土壤重金属测试溶液统一制备课题总结

1、土壤重金属元素测试溶液制备土壤重金属元素测试溶液制备及其测试方法的研究及其测试方法的研究2008.11.122008.11.12目录目录1.1.研究目的和意义研究目的和意义2.2.国内外研究现状国内外研究现状3.3.研究内容研究内容4.4.技术方案技术方案5.5.结果与分析结果与分析6.6.结论结论一一 研究目的和意义研究目的和意义p目前土壤重金属元素的测试是每种元素对应一种消解目前土壤重金属元素的测试是每种元素对应一种消解方法，土壤测试溶液的制备极为复杂和繁琐，导致试方法，土壤测试溶液的制备极为复杂和繁琐，导致试剂消耗量大、人力成本增加、测试时间长、仪器损耗剂消耗量大、人力成本增加、测试时间

2、长、仪器损耗大、消解所排放的酸性气体增多，造成环境污染严重。大、消解所排放的酸性气体增多，造成环境污染严重。p该研究包含该研究包含CuCu、ZnZn、NiNi、CdCd、PbPb、CrCr、HgHg、AsAs八八种重金属元素土壤测试溶液的统一制备及其测试方法。种重金属元素土壤测试溶液的统一制备及其测试方法。通过研究，避免以上缺点，具有现实与环保意义。通过研究，避免以上缺点，具有现实与环保意义。二二 土壤重金属测试溶液统一制备的土壤重金属测试溶液统一制备的国内外研究现状国内外研究现状p已完成已完成CuCu、ZnZn、NiNi、CdCd、PbPb、CrCr测试溶液的统测试溶液的统一制备一制备p已完

3、成已完成HgHg、As As 测试溶液的统一制备测试溶液的统一制备p对于包含对于包含CuCu、ZnZn、NiNi、CdCd、PbPb、CrCr、HgHg、AsAs测测试溶液的统一制备还未见报道试溶液的统一制备还未见报道三、研究内容p重金属在土壤中的分布p微波消解方法的研究p重金属元素在酸性溶液稳定性的条件研究，以保证在消解过程中各重金属元素(特别是Hg元素）不会发生损失；p土壤中重金属消解完全的研究；p重金属元素仪器分析测试消解液的研究p重金属元素对测试条件研究。找出重金属元素最佳的测试条件技术路线技术路线土壤重金属测试溶液的统一制备方法试剂仪器温度 测试方法 四四 技术方案技术方案4.1 4

4、.1 试剂纯度的选择试剂纯度的选择4.2 4.2 微波消解液及用量的选择微波消解液及用量的选择4.3 4.3 赶酸温度的选择赶酸温度的选择4.4 4.4 准确度及精密度试验准确度及精密度试验4.5 4.5 微波消解法与传统消解法的比较微波消解法与传统消解法的比较4.6 4.6 实际样品的应用实际样品的应用p CuCu、ZnZn、NiNi、CrCr火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法p CdCd、PbPb石墨炉原子吸收法石墨炉原子吸收法p Hg Hg原子荧光法，冷原子吸收法原子荧光法，冷原子吸收法p As As原子荧光法，二乙基二硫代氨基甲酸银原子荧光法，二乙基二硫代氨基甲酸银法法测试方

5、法测试方法p形态：形态：p 有机形态与无机形态。有机形态与无机形态。 p分布：分布：p Cu Cu、ZnZn、NiNi、CrCr、CdCd、PbPb土壤晶格与土壤矿土壤晶格与土壤矿物、有机物；物、有机物；p Hg Hg与与AsAs土壤矿物、有机物。土壤矿物、有机物。4.1 4.1 重金属在土壤中的形态与分布重金属在土壤中的形态与分布微波消解仪消解条件的研究n通过大量试验表明：微波消解分三步消解效果较好。Ramp (min)Temperature ()Hold (mim)51201315023185354.1 4.1 试剂纯度选择的研究试剂纯度选择的研究试剂：试剂： HNOHNO3 3（优级纯）

