜标液、铬标液、镍标液、铅标液、锌标液
3实验方法
3.1样品采集与制备
在黑龙江、河南、山东等典型区域分别采集农用地和建设用地土壤样品，共10组。将采集的土壤样品混匀后用四分法缩分至约100 g。缩分后的土样经干燥后，除去土样中石子和动植物残体等异物，经过粗磨，细磨至过孔径15mm（100目）筛，混匀后备用。样品预处理过程应避免玷污和待测元素损失。土壤的干燥方法可使用自然风干、冷冻干燥、或微波辅助干燥，微波辅助干燥可将干燥时间缩短为自然干燥的1/4以上。
土壤样品类型 | 采样区域 |
农用地 | 黑龙江、河南、山东、广西、陕西 |
建设用地 | 黑龙江、河南、山东、广西、陕西 |
选择标准土样-黄红壤GBW07405(GSS-5)作为质控样。
3.2微波消解
实验采用的土壤样品前处理方法为beat365官方网站应用实验室参照国内外相关标准，结合经验及实际情况优化后的消解方法。
每组样品称取3个平行样，取样量0.2g。另准备空白样品和标准土样。
每个消解罐内加入6mL硝酸、2mL盐酸和2mL氢氟酸，组装消解罐，按照如下程序设定进行微波消解，过程最高压力2.5MPa以内：
阶段 | 温度/℃ | 压力/MPa | 升温时间/min | 保温时间/min |
1 | 150 | 2 | 7 | 1 |
2 | 180 | 3 | 5 | 2 |
3 | 210 | 3 | 5 | 20 |
3.3赶酸定容
消解完成，冷却后取出消解罐，加入2mL高氯酸，180℃赶至开始冒白烟，再加入3mL硝酸赶至近干。冷却、转移，样品定容至50mL，标土定容至100mL，溶液无色澄清透明。使用原子吸收检测前，使用滤纸对待测液进行过滤。
3.4原子吸收分光光度计检测
仪器参数参考相关检测标准进行设置，绘制标准曲线，然后进行实际样品和标准土壤样品的含量检测。
4结果与讨论
土壤样品和标准土壤检测结果如下：
4.1 农用地土壤样品重金属含量检测结果（μg/g）
元素 | 项目 | 黑龙江 | 山西 | 广西 | 山东 | 河南 | 标准土样 | 标称值、不确定度区间及回收率 |
铅 | 含量 | 24.1 | 26.5 | 22.4 | 20.4 | 24.6 | 526.7 | 552±29 回收率：95.9% |
23.7 | 26.1 | 21.3 | 19.1 | 23.3 | 532.4 |
24.5 | 25.8 | 21.7 | 18.8 | 23.9 | 528.6 |
均值 | 24.1 | 26.1 | 21.8 | 19.4 | 23.9 | 529.2 |
RSD（%） | 1.7 | 1.3 | 2.6 | 4.4 | 2.7 | 0.55 |
镉 | 含量 | 0.27 | 0.48 | 0.12 | 0.31 | 0.28 | 0.44 | 0.45±0.06 回收率：102.2% |
0.26 | 0.51 | 0.13 | 0.31 | 0.29 | 0.46 |
0.26 | 0.50 | 0.12 | 0.34 | 0.30 | 0.47 |
均值 | 0.26 | 0.50 | 0.12 | 0.32 | 0.29 | 0.46 |
RSD（%） | 2.2 | 3.1 | 4.7 | 5.4 | 3.4 | 3.3 |
铬 | 含量 | 40.7 | 66.7 | 39.2 | 67.1 | 32.6 | 111.4 | 118±7 回收率：96.7% |
40.1 | 65.4 | 38.9 | 66.4 | 33.5 | 116.3 |
42.1 | 66.1 | 39.1 | 66.8 | 33.7 | 114.5 |
均值 | 41.0 | 66.1 | 39.1 | 66.8 | 33.3 | 114.1 |
RSD（%） | 2.5 | 0.9 | 0.4 | 0.5 | 1.8 | 2.2 |
镍 | 含量 | 29.2 | 35.0 | 6.3 | 23.6 | 19.0 | 40.8 | 40±4 回收率：100.75% |
30.1 | 36.5 | 6.5 | 24.4 | 19.1 | 40.2 |
30.1 | 36.1 | 6.9 | 24.2 | 18.7 | 39.9 |
均值 | 29.8 | 35.9 | 6.6 | 24.1 | 18.9 | 40.3 |
RSD（%） | 1.7 | 2.2 | 4.7 | 1.7 | 1.1 | 1.1 |
铜 | 含量 | 22.2 | 20.6 | 28.7 | 12.6 | 10.0 | 147.8 | 144±6 回收率：103.3% |
21.6 | 21.8 | 29.1 | 12.2 | 11.1 | 147.9 |
21.1 | 20.8 | 30.2 | 12.1 | 10.7 | 150.4 |
均值 | 21.6 | 21.1 | 29.3 | 12.3 | 10.6 | 148.7 |
RSD（%） | 2.5 | 3.1 | 2.6 | 2.2 | 5.3 | 1.0 |
锌 | 含量 | 115.7 | 112.7 | 109.2 | 93.7 | 101.3 | 491.1 | 494±29 回收率：98.5% |
118.5 | 109.5 | 109.7 | 94.0 | 103.2 | 480.2 |
113.2 | 110.2 | 108.0 | 95.8 | 102.4 | 488.6 |
均值 | 115.8 | 110.8 | 109.0 | 94.5 | 102.3 | 486.6 |
