土壤、沉积物金属元素全量的酸消解 微波消解法
土壤、沉积物 金属元素全量的酸消解 微波消解法
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适用范围
本标准规定了用微波酸消解法提取土壤、沉积物中金属元素。
本方法适用于从土壤、沉积物中铜、铅、锌、镉、镍、铬、砷、汞、硒、钴、钒、锑共
12种金属元素的提取。
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规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注明日期的引用文件，其有效版本适
用于本标准。
GB 7172 土壤水分测定法
GB/T 17138 土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法
GB/T 17139 土壤质量 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法
GB/T 17141 土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法
GB 17378.5 海洋监测规范 第5部分：沉积物分析
GB/T 22105.1 土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法
HJ/T 166 土壤环境监测技术规范
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方法原理
当微波穿过溶液时，能量的传递由溶剂偶极子在交替振荡电场中的再取向以及溶质离子
的迁移来完成，即由偶极子旋转和离子传导两种机理所决定。在场的取向作用下产生的热运
动加剧了溶剂结构的无序化，形成了“体加热”
，在较短的时间内完成样品的消解，将固体样
品中的重金属元素释放到溶液中。
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试剂和材料
除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的优级纯化学试剂，实验用水为新制备的去
离子水或蒸馏水（不含有机物）
。
4.1 硝酸，
ρ
（
HNO
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）
=1.42 g/mL
，优级纯。
4.2 盐酸，
ρ
（
HCL
）
=1.18 g/mL
，优级纯。
4.3 氢氟酸，
ρ
（
HF
）
=1.16 g/mL
，优级纯。
4.4 标准溶液 单元素标准贮备液：铜、铅、锌、镉、铬、镍、砷、汞、硒、钴、钒、锑浓度
为
1000 mg/L
或
500 mg/L
。可直接购买市售有证标准溶液，或自配。
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仪器和设备
5.1微波消解装置
采用40罐高通量的微波消解装置，能同时进行多个样品的前处理。
5.2测试干重的仪器
5.2.1烘箱
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5.2.2干燥器
5.3 研磨筛分器材：可制备< 0.1 mm的颗粒物
5.4 精密分析天平：精确至0.0001 g
5.5 氩气，钢瓶气，纯度不低于99.99%。
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样品
6.1
采集与保存
按照 HJ/T 166 和 GB 17378.3 中有关要求采集有代表性的土壤、沉积物样品，保存在事先准备的干净布口袋中，密封避光、运回实验室进行下一步处理。
6.2
试样的制备
6.2.1 风干
在干燥阴凉避光的环境中将样品放置于风干盘中，摊成2-3 cm的薄层，适时地压碎、翻动，拣出碎石、砂砾、植物残体。
6.2.2样品粗磨
将风干的样品倒在有机玻璃板上，用木锤敲打，用木棍、木棒、有机玻璃棒再次压碎，拣出杂质，混匀，并用四分法取压碎样，过孔径 0.25 mm 尼龙筛。过筛后的样品全部置无色聚乙烯薄膜上，并充分搅拌混匀，再采用四分法取其两份，一份交样品库存放，另一份作样品的细磨用。
6.3
细磨样品
