土壤中重金属的测定方法探究

土壤中重金属的测定方法探究

温丽媛

身份证号码：36073019890525****523000

摘要：随着工业的快速发展，重金属带来的土壤污染问题日益严重。基于此，针对土壤重金属的来源与危害，对近年来广泛使用的土壤样品前处理和重金属含量测定方法进行了综述。常见的样品处理方法有湿式消解法、干灰化法和微波消解法3种消解方法；常用的重金属含量测定方法主要有：分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法。

关键词：重金属；土壤；危害；测定方法

近年来，冶金、建筑、化工等诸多行业的快速发展，导致对资源的需求量日益加大，但随之而来的是污染问题的日益严重。重金属的污染给生产和生活带来的危害已经向人们敲响了警钟。首先，要正确面对重金属污染情况，并积极采取相应的措施加以改善；其次，要建立高效、快速、简单、便于操作的重金属样品前处理方法和分析检测方法，对土壤进行合理和及时地监控，防止污染问题的发生和发展；最后，环境的保护和改善人人有责，从生活中不乱扔废旧电池等一些小事做起，时刻践行保护环境。

一、土壤中重金属的主要危害

随着开采矿产、冶炼加工活动的增加，废水、废气和废渣的大肆排放，导致土壤中铅、铬、镉等一些重金属严重超标，而通过食物链的传递，人类的健康受到了严峻的挑战。研究表明，食用含镉的大米之后，人体会产生多重影响。例如，尿液中镉元素含量的增高；贫血、骨痛病、癌症等疾病的发病率也会升高，对健康造成严重而长久的危害。

二、火焰原子吸收光谱法

（1）空气-乙炔火焰原子吸收法

1普通空气-乙炔火焰法

原子吸收法中空气-乙炔火焰是应用最广泛的原子化法。铝在该火焰中形成耐热氧化铝，其熔点是2045℃，沸点是2980℃，故一般不能在此火焰中直接测定铝。邓世林等用空气-乙炔火焰原子吸收法直接测定土壤中的铝。同时研究了添加0.05mol/L的水溶性有机化合物四甲基氯化铵可使铝的测定灵敏度提高约7倍，其特征浓度为43?/ml/1%。同时考察了HCL、HNO3、HCLO4、H2SO4对测定铝的影响，极少量的HNO3、HCLO4、H2SO4均对铝的吸光度产生很大影响，甚至完全抑制铝的信号。HCL浓度在2mol/L内不影响铝的测定。因此，在样品处理及测定过程中须以HCL为介质。另外，共存离子K+、Ca2+、Fe3+、Mn2+在添加四甲基氯化铵的情况下，基本上不干扰铝的测定。

2空气隔离氧气-乙炔火焰的方法

石再新等采用氧屏蔽空气-乙炔火焰法测定钢中的铝（0.1~10%）。结果表明，硝酸轻微的敏化作用的影响对盐酸铝和轻微的抑制作用。存在的元素对铝的测定也有影响：Fe和Mo有轻微的抑制作用，Ni和Mn有轻微的敏化作用。三氯化铀能增强铝的吸收，抑制其他元素的干扰，提高铝的稳定性。但这种方法消耗大量气体，噪声高，火焰发射强度大。

3富氧空气乙炔火焰法

翁永和等人测量铝的富氧空气乙炔火焰和比较不同有机试剂对铝的敏化效果在这火焰。当有机试剂的结构在苯环邻位的铝含有羟基和羧基官能团，如铝、铬天青S试剂，钛铁试剂、磺基水杨酸、邻苯二甲酸二氢钾等，都有类似的和最大的强化效应，强化倍数约2.0，1.2?/毫升的浓度的特征。采用氧屏蔽空气-乙炔火焰法，具有气体消耗低、噪声低、火焰稳定、不易回火等优点。

4空气乙炔火焰间接原子吸收法

明矾在空气乙炔火焰中容易形成难熔氧化铝，灵敏度低。使用富氧方法，的特点1.2?/毫升的浓度。陆九超等采用间接火焰原子吸收光谱法测定水中和废水中的铝。根据定量Cu2+edta之间的交换反应，与锅，产品Cu2+锅可以通过氯仿提取，和残余铜在水相可以由空气乙炔火焰。酸度范围为PH3.8~5.0，曲线为直线，选择PH4.5。Cu2+和Ni2+有严重的干扰实验，但锅之前添加添加Cu2+edta，所以1.0mg/LCu2+和0.1Ni2+没有干扰实验。

