硝酸高氯酸消解到只剩1-2毫升时溶液仍未澄清怎么办
土壤湿法消解过程中需要注意的细节问题
严平川
1 前言
由于土壤结构的复杂性，要检测土壤的成分，特别是其中重金属元素的含量，必须进行消解。目前常用的消解方法有湿法、干灰化法和微波消解三种。国家标准（GB/T17138~17141-1997）（下文简称国标方法）使用的方法是湿法消解，主要用于测定土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni等重金属元素的含量。下面针对国标方法采用的湿法消解土壤的过程中容易出现影响检测质量、操作安全等细节问题，提出个人的观点，希望和同行交流经验。
2 土壤成分与加酸的目的
土壤一般由无机物（已经风化成沙、淤泥、黏土的小颗粒岩石）、有机物（分解的植物、动物遗体和肥料统称为腐殖质）、水和空气组成。用于检测的土壤样品一般只含有无机和有机成分。国标采用的消解方法就是用各种酸在高温环境下破坏复杂的土壤结构，最后制成澄清、透明、适于仪器检测的水溶液。首先加“王水”（盐酸和硝酸按照3:1的比例配制）和氢氟酸破坏土壤的晶格结构，使嵌在其中的重金属元素析出。氢氟酸的作用主要是破坏氧化硅的晶格结构，发生化学反应：SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2 H2O(l)，反应生成的SiF4有毒，具有腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。然后加高氯酸，破坏土壤中的有机质成分，使原本富集于动植物体内后形成的土壤腐殖质中的重金属元素析出。
3 加酸的时间控制
国标方法中提到“用水湿润后加入10ml盐酸，于通风橱内的电热板上低温加热，使样品初步分解，当蒸发至约剩3ml时，取下稍冷，然后加入5ml硝酸、5ml氢氟酸、3ml高氯酸，加盖后于电热板上中温加热1h左右，然后开盖，继续加热除硅。用水冲洗坩埚盖和内壁，并加入1ml硝酸溶液温热溶解残渣。将溶液转移至25ml容量瓶中，冷却后定容，摇匀备测。”
有的技术文献提到用“王水”消解，即先用盐酸和硝酸按照比例配制“王水”，然后一次性加入；或者先加入盐酸，紧接着按照比例加入硝酸。笔者认为后一方法加酸时间控制消解效果更好。
国标方法中加入硝酸后，紧接着加入氢氟酸和高氯酸，笔者认为不妥。首先，三酸相继加入会发生反应：HNO3+HClO4---->NO2+（硝基正离子）+H2O+ClO4-，硝酸在高氯酸中得到质子而显示碱性，会降低硝酸消解的作用。其次，高氯酸与硝酸中含有的低价态氮氧化物反应，降低了高氯酸的消解效果。在实验中，我们经常会因为硝酸驱赶不尽而加入高氯酸，生成大量的棕黄色烟雾，即NO2气体。所以，加入高氯酸的最佳时间应该是在硝酸加入后消解约10~20分钟后，硝酸烟雾挥发殆尽。
最后加入硝酸溶液进行温热，目的是溶解土壤消解后生成的大量无机盐结晶物。笔者认为加热时间应该更长些，让溶液煮沸，使其中的硝酸挥发掉，然后定容。
4 加酸量的控制
国标方法中提到，称取土样于聚四氟乙烯坩埚中，用水湿润。用水均匀湿润的目的是把坩埚壁上的土壤洗到坩埚底部，既避免加硝酸时将土壤“冲起”，又防止加酸后没有均匀湿润的样品在加热不均时发生“爆沸”。在保证将土壤全部湿润的前提下，加水量越少越好，水加多了相当于把酸稀释了，不能保证消解效果，还会延长消解时间。
