本文参考业内常用的土壤元素分析前处理方法并结合实际情况，简单介绍土壤元素特征、土壤定量分析的实验室流程、土壤消解方法的分类、土壤全消解多元素分析、土壤中重金属元素的可提取态和形态分级及土壤元素分析实验室方案。
土壤元素特征分类
超痕量元素：Cd、Ag、Ti、In、Te
易挥发元素：Hg、As、Se、Sb、B
常测元素：Be、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn、Mn
难溶元素：Zn、Hi、Nb、Ta、W
氟化物沉淀：Li、Mg、Al、Ca、REES
土壤定量分析实验室流程介绍
1.分析方法选择思路
样品类型（土壤、水、植物）——分析项目（全量，有效态；元素类型）——分析仪器（ICP-OES、ICP-MS、AAS、AFS、手工分析）——分析方法（国标、行标、文献方法）
2.土壤定量分析实验室流程
取样、干燥、消解、去除干扰、测定、计算
整个分析过程中纸质记录要尽量详细，记录要有日期、分析对象、溶剂配制、详细过程、简要分析步骤及发生现象等。
土壤消解方法分类
湿法消解体系
在酸作用下，在一定温度和压力，通过化学反应使样品分解，将待测元素转化成离子状态存在于待测液中以供测试。
常用溶剂
酸性溶剂：有易挥发酸（HCL、HNO3、HF）和难挥发酸（H2SO4、HClO4、H3PO4）
其他溶剂：双氧水（H2O2）
混合溶剂：混合酸、酸+氧化剂、酸+还原剂
酸性溶剂介绍
硝酸：是强酸也是强氧化剂，几乎所有硝酸盐均可溶。常用于溶解惰性金属（Cu、Ag及合金），特别是变价元素硫、硒、砷及铁、钼、钒等矿物；Au、Pt、Nb、Ta、Zr等不溶解，Te、Al、Cr因表面钝化不能进一步溶解。
盐酸：强酸，有弱还原性和络合性，能溶解氧化还原电位比氢更负的金属如：Fe、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga等金属，适合复溶提取；一些易挥发金属氯化物（As、Sb、Sn、Se、Te、Ge、Hg）潜在挥发损失。
氢氟酸：易挥发弱酸，是唯一能分解以硅为基质的样品的无机酸，破坏土壤晶格；与碱土金属及稀土元素易生产氟化物沉淀，因此需要赶酸。
高氯酸：已知酸中最强酸，热的浓高氯酸是强氧化剂和脱水剂，它将和有机化合物发生强烈（爆炸）反应；先加入硝酸氧化破坏有机物和还原性强的无机物，再加入高氯酸，反应过分剧烈，易发生爆炸；沸点高，经常使用高氯酸驱赶盐酸、硝酸和氢氟酸；用原子吸收测时，需要赶尽高氯酸。
硫酸：难挥发性强酸，做一些难溶元素时可加硫酸；沸点高，不易挥发损失，可去除氢氟酸。
磷酸：强酸，沸点高，一般与其他酸混合使用。
其他溶剂
双氧水：强氧化剂，在酸消解中起到催化作用。
混合试剂的介绍
混合酸：王水、HF+HNO3+HClO4、H2SO4+H3PO4、HNO3+HCl+HClO4+HF
酸+氧化剂：HCl+H2O2、H2SO4+HClO4
酸+还原剂：HCl+SnCl2(较少使用）
湿法消解方式
常压消解法
一般将玻璃器皿或聚四氟乙烯坩埚置于电热板上加热，在一定的条件下消煮，分解试样，待消解液清亮后，再用酸溶解，定容待测。
高压消解法
一种在高温、高压下进行的湿法消解过程，即把样品和消解液（通常为混酸或混酸+氧化剂）置于合适的容器中，再将容器装在保护套中，在密闭情况下进行分解。
微波消解法
微波是一种频率范围在300-300000MHz的电磁波，微波能穿透绝缘体介质，直接把能量辐射到有电介质上，电介质（样品和酸）吸收微波后被加热，样品表层经搅动、破裂，不断产生新的样品表面与酸接触直至样品消解完全。
熔融法
将样品某些固体试剂混合，加热到试剂熔点以上温度，固体样与熔剂间发生多相化学反应，样品被分解为可溶于水或酸的化合物，使其易于浸提（用酸提取成氯化物或硝酸盐）。
土壤全消解多元素分析
电热板消解法
前处理：称取0.05g样品到50mL聚四氟乙烯坩埚中，以少量水润湿样品后加入7-8mL盐酸，低温加热1h，使样品初步分解，待蒸发至3-4mL，稍冷后加入3mL硝酸、6mL氢氟酸、0.5mL高氯酸，加盖，于电热板上中温加热约1h，再升温20-30℃加热约1h；开盖继续加热除硅，驱赶白烟并蒸发至粘稠状，（视消解情况，可补加少量高氯酸，以减少AlF3等难溶氟化物生成），取下坩埚稍冷。加入2mL王水（20%）复溶提取，温热溶解可溶性残渣，冷却后全量转移至25mL比色管中，用纯水定容至标线，摇匀待测。
