一种土壤检测?测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种土壤检测?测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，用于测定土壤总钠、总钾和总钙的含量，取经预处理过的土壤样品于聚四氟乙烯消解管中，向所述的消解管加入浓硝酸、氢氟酸和双氧水，然后进行微波消解；消解后冷却，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理；赶酸完毕后，用1％～3％(v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容，即得到土壤前处理后的溶液，然后测得溶液的总钠钾钙的含量。本发明增加一赶酸步骤，使得测量结果更加的精确和避免了酸度过高对实验仪器的损坏，同时土壤消解也更加的彻底，元素含量测定的精确度更高，此外相对于现有土壤前处理测定土壤总钠钾钙的方法，本发明更加的简单易行。
【专利说明】
一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境检测领域，特别涉及一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消 解前处理方法。
【背景技术】
[0002] 在土壤研究的科研行业，特别是在盐碱地改良与修复中，常常会涉及到测定土壤 总钠、总钾和总钙的含量。测定土壤总钠、总钾、总钙的关键步骤是土壤前处理方法，而该前 处理方法不同于测定土壤重金属的前处理方法，测定土壤总钠、总钾、总钙的土壤前处理方 法，其更加容易出现消解不完全，测量误差大和引入杂质等缺点，且操作过程繁琐和复杂。 目前，测定土壤总钠、总钾、总钙的土壤前处理方法主要有湿法消解和微波消解，湿法消解 消解彻底，但是存在着消解耗时耗力耗酸，程序复杂、繁琐，和各元素测定的前处理方法不 统一等问题;微波消解程序自动化控制，消解步骤简单、快，样品污染少，但是微波消解存在 着消解不彻底，而且消解后不赶酸的问题。微波消解后消解不彻底，会使检测结果偏低;微 波消解后不赶酸，会使待测液和标曲标液的酸度没法保持一致而造成检测误差，同时也会 损坏实验仪器，如使用ICP测量时，酸度过高会使谱线强度下降;使用石墨炉测量时，酸度过 高会损坏石墨管。
[0003] 如美国EPA 土壤前处理的微波消解方法:取不超过0.500g有代表性的样品放入9mL 浓硝酸和3mL氢氟酸(通常是）中消解15分钟，使用合适的实验室微波系统加热。微波消解程 序为:在大约不到5.5分钟的时间内达到180 ±5°C，并保持180±5°C9.5分钟使反应完成。之 后冷却，处理(可过滤或离心等），稀释测定。其在微波消解结束后没有赶酸步骤。
[0004] 如我国某些现行国标测定土壤总钠钾钙方法的方法，有以下几种，其消解耗时耗 力耗酸，程序复杂、繁琐，易引起较大误差或易引入其他杂质：
[0005] 测定土壤中总钾、总钠(NY/T 1254-1999)的前处理:称取0.3g(精确到O.OOOlg)通 过0.149mm筛孔的土坡样品，置于30mL铂坩埚(或铂皿）内，稍加数滴水润湿样品。加人5mL浓 高氯酸溶液，再加人5mL浓氢氟酸溶液。小心摇动，使之均匀混合。将坩埚放在电炉上低温加 热，使氢氟酸与样品充分作用，并防止其迅速挥发或溅失。待高氯酸冒白烟时，取下坩埚稍 冷，再加5mL氢氟酸，继续加热消煮，并蒸发至近干，取下钳锅再加3mL高氯酸，继续蒸干驱除 多余氢氟酸，并慢慢加温蒸煮至有少量白烟冒出为止，基本除去多余的高氯酸。以4mL 2mol/l盐酸加人盛有消煮残渣的坩埚内，置电炉上低温加热，使残渣溶解。然后全部洗入 100mL量瓶中，定容，摇匀备用。
[0006] 土壤总钾测定法(NY/T 87-1988)的前处理：称取通过0.149mm孔径筛的风干土 o.lg，精确到O.OOOlg，盛入铂坩埚或聚四氟乙烯坩埚中，加浓硝酸3mL，高氯酸0.5mL，置于 电热沙浴或铺有石棉布的电热板上，于通风厨中加热至硝酸被赶尽，部分高氯酸分解出现 大量的白烟，样品成糊状时，取下冷却。用塑料移液管加氢氟酸5mL，再加高氯酸0.5mL，置于 200-225Γ沙浴上加热使硅酸盐等矿物分解后，继续加热至剩余的氢氟酸和高氯酸被赶尽。 停止冒白烟时，取下冷却。加3mol/L盐酸溶液10mL，继续加热至残渣溶解。取下冷却，加2 % 硼酸溶液2mL。用去离子水定量转入lOOmL容量瓶中，定容，混匀(若残渣溶解不完全，应将溶 液蒸干，再加氢氟酸3.5mL，高氯酸0.5mL，继续消解）。此为土壤消解液。
[0007] 测定土壤中总钾、总钠(GB 7874-1987)的前处理:称取0.3g(精确到O.OOOlg)通过 0.1mm筛孔的土壤样品，置于30mL铂坩埚(或铂皿）内，稍加数滴水润湿样品。加入5mL高氯酸 溶液，再加人5mL氢氟酸溶液。小心摇动，使之均匀混合。将坩埚放在电炉上低温加热，使氢 氟酸与样品充分作用，并防止其迅速挥发或溅失。待高氯酸冒白烟时，取下坩埚稍冷，再加 5mL氢氟酸，继续加热消煮，并蒸发至近干。取下坩埚再加3mL高氯酸，继续蒸干驱除多余氢 氟酸，并慢慢加温蒸煮至有少量白烟冒出为止，基本除去多余的高氯酸。以4mL 2mol/L盐酸 加入盛有消煮残渣的坩埚内，置电炉上低温加热，使残渣溶解。然后全部洗入lOOmL量瓶中， 定容，摇勾备用。
[0008] 测定土壤中总钙、总钠的前处理(NY/T 296-995):称取通过0.149mm孔径筛风干土 0.5000g，精确到0.0001g，小心放入聚四氟乙烯坩埚中，加浓硝酸15mL，高氯酸2.5mL，置于 电热沙浴或铺有石棉布的电热板上，在通风橱中消煮至微沸，待硝酸被赶尽、部分高氯酸分 解出大量的自烟、样品成糊状时，取下冷却。用移液管加氢氟酸5mL，再加高氯酸0.5mL，置于 200-225Γ沙浴上加热，待硅酸盐分解后，继续加热至剩余的氢氟酸和高氯酸被赶尽，停止 冒白烟时取下冷却。加3mol/L盐酸溶液10mL，继续加热至残渣溶解(如残渣溶解不完全，应 将溶液蒸干，再加氢氟酸3_5mL，高氯酸0.5mL继续消解），取下冷却，加20g/L硼酸溶液2mL， 用水定量转入250mL容量瓶中，定容，此为土壤消解液。
【发明内容】
[0009] 本发明提供一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，以解决现 有技术中上述缺陷。
[0010] 本发明的技术方案如下：
[0011] 一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，包括以下步骤：
[0012] ⑴取经预处理过的粒径小于〇.5mm的土壤样品于聚四氟乙烯消解管中，向所述的 消解管加入浓硝酸、氢氟酸和双氧水，然后进行微波消解；
[0013] (2)微波消解结束后冷却，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶 酸仪设置为200°C，当样品溶液剩余lmL左右时，向其再加入高氯酸，然后继续赶酸至溶液小 于 lmL;
[0014] (3)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，然后测得所述的土壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量。
[0015] 进一步的优选，所述的消解管的容量为50mL，称取的土壤样品的重量为小于 0.5000g，精确度为0.0001g，所述的土壤样品的重量优选为0.2500g。
