加热板、全自动消解仪两种消解土壤及底泥的方法
2018年7月土地标准又颁发了，《农用地标准》、《建设用地标准》证明了，我国对土地利用越来越重视，当前比较严重的是土壤重金属，重金属富集起来对环境、人类都造成巨大的影响。文中使用陶瓷加热板与全自动消解仪作用前处理的消解设备研究几种酸消解体系对土壤和底泥（水沉积物）样品消解的效果，对土壤和底泥金属元素分析为实验室选用不同的消解设备作参考。
实验操作分部
1、仪器和试剂
仪器：全自动消解仪、实验加热板、原子吸收光谱仪、ICP-MS。
试剂：默克硝酸(优级纯)，过氧化氢(30%)、氢氟酸、高氯酸(优级纯)。
土壤国家标准物质：GBW07402(GS5-2)、GBW07405(GS5-5)、GBW07406(GSS-6)，水系沉积物国家标准物质GBW07312(GSD-12)和GBW07318(GSD-14)。
2、样品采集
按照土壤采样技术规范的要求，土壤和底泥样品取自于某河段及河段附近农田土，样品在室温下风干，去除植物残体、石子等杂物，硏磨混匀后过100目尼龙筛，分装至聚乙烯小瓶于干燥器中保存。混合、粉碎、硏磨等处理过程均使用非金属工具。底泥样品使用冲击式柱状底泥采样器采集，采样方法及样品制备参照国家环境保护总局组织编写的《水和废水监测分析方法》(第四版增补版)。
3、样品前处理
3.1 硝酸-高氯酸-氢氟酸体系
采用硝酸-高氯酸-氢氟酸体系对样品进行全分解，准确称量样品0.2g(精确到0.0001g)加入到聚四氟乙烯坩埚/聚四氟乙烯消解管中，每个样品加5mL硝酸浸泡过夜，使土壤初步分解，每批样品同时做空白和平行样。消解时向试样中加入5mL硝酸、5mL氢氟酸和3mL高氯酸，加盖后放置于通风橱内加热，温度调节至180℃，约1h左右开盖除硅，期间经常摇动坩埚。当加热至有浓厚白烟生成时加盖，使黑色有机碳化物分解，待黑色有机物消失后，开盖继续赶酸，待不再有白烟生成，样品呈粘稠状，停止加热，冷却后定容至25mL，静置24h待测。
3.2土壤样品酸浸提
(1)硝酸-双氧水体系消解
准确称量样品0.5g(精确到0.0001g)于消解管中，方法根据EPA3050B标准进行优化，加入10mL硝酸，加盖加热到90℃后保持1h，冷却后加入3mL双氧水，加热到90℃后保持lh，升温到95℃开盖赶酸，至管内溶液约为2mL停止加热，样品冷却后用中速滤纸过滤，定容至25mL，静置24h待测。
(2)王水体系消解
准确称量样品0.5g(精确到0.0001g)于消解管中，每个管里加入10mL王水(2.5mL硝酸+7.5m盐酸)，加热到110℃保持近沸状态1h，然后开盖赶酸至管内溶液约为2mL停止加热，样品冷却 后用中速滤纸过滤，定容至25mL，静置24h待测。
4、结果与讨论
4.1 硝酸-高氯酸-氢氟酸体系消解
采用硝酸-高氯酸-氢氟酸体系，加热板和全自动石墨消解仪两种方式处理样品，原子吸收和ICP-MS测定消解后的土壤和底泥中Cr、Cu、Pb、Zn4种重金属元素，测定结果见表（加热板、全自动消解土壤后测定结果）。
加热板、全自动消解土壤后测定结果
由表中数据可以看出，土壤和底泥国家标准物质的测定值均在标准参考范围之内，且两种方法测定实际样品结果也基本一致，说明硝酸-高氯酸-氢氟酸体系可以使土壤和底泥样品全分解，方法稳定，可以用于实际样品的测定。全自动石墨消解仪与加陶瓷热板相比受热均匀、操作更加简便，可自动加酸、振荡、摇匀、加热、赶酸和定容，不仅减少了操作步骤，同时也保证了实验人员的安全。
4.2 硝酸-双氧水和王水测定
釆用硝酸-双氧水和王水消解土壤和底泥样品，由于没有加氢氟酸飞硅的步骤，因此消解液中留有残渣，用中性滤纸过滤后定容，因此滤纸空白值的大小直接影响方法检岀限和测定结果。本研究对两种体系均进行了空白值实验，表（两种酸体系样品空白值测定结果）中的结果表明该前处理体系试剂空白低，可以适用于浸提。
两种酸体系样品空白值测定结果
两种酸体系消解土壤和底泥测定结果
溶液用ICP-MS进行测定，两种酸体系浸提的结果见表（两种酸体系消解土壤和底泥测定结果），其中土壤和底泥实际样品的参考值为土壤全量分析的测定值。从表5的数据可以看到，硝酸-双氧水体系4种元素平均浸提率在45.2%-65.6%之间，王水体系平均浸提率在60.6%—87.7%之间，王水的浸提率优于硝酸-双氧水体系，王水体系4种元素的平均浸提效率均为硝酸-双氧水的1.3倍，且Cu浸提效率最高，Zn和Pb其次，Cr较低。由于标准样品成分不同，浸提效率有所不同，本研究结果也可为不同类型土壤和底泥中元素含量相关硏究提供参考。
5、结论
（1）硝酸-高氯酸-氢氟酸体系可以使样品达到完全分解的目的，采用加热板消解土壤样品耗时较长，一次处理量局限于加热台面的大小，手动操作比较慢，但是效果都满足于实验。
（2）全自动石墨消解仪一次可处理72个样品，根据消解情况随时调整升温程序，石墨体包裹式加热受热均匀，程序设定好，消解仪自动加酸、自动振荡、自动加热、自动赶酸、自动定容，大大解放人员劳动力并保证实验人员的安全。高精度传感器与蠕动泵传输功能，实验定容与添加试剂精度高，避免人员手动的误差。
（3）王水和硝酸-双氧水是两种非全量消解的酸体系，二者浸提土壤和底泥的效率不同，王水浸提效率较高，是硝酸-双氧水浸提率的1.3倍。
（4）两款样品前处理设备都适用于实验室研究用，主要根据自身实验的要求进行采购，陶瓷加热板价格便宜，操作简单。全自动消解仪自动化流程解放人力，价格成本比较高，适用实验室大批量的消解要求。