（2）笑气-乙炔火焰原子吸收法

用空气-乙炔火焰测定铝，火焰温度不够高，灵敏度较低。故目前大都用笑气-乙炔火焰测定铝。曾报道用笑气-乙炔火焰法测定酸性废水中的铝，通过全程序空白试验得到本放法的最低检出浓度可至0.006/L。采用笑气-乙炔火焰温度高，能促使离解能大的化合物解离，同时其富燃火焰中除了C、CO、CH等未分解产物之外还有如CN、NH等成分，它们具有强烈的还原性，能更有效地抢夺金属氧化物中的氧，从而使许多高温难解离的金属氧化物原子化，使Be、B、Si、W、Mo、Ba、稀土等难熔性氧化物的元素对测定有干扰。但是因为这种火焰温度高，能排除许多化学干扰。在试液中加进大量的碱金属（1mL/mL～2mL/mL）能减少电离干扰。

三、石墨炉原子吸收法

火焰原子吸收法具有快速、准确等优点，特别是笑气-乙炔火焰的应用使铝的测定灵敏度进一步提高，但测定痕量铝时仍要预先富集。故近年来对石墨炉原子吸收法测定铝的研究较多，但灵敏度尚不能满足对某些试样的直接分析，而且测定中存在着非光谱干扰，其干扰程度取决于石墨管表面的化学性质和所使用的载气。石墨炉原子吸收的基体干扰十分严重，为减少和消除基体干扰，最终实现无干扰测定，人们进行了许多研究，比较行之有效的方法是联合运用平台、基体改进、表面涂层、Zeeman效应扣除背景、梯度升温和精确的自动进样技术。

（1）普通石墨炉原子吸收法

Shaw和Ottaway用普通石墨管测定的铝，相对标准偏差为7％。由于氯离子的干扰，只用硝酸溶解样品，这种就限制了此法的应用。在用硝酸和盐酸溶解样品时氯离子的干扰必须设法消除，可以通过加入硫酸、氨水和硫酸铵等形成易挥发的氯化物以消除干扰。尤其是硫酸铵的加入，能得到最好的重现性。硫酸钠和硫化钠的存在也会干扰铝的测定，可通过用模拟基体的工作曲线来消除干扰。此外，由于石墨管的不同也会引起灵敏度的变化，因此在使用之前，每个石墨管都要空烧三次。Halls等在测定透析液中铝时也考查了基体、酸度和石墨炉的影响。实验表明，硝酸的加入可使回收率大大增加，1％（V/V）的HNO3可改善基体影响，2％（V/V）的HNO3可完全抑制基体效应。硫酸也具有这样的作用，但对于常规分析，HNO3优于H2SO4，因为硫酸粘度大，难转移。且用2％HNO3时可适当减少灰化时间。在测定血清中铝时，为使石墨管内不生成碳垢，克服血清基体产生的高背景，何世玉等提出采用稀释法。即用高纯水作稀释剂，不需使用基体改进剂和氘灯背景校正，特征含量为18pg，相对标准偏差5％左右，重现性良好。以高纯水作稀释剂，空白值低，这是此法最有利的条件。于金润等采用基体校正方法，可在不用背景扣除装置、不经分离基体和预浓缩样品溶液的情况下，直接测定纯铁及低合金钢中0.0002～0.01％的酸溶铝和0.0005～0.01％的酸不溶铝。其中铁的背景吸收采用与样品相同基体的溶液来校正。

四、电感耦合等离子体

4.1电感耦合等离子体原子发射光谱法

以电感耦合等离子矩作为激发光源的等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），凭借其高准确度和高精密度、低检出限，可同时分析测定多种元素等优点，在国内外广泛应用于岩石、矿物及土壤等环境样品中元素的含量测定。曲蛟等采用电感耦合等离子体原子发射光谱法对土壤中重金属的含量进行了测定；同时，对元素不同的形态的进行了分析，取得了较为理想的实验结果。

4.2电感耦合等离子体质谱法

诞生于20世纪80年代的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）与ICP-AES相比，不仅可以测定其元素的含量，而且可以提供高准确度的元素分子量。近年来，广泛应用于多种元素的分析测定。该方法不仅可以测定常见的无机元素，而且可以对同位素进行定量分析。由于具有高灵敏度、分析速度快，极大地缩短了测试分析时间，也正是因为这个优点，倍受广大科研工作者青睐。采用微波消解法前处理与ICP-MS联用，可以实现了土壤中更低浓度的砷元素检测。

结束语

综上所述，火焰原子吸收法尤其是笑气-乙炔火焰法测定铝具有较好的灵敏度，测定某些试样中的铝是可行的；石墨炉原子吸收法测定铝的灵敏度高于笑气-乙炔火焰，尤其是应用基体改进剂和涂层石墨管，灵敏度得到显著提高，是目前应用比较广泛的一种方法。总而言之，原子吸收光谱法测定铝，具有快速、简单的特点，适于普及应用。电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法等重金属含量测定方法的基础上，将努力把土壤重金属检测技术朝着快速化、低成本化、自动化、智能化、综合化以及高普适性的方向发展，最终会形成完备的检测方法，为解决土壤污染问题和保护土壤环境奠定技术基础。

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