[0016]进一步的优选，加入的浓硝酸、氢氟酸和过氧化氢的量分别为9mL、3mL和2mL，加入 高氯酸的用量为2mL。
[0017] 进一步的优选，所述的微波消解的步骤依次为：1000w爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间1.5分钟到150°C ; 1000w爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟。
[0018] 进一步的优选，所述的步骤2赶酸过程中，所述的消解管盛装的样品溶液不能干 涸。
[0019] 进一步的优选，所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0021] 第一.本发明的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，相比于 美国EPA 土壤前处理的微波消解方法，其优点有:优化了消解过程，使土壤的消解更加完全； 在微波消解结束后增加一赶酸步骤，使得消解更完全、测量结果也更加的精确，同时也避免 了酸度过高对实验仪器的损坏；
[0022]第二.本发明的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，相比于 我国现行国标测定土壤总钠钾钙的方法，其避免了国标的各种缺点，如消解耗时耗力耗酸， 程序复杂、繁琐，以致误差大或易引入其他杂质，和各元素测定的前处理方法不统一等问 题，本发明的方法操作简单、快，样品污染少且更易行。
[0023] 当然，实施本发明的任一方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。（表示 不理解这是什么意思）
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发 明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改 进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0025]本发明的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，包括以下步 骤：
[0026] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量小于0.5000g，精确度为0.000lg，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL 双氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消 解，所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0027] (2)所述的微波消解的步骤依次为：1000w爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0028] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0029] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后用原子吸收分光光度计TAS-990测得所述的土 壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量。
[0030] 为了更好的说明本发明的土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法， 相比于美国ΕΑΡ微波消解方法和我国国标标准测定方法，本发明的方法的测量精确度高、样 品污染少、操作简单方便且对仪器无损坏。
[0031] 实施例1
[0032] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量为0.2500g，精确度为O.OOOlg，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL双 氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消解， 所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0033] (2)所述的微波消解的步骤依次为：lOOOw爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0034] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0035] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后用原子吸收分光光度计TAS-990测得所述的土 壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量，测定结果如表一所示。
[0036] 实施例2
[0037] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量为0.3000g，精确度为O.OOOlg，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL双 氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消解， 所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0038] (2)所述的微波消解的步骤依次为：1000W爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0039] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0040] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后测得所述的土壤前处理后溶液的总钠钾钙的 含量，测定结果如表一所示。
[0041 ] 实施例3
[0042] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量为0.4000g，精确度为0.0001g，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL双 氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消解， 所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0043] (2)所述的微波消解的步骤依次为：1000W爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0044] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0045] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后用原子吸收分光光度计TAS-990测得所述的土 壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量，测定结果如表一所示。