6、北京化工厂（优级纯）北京化工厂 HF HF （优级纯）北京化工厂（优级纯）北京化工厂 HF HF （优级纯）国药集团化学试剂有限公司（优级纯）国药集团化学试剂有限公司 HF HF （微电子纯）北京化学试剂研究所（微电子纯）北京化学试剂研究所 方法：方法： HNOHNO3 3和不同纯度、不同生产企业的和不同纯度、不同生产企业的HFHF混合，混合， 进行微波消解进行微波消解测定项目：测定消解液中测定项目：测定消解液中8 8种重金属元素含量种重金属元素含量 4.2 4.2 微波消解用酸种类及用量的研究微波消解用酸种类及用量的研究样样 品：国家土壤标准样品品：国家土壤标准样品GSS07403GSS07

7、403和和GSS07409GSS07409试验方法：实验采用硝酸、硝酸氢氟酸、和硝酸试验方法：实验采用硝酸、硝酸氢氟酸、和硝酸 氢氟酸双氧水三种体系分别对土壤氢氟酸双氧水三种体系分别对土壤 标准样品进行微波消解标准样品进行微波消解测定项目：测定不同消解液中测定项目：测定不同消解液中8 8种金属元素含量种金属元素含量4.3 4.3 赶酸温度对测定重金属元素的影响赶酸温度对测定重金属元素的影响样样 品：国家土壤标准样品品：国家土壤标准样品GSS07403GSS07403试验方法：土壤标准样品微波消解后，分别在试验方法：土壤标准样品微波消解后，分别在140140、 150150、170170、 18

8、0180的多孔电板赶酸。的多孔电板赶酸。测定项目：不同赶酸温度下，消解液中测定项目：不同赶酸温度下，消解液中8 8种金属元素含量种金属元素含量4.4 4.4 准确度及精密度试验准确度及精密度试验样样 品：国家土壤标准样品品：国家土壤标准样品GSS07403GSS07403和和GSS07409GSS07409试验方法：分别准确称取试验方法：分别准确称取GSS-3GSS-3和和 GSS-9GSS-9国家标准物国家标准物 质质6 6份，加份，加5ml5ml优级纯优级纯HNOHNO3 3和和2ml2ml微电子纯微电子纯HF HF （北京化学试剂研究所生产）进行微波消解（北京化学试剂研究所生产）进行微波

9、消解. .测定项目：测定消解液中测定项目：测定消解液中8 8种金属元素含量种金属元素含量4.5 4.5 微波消解法与传统方法的对比试验微波消解法与传统方法的对比试验样样 品：国家土壤标准样品品：国家土壤标准样品GSS07403GSS07403试验方法：称取试验方法：称取0.5g0.5g土壤标准样品，分别进行微波消解土壤标准样品，分别进行微波消解 和传统电板消解和传统电板消解 。消解后，冷却，转移至。消解后，冷却，转移至 50ml 50ml容量瓶中，用纯水定容。容量瓶中，用纯水定容。测定项目：测定测定项目：测定8 8种金属元素含量种金属元素含量4.6 4.6 方法检验方法检验样样 品：品：房山定

10、位试验站的一批土壤样品（房山定位试验站的一批土壤样品（0 020cm20cm）试验方法：称取试验方法：称取0.5g0.5g土壤样品，分别加入土壤样品，分别加入5mlHNO5mlHNO3 3和和 2mlHF, 2mlHF, 进行微波消解。消解后进行微波消解。消解后, ,加加1mlHClO1mlHClO3 3 置于多孔电板置于多孔电板170170赶酸至近干，将管中赶酸至近干，将管中 溶液转移至溶液转移至50ml50ml容量瓶中，用纯水定容。容量瓶中，用纯水定容。测定项目：测定测定项目：测定8 8种金属元素含量种金属元素含量消消解解用用酸酸生生产产企企业业试试剂剂纯纯度度批批 号号空白值（空白值（m

11、g/kg）CuCuZnZnNiNiCdCdPbPbCrCrHgHgAsAsHNOHNO3 3北京化工北京化工厂厂优优级级纯纯20080215200802150 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0310 0.28HNOHNO3 3+HF+HF北京化工北京化工厂厂优优级级纯纯20061017200610170.0300.0300.0500.0500.0000.0000.00020.00020.0000.0000.0090.0090.0500.05013.0813.08HNOHNO3 3+HF+HF国药集团国药集团化学试剂化学试剂有限公司有限公

12、司优优级级纯纯20070621200706210.0000.0000.0200.0200.0000.0000.00000.00000.0000.0000.0000.0000.0280.0286.896.89HNOHNO3 3+HF+HF北京化学北京化学试剂研究试剂研究所所微微电电子子纯纯70613706130.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00000.00000.0000.0000.0000.0000.0220.0220.4060.4065.1 5.1 空白试验空白试验 由表由表1 1可知，采用北京化工厂生产的优级纯可知，采用北京化工厂生产的优级纯HNOHNO3