用于细磨的样品再用四分法分成两份，研磨到全部过孔径 0.15 mm 筛，用于土壤或沉积物中金属元素的分析。
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样品消解
将处理好的样品装入消解罐中，在相同条件下，取样量少时，样品消解质量更好。对多数情况而言，干燥样的取样量不应多于0.500g。如果遇到含量极低的情况，可将称样量提高到1.000 g，同时消解液用量也要适当增加。
7.1 消解液选择
根据取样量和类型选取相应的消解液。
本方法推荐使用消解液：
（1#）铜、铅、锌、镉、铬、钴、钒和镍：6 ml 硝酸（4.1），2ml 盐酸（4.2），2ml 氢氟酸（4.3）混合。
（2#）汞、硒、锑和砷：2ml硝酸（4.1），6ml盐酸（4.2）混合。
7.2 仪器条件
根据仪器的推荐值，我们进行了一些调整，用控温方式来保证反应的进行。温度参数是
主要的指标，通过温度的改变，也起到了压力调节的作用，保证难溶物质能够被充分消解，
释放被保留在晶格或硅酸盐中的重金属元素。
本方法推荐消解条件见程序1与程序2：
程序1 微波消解升温程序
升温时间 7min 5min 5min
消解温度 室温-120°C 120-160°C 160-190°C
保持时间 3min 3min 25min
升温时间 7 min 10min
消解温度 室温-120°C 3min
保持时间 120-180°C 15min
注：1. 程序1适合铜、铅、锌、镉、铬、钴、钒和镍，程序2适合砷、硒锑和汞；
2. 仪器冷却时间：15 min，取出后还需放置冷却到室温才能开盖；
3. 定容体积：50 ml ；
4. 稀释倍数：10-25倍。
7.3操作步骤
对使用 1#消解液的样品，根据含量水平，称取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-盐酸-氢氟酸，根据反应剧烈程度，放置一定的时间，待反应平稳后加盖拧紧，放入消解盘中，进行微波消解程序1。程序运行完毕，取出冷却15-30分钟，使罐内压力降至常压，开盖。对于不赶酸直接进行分析的将消解液转移至 50 ml PFA 容量瓶，去离子水定容至刻度。分析前根据情况将其稀释适当倍数待测；对于要赶酸的则将消解罐中的溶液转移至聚四氟乙烯坩埚中，电热板或配套的赶酸设备110-120°C进行赶酸，待尽干时，取下冷却，去离子水定容至50 ml普通容量瓶中待测。
对使用 2#消解液的样品，根据含量水平，称取 0.1000-0.5000 g，放入消解罐中，依次加入硝酸-盐酸，根据反应剧烈程度，放置一定的时间，待反应平稳后加盖拧紧，放入消解盘中，进行微波消解。程序运行完毕，取出冷却 15-30 分钟，使罐内压力降至常压，开盖，将消解液转移至50 ml容量瓶，去离子水定容至刻度。分析前根据情况将其稀释适当倍数待测。
8质量保证和质量控制
8.1样品消解前应检查证明所有有关的容器、设备和溶剂空白没有干扰存在。
8.2系统空白检查可通过对空白样品的分析实现。
8.3如果溶剂改变，空白实验需要重新进行，且空白实验是包括前处理每一个步骤的全程序空白试验。
8.4选取多个不同类型的标准样品进行分析，保证方法准确性。
8.5 每一批样品应抽取 10%-20%的样品进行平行消解，平行样的测定结果，其相对偏差应为10%-20%。
8.6 每一批样品分析应做10%-20%的加标样测定，加标回收率控制在85%-115%之间。
9注意事项
9.1 该方法适用于土壤及沉积物样品中 14 种金属元素的消解，根据与晶体的结合程度不同，汞、硒、锑和砷采用另一套消解液及消解程序。
9.2 对于耐氢氟酸的进样装置，可以通过稀释后直接进行分析，如果是石英雾化器，则可通过加入 5ml 2%硼酸 1）在 150 度的条件下敞口加热 20 分钟中和多余氢氟酸；2）或再次放入微波炉中于 110-120 度下运行 5 分钟然后定容、稀释分析；也可以通过电热板或其他赶酸装置进行赶酸操作后再定容、稀释分析。
9.3 根据样品硅酸盐含量的不同，氢氟酸的量可以在1-5 ml之间选择。
9.4 一定要将消解后的罐子冷却至室温在开盖，不然会因为罐内压力过高，导致消解液飞溅，造成分析物损失及操作人员身体伤害。
9.5 微波酸消解的操作应在通风厨内进行，并应按规定佩戴防护器具，避免接触皮肤和衣服。
9.6 不要用铬酸洗涤相关玻璃器皿。
9.7汞、砷和硒元素在微波消解完成之后需要低温赶酸（溶液不沸腾），否则可能会影响测定。