现行标准：GB/T17141-1997土壤中铅、镉的测定；GB/T17138-1997土壤中铜、锌的测定；HJ491-2019土壤和沉积物铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度计。
TP300智能石墨电热板
微波消解法
前处理：称取0.1000g于微波消解罐中，加入4mL硝酸、1mL盐酸和1.5mL氢氟酸浸泡过夜，第二日置于微波消解仪中，微波消解程序分为两个阶段（快速升温和恒温阶段）。具体条件为：消解微波功率为1600W，由室温升至120摄氏度，升温速率约为20℃/min，120℃进一步升温至180℃恒温温度的升温速率约为10℃/min,达到恒温温度后，保持20min，消解结束后降温，取出消解罐；将消解罐放置在电热板上加热（130℃）赶酸，样品蒸发至近干（0.5mL左右），冷却至室温，用2%硝酸将样品转移定容至50mL比色管中待测。
现行标准：HJ832-2017土壤和沉积物 金属元素总量的消解 微波消解法
快速高通量石墨消解法
前处理：称取0.1000g样品到聚四氟乙烯消化管中，沿壁加入1mL超纯水（将附着在壁上的样品冲下）；第一次加酸：4mL氢氟酸-高氯酸混合酸（体积比为4：1）和3mL硝酸，可静置过夜；设定三阶升温程序：先升温至120℃加热0.5h（包含升温时间），敞口赶酸至体积小于0.5mL，稍冷5min；第二次加酸：2mL氢氟酸-高氯酸混合液（体积比为4:1）和3mL硝酸，于160℃加热完全蒸干，稍冷5min，加入2mL盐酸（2mol/L）复溶提取，并用超纯水定容至50mL，混匀后倒入聚丙烯比色管中待测。
LF36智能石墨消解仪
影响土壤湿法消解效率的因素
称样量：若上机ICP-MS测定，建议称样量不超过0.1g，最终稀释倍数500-1000倍；样品在具备代表性前提下，称样量越少，溶样效果越好，当称样量超过0.1g,不仅氢氟酸和强氧化性酸加入量相应增加，消解时间变长，而且分解体系变复杂，过程控制变困难。
消解温度：赶硅时温度不宜过高（超过170℃），酸挥发太快，容易造成一些元素未完全溶解；消解温度过高易形成挥发的氯化物，造成损失。
土壤中重金属元素的可提取态和形态分级
土壤重金属元素的可提取态
可提取态也称作有效态、植物有效态、生物有效态等，它表明按照规定的方法及步骤由土壤中所提取的重金属的浓度。研究可提取态的目的是检验土壤中重金属的可提取态与相应土壤中所规定之生物（靶生物）体中重金属浓度的关系及其影响程度，探索通过土壤分析来进行土壤环境质量和风险评估的可能性。大部分提取剂对于同一类型土壤来说，其提取的土壤重金属浓度与生长在该土壤的同一种植物所吸收的重金属之间，均有良好的相关性，但是对于不同类型的土壤或同一土壤在不同植物间往往无可比性。中性盐提取的土壤重金属浓度与生长于该土壤的同一种植物所吸收的重金属之间较其他提取剂表现出较好的相关性。
国标规定可提取态土壤重金属提取方法
酸性土壤中铜、锌、铅、铬、镍、锰可提取态：称取10.0g通过2mm尼龙筛的风干土放入离心管中，加50.0mL0.1mol/L盐酸，以每分钟往返振荡180次的频率在水平振荡器上振荡1.5h。静置后，用干滤纸过滤或离心得到清液。每批样品中制备两个无土空白样品。
碱性土壤中铜、锌、铅、铬、镍、锰可提取态：称取25g通过2mm尼龙筛的风干土放入离心管中加入50.0mLDTPA（二乙三胺五乙酸）浸提剂，在25℃温度下，以每分钟往返振荡180次的频率用振荡机振荡2h。过滤或离心得到清液。每批样品中制备两个无土空白样品。
土壤重金属形态
Tessier等（1979年）提出的连续提取法有一定的代表性：主要可分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态。
由于各种试剂的溶解能力不同，即使同一种形态，其提取量也只对特定的提取剂才有意义。
土壤元素分析实验室方案
元素分析项目
日常检测
元素总量的测定：酸溶法、碱熔法、水溶法、微波消解法、高压密闭消解法
游离态元素测定：王水回流提取法
有效态元素测定：缓冲溶液浸提法
涉及设备
元素总量：酸溶法（电热板/石墨消解仪)、碱熔法（马弗炉/坩埚）、水溶法（水浴锅）、微波消解法（微波消解仪）、高压密闭消解法（烘箱）
游离态：电热板/石墨消解仪、表面皿
有效态：振荡器、离心机
涉及仪器
AAS、AFS、ICP-OES、ICP-MS
方法整合优化
客服1
客服2