13、3与优级纯与优级纯HFHF消解后，其消解液的消解后，其消解液的汞与砷的空白试验值很高。相比较而言，采用优级纯汞与砷的空白试验值很高。相比较而言，采用优级纯HNOHNO3 3和北京化学试剂研究所生产的和北京化学试剂研究所生产的微电子纯微电子纯HFHF，各金属元素的空白值较低，故用此混合酸消解土壤样品较好。，各金属元素的空白值较低，故用此混合酸消解土壤样品较好。表表1 消解酸的空白试验结果消解酸的空白试验结果消解方法消解方法酸体系（酸体系（ml）质控样品质控样品消解液颜色消解液颜色残渣颜色残渣颜色溶解评价溶解评价1 1HNOHNO3 3(8)(8)GSS 07409GSS 07409棕黄棕黄灰黑灰

14、黑不完全不完全GSS 07403GSS 07403棕黄棕黄灰黑灰黑不完全不完全2 2HNOHNO3 3(8)HF(2)(8)HF(2)GSS 07409GSS 07409淡黄淡黄灰白灰白完全完全GSS 07403GSS 07403淡黄淡黄灰白灰白完全完全3 3HNOHNO3 3(6)HF(2)(6)HF(2)GSS 07409GSS 07409淡黄淡黄灰白灰白完全完全GSS 07403GSS 07403淡黄淡黄灰白灰白完全完全4 4HNOHNO3 3(5)HF(2)(5)HF(2)GSS 07409GSS 07409淡黄淡黄灰白灰白完全完全GSS 07403GSS 07403淡黄淡黄灰白灰白完

15、全完全5 5HNOHNO3 3(5)HF(1)(5)HF(1)GSS 07409GSS 07409棕黄棕黄灰黑灰黑不完全不完全GSS 07403GSS 07403棕黄棕黄灰黑灰黑不完全不完全6 6HNOHNO3 3(5)HF(2)H(5)HF(2)H2 2O O2 2(1)(1)GSS 07409GSS 07409淡黄淡黄灰白灰白完全完全GSS 07403GSS 07403淡黄淡黄灰白灰白完全完全7 7HNOHNO3 3(5)HF(1)H(5)HF(1)H2 2O O2 2(2)(2)GSS 07409GSS 07409棕黄棕黄灰黑灰黑不完全不完全GSS 07403GSS 07403棕黄棕黄灰

16、黑灰黑不完全不完全5.2 微波消解液及用量的选择微波消解液及用量的选择表表2 2 消解结果评价消解结果评价消解方法消解方法标准样品标准样品CuCuZnZnNiNiCrCrCdCdPbPbAsAsHgHg1 1GSS-9GSS-92.12.10.512.612.60.73.83.81.811.311.31.20.0190.0190.00025.15.12.70.90.90.090.0050.0050.002GSS-3GSS-35.75.70.710.510.50.94 40.310.910.920.0230.0230.000912.212.21.12.72.70.30.0110.0110.009

17、2 2GSS-9GSS-95.95.90.533.933.91.19.89.80.929.829.81.80.0580.0580.00016.816.81.22.712.710.10.0130.0130.003GSS-3GSS-310.110.10.728.728.70.514.314.30.030.930.90.30.0590.0590.01023.923.90.94.94.90.30.0590.0590.0093 3GSS-9GSS-96.16.10.536.336.32.19.79.70.930.230.20.30.0580.0580.00516.816.80.62.712.710.12

18、0.0160.0160.001GSS-3GSS-39.79.71.129.829.8212.712.70.930.730.71.10.0610.0610.00325.125.12.14.54.50.60.0580.0580.0094 4GSS-9GSS-96.36.30.237.637.60.610.510.50.430.130.10.90.0580.0580.00317.617.60.92.692.690.040.0150.0150.002GSS-3GSS-39.99.90.428.728.70.314.314.30.031.431.40.60.0590.0590.000824.524.51

19、.14.354.350.120.0600.0600.0035 5GSS-9GSS-92.72.70.221.421.40.55.85.80.616.216.20.60.0230.0230.00510.110.11.22.12.10.030.0080.0080.001GSS-3GSS-37.87.80.517.117.10.97.17.10.918.918.920.0390.0390.00319190.93.33.30.060.0440.0440.0066 6GSS-9GSS-95.75.71.134.234.21.19.79.70.330.330.31.10.0590.0590.00016.4