RSD（%） | 2.3 | 1.5 | 0.8 | 1.2 | 0.9 | 1.2 |
建设用地土壤样品重金属含量检测结果（μg/g）
元素 | 项目 | 黑龙江 | 山西 | 广西 | 山东 | 河南 | 标准土样 | 标称值、不确定度区间及回收率 |
铅 | 含量 | 22.4 | 25.6 | 32.4 | 25.1 | 23.7 | 526.7 | 552±29 回收率：95.9% |
21.8 | 25.1 | 31.5 | 24.9 | 23.5 | 532.4 |
21.2 | 24.0 | 33.1 | 23.7 | 24.6 | 528.6 |
均值 | 21.8 | 24.9 | 32.3 | 24.6 | 23.9 | 529.2 |
RSD（%） | 2.7 | 3.3 | 2.5 | 3.1 | 2.4 | 0.55 |
镉 | 含量 | 0.30 | 0.52 | 0.30 | 0.31 | 0.40 | 0.44 | 0.45±0.06 回收率：102.2% |
0.29 | 0.50 | 0.29 | 0.31 | 0.39 | 0.46 |
0.28 | 0.51 | 0.28 | 0.32 | 0.39 | 0.47 |
均值 | 0.29 | 0.51 | 0.29 | 0.31 | 0.39 | 0.46 |
RSD（%） | 3.4 | 2.0 | 3.4 | 1.8 | 1.5 | 3.3 |
铬 | 含量 | 26.6 | 65.1 | 46.3 | 74.3 | 55.1 | 111.4 | 118±7 回收率：96.7% |
26.3 | 66.0 | 45.9 | 72.4 | 55.2 | 116.3 |
27.6 | 64.3 | 45.0 | 72.3 | 54.5 | 114.5 |
均值 | 26.8 | 65.1 | 45.7 | 73.0 | 54.9 | 114.1 |
RSD（%） | 2.5 | 1.3 | 1.5 | 1.5 | 0.7 | 2.2 |
镍 | 含量 | 20.2 | 36.3 | 9.6 | 32.7 | 27.1 | 40.8 | 40±4 回收率：100.75% |
20.7 | 36.8 | 9.6 | 32.8 | 27.9 | 40.2 |
20.6 | 35.6 | 9.7 | 33.0 | 27.6 | 39.9 |
均值 | 20.5 | 36.2 | 9.6 | 32.8 | 27.5 | 40.3 |
RSD（%） | 1.3 | 1.7 | 0.6 | 0.5 | 1.5 | 1.1 |
铜 | 含量 | 20.5 | 18.4 | 16.8 | 20.5 | 12.6 | 147.8 | 144±6 回收率：103.3% |
20.2 | 18.1 | 17.2 | 19.9 | 12.2 | 147.9 |
20.6 | 17.9 | 16.5 | 20.9 | 12.2 | 150.4 |
均值 | 20.4 | 18.1 | 16.8 | 20.4 | 12.3 | 148.7 |
RSD（%） | 1.0 | 1.4 | 2.1 | 2.5 | 1.9 | 1.0 |
锌 | 含量 | 103.5 | 87.2 | 74.2 | 94.0 | 90.5 | 491.1 | 494±29 回收率：98.5% |
101.0 | 87.0 | 73.0 | 90.0 | 88.7 | 480.2 |
104.0 | 85.5 | 75.0 | 93.7 | 89.3 | 488.6 |
均值 | 102.8 | 86.6 | 74.1 | 92.6 | 89.5 | 486.6 |
RSD（%） | 1.6 | 1.1 | 1.4 | 2.4 | 1.0 | 1.2 |
检测结果表明，不同地区土壤样品中的金属元素含量存在差异，相同地区不同类型土壤中的金属元素也存在较大差异；三次取样的检测结果平行性良好，标准样品的实测值也在标称值的不确定度区间之内，元素回收率95%~103%，检测结果精密度和准确度令人满意，该微波消解方法适用于土壤重金属检测的前处理工作。
参考文献
[1]GB 36600-2018 土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）
[2]GB 36600-2018 土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）
[3]HJ 832-2017 土壤和沉积物 金属总量的消解 微波消解法
[4]GB/T 17141-1997 土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法
[5] GB/T 17138-1997 土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法
[6] HJ 491-2009 土壤 总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法
[7] GB/T 17139-1997 土壤质量 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法
[8] 魏向利 雷用东 马小宁 王静 赵泽 安徽农业科学 2014，42( 11) : 3243-3244，3247
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沪公网安备 31010402003019号 