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土壤重金属检测经验分享(消解篇)


工业污染导致了严重的土壤重金属污染,土壤污染具有隐蔽性、长期性和不易修复等特点,威胁我们的食品安全。

国家及时颁布了“土十条”,还即将颁布《土壤污染防治法》,土壤重金属的监测任务将越来越繁重。土壤是世界上组成最复杂的混合物,样品基体干扰大,测定难度高于大多数样品。

检测手段多样,参与单位众多,如何保证数据准确可靠?

除了做好消解和上机,分析过程的质控措施也是至关重要的,以后可专题来聊聊。好了,理论大家懂,细节定成败。本文主要跟大家分享一下我们工作的一些经验和体会。

1
检测方法的选择原则

检测方法的选择原则:国标优先、满意客户。首先选用国家标准,其次选用行业或地方标准。     

若无国内标准则参照国际标准(ISO)或欧美标准,并结合自己的实际条件选择符合标准的方法,并做方法确认,这是对认证实验室的要求。

如果客户有特殊要求的,则按客户要求做,但报告上必须注明检测方法,不允许跟认证项目一起出报告。


土壤样品的消解至关重要,消解得好,检测就成功了一半,在这里首先跟大家分享一些消解经验

样品处理的主要污染源: 

1)水:即使最纯的去离子水,仍含有10-7%~10-9 %的杂质。

2)空气:普通实验室的空气中含有Fe、Cu、Ca、Mg、Si 等元素,空气污染很难校正的,只有注意保持室内清洁,尽量少开窗,靠换气系统保持空气新鲜。

3)容器:容器污染程度视质料等情况而异,且随温度升高而增大,注意洗涤要彻底。

4)试剂:试剂含有一定数量的杂质,宜GR级的试剂,ICP-MS最好用进口试剂。

5)清洁卫生:室内卫生、工作服、实验员的手。


最常用的消解方法—酸溶法:

1)用酸体系:(盐酸)硝酸高氯酸(双氧水)氢氟酸

2)称样量的确定原则:令待测液浓度的信号响应值处于仪器最适宜的量程范围内,尽量在标线中间段,很大程度靠经验确定。

3)常用称样量:0.10 - 0.50g

4)消解试剂要求:      

AAS、ICP:国产GR级。

ICP-MS:一般要进口的,国产GR级的常有数十个ppb以上的Pb等本底,用国产的酸一般要纯化。

5)无机酸等试剂对ICPMS的干扰顺序:

H2O2

2
土壤消解设备的选择

通风柜的选择:选择双维通风柜,观察方便、消解安全、排气效果佳。


普通电热板的缺陷:

1)能耗高(电老虎);

2)板面温度不均匀:消解杯(坩埚)受热不均匀,需不断交换位置,实验员工作量大;

3)一般无温度指示,即使有,控温结果也严重偏离实际温度;

4)抗腐蚀能力差,一年坏一个。


石墨消解器的优点:

1)污染少,准确度高;

2)称样量可较大,检测结果代表性强;

3)程序控温,控温精确操作简单,省时省力效率高;

4)分体设计,耐腐蚀,寿命长;

5)安全性好;

6)经济适用,一机多用,既可作消解炉,也可与微波消解仪配套作赶酸器。

LF36.jpg

LF36智能石墨消解仪


微波消解炉的优点:消解均匀、彻底、效率高。

微波消解的缺点:需要配赶酸器赶酸。


消解杯的握持工具:

徒 手 握 持

徒手(戴手套)握持杯的弊端:

* 操作不便,笨拙!谨防HF伤害!HF渗透性极强,如果你感觉到痛,就已迟了,已渗入皮肤了,再不及时处理就伤骨头了!硝酸和高氯酸都仅伤表皮。

* 消解杯排得密集时,消解杯难于抓取出来;

* 酸珠穿透烧焦手套,容易伤到手,谨防HF伤害;

* 消解杯温度高易烫死表皮细胞(3天后掉皮吸液漏气);

* 烧焦的手套碎屑,容易污染样品。

传统坩埚钳夹取

      专用工具Z型持物钳夹取


3
土壤重金属消解要求

土壤重金属测定通常是液体进样,土壤须转化为溶液才能测定,消解要求是:

试剂及反应产物对后续测定无干扰;

试样分解完全;

防止分解过程中沾污;

防止待测组分的损失 。

剖析国标土壤重金属测定消解方法过程:

1)称取0.2~0.5g试样于50mL聚四氟乙烯坩埚中,用水润湿后加入10mL盐酸,浸泡过夜;

2)于通风橱内的电热板上低温加热,使样品初步分解,待蒸发至约剩3mL时,取下稍冷;

3)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1 h左右;

4)开盖电热板温度控制在150 ℃,继续加热除硅,为了达到良好的飞硅效果,应常摇动坩埚;

5)当加热至冒浓厚高氯酸白烟时,加盖,使黑色有机碳化物分解;

6)待坩埚壁上的黑色有机物消失后,开盖,驱赶白烟并蒸至内容物呈黏稠状;

7)视消解情况可再补加3mL硝酸、3mL氢氟酸、1mL高氯酸,重复以上消解过程。


驱赶氢氟酸和高氯酸问题:

1)残留HF腐蚀玻璃,导致玻璃容器腐蚀得模糊不清,也腐蚀雾化器和矩管;

2)消解杯壁所挂酸珠主要是高氯酸,宜冲洗下去,加热驱除;

3)高氯酸一方面干扰测定,一方面严重损蚀石墨管。


土壤Cr消解要注意的问题:

1)严格控制温度<150℃,温度过高,Cr会与高氯酸形成易挥发的氯化铬酰而损失。(不用盐酸的原因之一)

2)标准方法所提供微波消解程序,只供参考。实际应用中,必须根据不同品牌做摸索试验;

3)土壤消解后Cr全部氧化成Cr2O72-,因此我们配置标准曲线最好使用同形态的铬,否则结果会偏离。


污泥消解经验:污泥消解时,有时会有残留顽固的黑色颗粒(实为高分子物质),重复加酸消解也不见效果,对测定结果没显著影响。


国标消解法的缺陷:

1)水湿润样品的作用不大;

2)盐酸浸泡对消解作用也不大;

南方春季空气潮湿盐酸浸泡有严重的副作用。浸泡过夜后,消解杯的吸潮和盐酸对电热板腐蚀情况如图。

3)残留的HClO4过多,过滤时可能溶穿滤纸,并严重干扰测定,对石墨管的损蚀很严重;

4)赶酸是否干净的判断不好把握。

判断方法:消解液蒸至白烟冒尽,内容物呈粘稠状。

这步操作有很大的的主观随意性。实际上就算煮到溶液已干,白烟也还在冒。如果以呈粘稠状来判断,也需要丰富的经验才能把握得好。

残留酸的多少难于把握一致,导致最后待测液酸度不一致,影响结果的稳定性。


国标方法与EPA方法的差异:

美国EPA方法不用HF,因此从本质上来说是有效成分的浸提,而不是全量消解。  美国EPA方法更符合污染重金属的实际毒性。

我国标准方法里用了HF,可以彻定破坏硅酸盐,分解矿物质,把所有成分释放到溶液中。不加HF会导致结果偏低。

我国标准方法缺点:把即使1万年也不会产生毒害的重金属都释放出来了。既然标准已制定,我们就要严格地执行,大家的测定数据才有可比性。


土壤(污泥)消化原则:

1)彻底分解硅酸盐和矿物质,并将硅飞干净;

2)彻底分解有机质;

3)驱赶多余的酸,特别是高氯酸。


公用消解液提高检测效率

土壤消解完成后,用0.5%的硝酸定容,消解液可测定多元素,大大提高工作效率。Cu,Zn, Ni, Cr, Pb, Cd,Ca, Mg, Fe, Mn, V, Tl, Ag, Co都可公用消解液。



土壤重金属检测经验分享(消解篇)
工业污染导致了严重的土壤重金属污染,土壤污染具有隐蔽性、长期性和不易修复等特点,威胁我们的食品安全。 国家及时颁布了“土十条”,还即将颁布《土壤污染防治法》,土壤重金属的监测任务将越来越繁重。土壤是世界上组成最复杂的混合物,样品基体干扰大,测定难度高于大多数样品。 检测手段多样,参与单位众多,如何保证数据准确可靠?
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