20、16.41.42.62.60.090.0180.0180.005GSS-3GSS-310.210.20.927.827.80.913.713.70.331.231.20.70.0580.0580.00323.923.90.64.34.30.30.0580.0580.0077 7GSS-9GSS-93.13.10.0925.725.70.77.77.70.0722.322.30.50.0410.0410.00613.213.20.42.52.50.0070.0110.0110.003GSS-3GSS-38.78.70.422.322.31.09.39.30.0927.527.50.30.0380

21、.0380.720201.73.93.90.0090.0510.0510.002推荐值推荐值GSS-9GSS-94.94.91.334.234.23.29.39.31.026.426.42.10.0680.0680.02316.316.32.42.92.90.20.0150.0150.006GSS-3GSS-311.411.41.63131412122323260.0590.0590.0009262644.44.40.90.0600.0600.006表表3 3 不同消解方法对不同消解方法对GSS-3GSS-3、 GSS-9 GSS-9标准样品的测定结果标准样品的测定结果 （MGMG/K/KG

22、G） 利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步筛选出以利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步筛选出以方法方法4 4： HNOHNO3 3（5 5）-HF-HF（2 2） 是最为理想的土样消解方法。因为此方法耗不仅酸量少，消解完全，且所检测的是最为理想的土样消解方法。因为此方法耗不仅酸量少，消解完全，且所检测的8 8种元素种元素均在标示值范围均在标示值范围 以内。以内。温度温度CuCuZnZnNiNiCrCrCdCdPbPbAsAsHgHg1401409.979.9729.829.813.113.125.125.10.0610.06123.923.94.5564.5560.0610.061

23、10.3210.3227.927.913.513.525.425.40.0610.06123.423.44.7654.7650.0590.05910.0910.0929.129.113.113.128.928.90.0580.05825.125.14.8044.8040.0610.06115015010.5410.5430.730.712.912.931310.0570.05724.924.94.5824.5820.0630.06310.5510.5531.231.213.413.431310.0580.05825.325.34.5774.5770.0590.05910.5410.5429.4

24、29.413.713.731310.0570.05725.125.14.5974.5970.0540.05417017010.0710.0732.832.814.314.332.132.10.0580.05825.125.14.6324.6320.0590.05910.6210.6230.030.014.314.332.232.20.0590.05925.425.44.6914.6910.0610.06110.3010.3031.431.414.314.332.732.70.0590.05923.923.94.7224.7220.0610.061180180 9.87. 9.87.29.829

25、.812.212.228.928.90.0570.05722.922.93.1483.1480.0290.0299.699.6930.130.112.112.128.928.90.0510.05123.423.43.1783.1780.0290.02910.1410.1430.130.111.611.627.627.60.0510.05125.625.63.1983.1980.0310.031推荐值推荐值11.411.41.63131412122323260.0590.0590.0009262644.44.40.90.0600.0600.0065.3 5.3 赶酸温度对测定金属元素的影响赶酸温

26、度对测定金属元素的影响 表表4 4 不同温度对不同温度对GSS-3GSS-3标准样品测定结果的影响标准样品测定结果的影响 （mg/kgmg/kg） 从表从表4 4试验结果可以看出：赶酸温度从试验结果可以看出：赶酸温度从140 140 170170 ，各元素的测定值均在，各元素的测定值均在标示值范围内，当温度升为标示值范围内，当温度升为180180 时，时，Hg的测定值低于标示值的一半，因的测定值低于标示值的一半，因此，此，最佳的赶酸温度为最佳的赶酸温度为170170 。元元素素GSS-3GSS-3GSS-9GSS-9测定值测定值平均值平均值推荐值推荐值测定值测定值 平均值平均值 推荐值推荐值A

27、sAs4.4314.431，4.348，4.034 4.452，4.417，4.4104.3484.3480.1584.44.40.92.679,2.715,2.608,2.679,2.715,2.608, 2.679,2.709,2.731 2.679,2.709,2.7312.692.690.042.92.90.2HgHg0.0590.059，0.055，0.059，0.063，0.064，0.0610.0600.0600.0030.0600.0600.0060.014,0.012,0.015,0.014,0.012,0.015,0.016,0.017,0.0180.016,0.017,0

28、.0180.0150.0150.0020.0150.0150.006ZnZn28.228.2，28.9，28.528.528.5，29.1，28.728.6528.650.32131314 37.61,36.73,38.05, 37.61,36.73,38.05,37.17,38.50,37.6137.17,38.50,37.6137.6137.610.6334.234.23.2CuCu10.07,10.3,9.35,10.07,10.3,9.35,9.70,10.31,9.859.70,10.31,9.859.939.930.37311.411.41.66.13,6.44, 6.44, 6.