[0046] 实施例4
[0047] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量为0.3500g，精确度为O.OOOlg，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL双 氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消解， 所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0048] (2)所述的微波消解的步骤依次为：lOOOw爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0049] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0050] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后用原子吸收分光光度计TAS-990测得所述的土 壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量，测定结果如表一所示。
[0051 ] 实施例5
[0052] (1)取经预处理并过筛后的粒径小于0.5mm的土壤样品，于50mL聚四氟乙烯消解管 中，重量为0.2000g，精确度为O.OOOlg，向所述的消解管加入9mL浓硝酸、3mL氢氟酸和2mL双 氧水，在加入上述酸时，同时用酸把沾到消解管壁上的土壤冲到管底，然后进行微波消解， 所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯；
[0053] (2)所述的微波消解的步骤依次为：1000W爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000W爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟；
[0054] (3)微波消解结束后冷却，消解液不需转移到其他器皿，只需继续在消解管中进行 赶酸，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪设置为200°C，当样品溶 液剩余lmL左右时，向其再加入2mL高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于lmL，在赶酸过程中，所 述的消解管盛装的样品溶液不能干涸，否则会严重影响测量结果。此赶酸过程相当于类似 的湿法消解，与湿法消解不同的是，该赶酸步骤是在消解管中继续进行，因此不存在湿法消 解操作繁琐、易引入杂质等问题；
[0055] (4)赶酸完毕后，用1%~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容， 得到土壤前处理后的溶液，做适当处理，然后用原子吸收分光光度计TAS-990测得所述的土 壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量，测定结果如表一所示。
[0056] 表1实施例中平行样测定数据(单位:g/kg)
[0057]
[0058] 此外，本发明还将上述实施例1~5测得总Na、K、Ca的平均值与用美国EPA微波消解 方法和我国标准方法的测量值进行了对比，如表2所示，结果表明，用本发明的方法测标准 土样的总Na、K、Ca值更加的接近标准土样的标准值，波动范围小，精确度高。
[0059] 表 2(单位:g/kg)
[0060]
[0061] 本发明是增加一赶酸步骤，使得测量结果更加的精确和避免了酸度过高对实验仪 器的损坏，同时土壤消解也更加的彻底，元素含量测定的精确度也更高。
[0062] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽 叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容， 可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明 的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅 受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1. 一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 取经预处理过的粒径小于0.5mm的土壤样品于聚四氟乙烯消解管中，向所述的消解 管加入浓硝酸、氢氟酸和双氧水，然后进行微波消解； (2) 微波消解结束后冷却，使用赶酸仪对消解管盛装的样品溶液进行赶酸处理，赶酸仪 设置为200°C，当样品溶液剩余lmL左右时，向其再加入高氯酸，然后继续赶酸至溶液小于 lmL； (3) 赶酸完毕后，用1 %~3% (v/v)的硝酸对消解管中的残留物进行溶解和定容，得到 土壤前处理后的溶液，然后测得所述的土壤前处理后溶液的总钠钾钙的含量。2. 根据权利要求1所述的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其 特征在于，所述的消解管的容量为50mL，称取的土壤样品的重量为小于0.5000g，精确度为 0.0001g〇3. 根据权利要求2所述的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其 特征在于，加入的浓硝酸、氢氟酸和过氧化氢的量分别为9mL、3mL和2mL，加入高氯酸的用量 为 2mL。4. 根据权利要求1所述的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其 特征在于，所述的微波消解的步骤依次为：l〇〇〇w爬坡时间2分钟到100°C ; 1000w爬坡时间 1.5分钟到150°C ; 1000w爬坡时间1.5分钟到185°C，保持15分钟。5. 根据权利要求1所述的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其 特征在于，所述的步骤2赶酸过程中，所述的消解管盛装的样品溶液不能干涸。6. 根据权利要求1所述的一种土壤检测-测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法，其 特征在于，所用的浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢和高氯酸均为优级纯。
【文档编号】G01N1/44GK106092720SQ201610696582
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610696582.0, CN 106092720 A, CN 106092720A, CN 201610696582, CN-A-106092720, CN106092720 A, CN106092720A, CN201610696582, CN201610696582.0
【发明人】杜三艳, 陈小华, 方龙伟, 杜乃强, 高欢, 潘栋宇
【申请人】上海应用技术学院