29、13,6.44, 6.44, 6.44, 6.44, 6.44,6.44, 6.44, 6.44,6.346.340.164.94.91.3NiNi 14.3 14.3，14.3，14.3，14.3，14.3，14.314.314.30.001212210.63,10.63,11.02,10.63,10.63,11.02,10.24,9.84,10.6310.24,9.84,10.6310.5010.500.419.39.31.0PbPb 25.1 25.1，25.4，23.2，23.4，24.8，25.224.5224.521.142626417.5,16.5,18.9,17.5,16.5,

30、18.9,18.3,17.2,17.118.3,17.2,17.117.5817.580.8716.316.32.4CdCd 0.059 0.059，0.060，0.0590.060,0.060,0.0580.060,0.060,0.0580.0590.0590.00080.0590.0590.00090.059,0.053,0.055,0.059,0.053,0.055,0.060,0.061,0.0610.060,0.061,0.0610.0580.0580.0030.0680.0680.023Cr Cr 31 31，31，31，31， 31 31，32.2，32.231.4031.400

31、.6203232630.89,31.16,30.76,30.89,31.16,30.76,29.45,29.55,29.1529.45,29.55,29.1530.1630.160.8726.426.42.15.4 5.4 准确度与精密度试验准确度与精密度试验 表表5 5 标准物质的测定结果标准物质的测定结果 （mg/Kgmg/Kg） 研究结果表明，本法（研究结果表明，本法（0.5g 1700.5g 170 ）的测定值均在标样的不确定度范围）的测定值均在标样的不确定度范围内，且批间相对标准偏差（内，且批间相对标准偏差（RSDRSD）均小于）均小于7 7。5.5 5.5 微波消解法与传统消解法的

32、对比微波消解法与传统消解法的对比p利用电热板，通过大量的土样消解实验，初步筛利用电热板，通过大量的土样消解实验，初步筛选出适合于土样消解的用酸组合，以选出适合于土样消解的用酸组合，以 HCl-HNOHCl-HNO3 3- -HClOHClO4 4-HF-HF为宜。为宜。p利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步利用微波消解，通过大量的土样消解实验，初步筛选出以筛选出以HNOHNO3 3-HF -HF 为宜。为宜。元元素素微波消解微波消解传统消解（熔融法）传统消解（熔融法）GSS-07403GSS-07403测定值测定值平均值平均值测定值测定值 平均值平均值 推荐值推荐值AsAs4.45,4.

33、42,4.414.45,4.42,4.414.434.430.024.38,4.51,4.474.38,4.51,4.474.454.450.074.44.40.9HgHg0.059,0.055,0.0590.059,0.055,0.0590.0580.0580.0020.063,0.064,0.0610.063,0.064,0.0610.0620.0620.0020.0600.0600.006ZnZn28.328.3，28.7，28.428.4728.470.21 27.8 27.8，27.2，27.127.3727.370.3831314CuCu12.7,12.7,12.312.7,12.

34、7,12.312.5712.570.2311.4,11.4,11.411.4,11.4,11.411.411.40.0011.411.41.6NiNi 14.3,14.3,14.3 14.3,14.3,14.314.314.30.0015.1,15.1,15.115.1,15.1,15.115.115.10.0012122PbPb 25.1,25.4,25.2 25.1,25.4,25.225.225.20.1527.1,25.2,25.227.1,25.2,25.225.825.81.1026264CdCd 0.059 0.059，0.060，0.0590.0590.0590.00060.059,0.053,0.0550.059,0.053,0.0550.0560.0560.0030.0590.0590.0009CrCr 31.2,31.6,31.2 31.2,31.6,31.231.3331.330.2330.9,31.6,30.830.9,31.6,30.831.131.10.4332326表表6 6 微波法与传统法测定微波法与传统法测定GSS-3G