本文參考業內常用的土壤元素分析前處理方法并結合實際情況，簡單介紹土壤元素特征、土壤定量分析的實驗室流程、土壤消解方法的分類、土壤全消解多元素分析、土壤中重金屬元素的可提取態和形態分級及土壤元素分析實驗室方案。
土壤元素特征分類
超痕量元素：Cd、Ag、Ti、In、Te
易揮發元素：Hg、As、Se、Sb、B
常測元素：Be、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn、Mn
難溶元素：Zn、Hi、Nb、Ta、W
氟化物沉淀：Li、Mg、Al、Ca、REES
土壤定量分析實驗室流程介紹
1.分析方法選擇思路
樣品類型（土壤、水、植物）——分析項目（全量，有效態；元素類型）——分析儀器（ICP-OES、ICP-MS、AAS、AFS、手工分析）——分析方法（國標、行標、文獻方法）
2.土壤定量分析實驗室流程
取樣、干燥、消解、去除干擾、測定、計算
整個分析過程中紙質記錄要盡量詳細，記錄要有日期、分析對象、溶劑配制、詳細過程、簡要分析步驟及發生現象等。
土壤消解方法分類
濕法消解體系
在酸作用下，在一定溫度和壓力，通過化學反應使樣品分解，將待測元素轉化成離子狀態存在于待測液中以供測試。
常用溶劑
酸性溶劑：有易揮發酸（HCL、HNO3、HF）和難揮發酸（H2SO4、HClO4、H3PO4）
其他溶劑：雙氧水（H2O2）
混合溶劑：混合酸、酸+氧化劑、酸+還原劑
酸性溶劑介紹
硝酸：是強酸也是強氧化劑，幾乎所有硝酸鹽均可溶。常用于溶解惰性金屬（Cu、Ag及合金），特別是變價元素硫、硒、砷及鐵、鉬、釩等礦物；Au、Pt、Nb、Ta、Zr等不溶解，Te、Al、Cr因表面鈍化不能進一步溶解。
鹽酸：強酸，有弱還原性和絡合性，能溶解氧化還原電位比氫更負的金屬如：Fe、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga等金屬，適合復溶提??；一些易揮發金屬氯化物（As、Sb、Sn、Se、Te、Ge、Hg）潛在揮發損失。
氫氟酸：易揮發弱酸，是唯一能分解以硅為基質的樣品的無機酸，破壞土壤晶格；與堿土金屬及稀土元素易生產氟化物沉淀，因此需要趕酸。
高氯酸：已知酸中最強酸，熱的濃高氯酸是強氧化劑和脫水劑，它將和有機化合物發生強烈（爆炸）反應；先加入硝酸氧化破壞有機物和還原性強的無機物，再加入高氯酸，反應過分劇烈，易發生爆炸；沸點高，經常使用高氯酸驅趕鹽酸、硝酸和氫氟酸；用原子吸收測時，需要趕盡高氯酸。
硫酸：難揮發性強酸，做一些難溶元素時可加硫酸；沸點高，不易揮發損失，可去除氫氟酸。
磷酸：強酸，沸點高，一般與其他酸混合使用。
其他溶劑
雙氧水：強氧化劑，在酸消解中起到催化作用。
混合試劑的介紹
混合酸：王水、HF+HNO3+HClO4、H2SO4+H3PO4、HNO3+HCl+HClO4+HF
酸+氧化劑：HCl+H2O2、H2SO4+HClO4
酸+還原劑：HCl+SnCl2(較少使用）
濕法消解方式
常壓消解法
一般將玻璃器皿或聚四氟乙烯坩堝置于電熱板上加熱，在一定的條件下消煮，分解試樣，待消解液清亮后，再用酸溶解，定容待測。
高壓消解法
一種在高溫、高壓下進行的濕法消解過程，即把樣品和消解液（通常為混酸或混酸+氧化劑）置于合適的容器中，再將容器裝在保護套中，在密閉情況下進行分解。
微波消解法
微波是一種頻率范圍在300-300000MHz的電磁波，微波能穿透絕緣體介質，直接把能量輻射到有電介質上，電介質（樣品和酸）吸收微波后被加熱，樣品表層經攪動、破裂，不斷產生新的樣品表面與酸接觸直至樣品消解完全。
熔融法
將樣品某些固體試劑混合，加熱到試劑熔點以上溫度，固體樣與熔劑間發生多相化學反應，樣品被分解為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鹽）。
土壤全消解多元素分析
電熱板消解法
前處理：稱取0.05g樣品到50mL聚四氟乙烯坩堝中，以少量水潤濕樣品后加入7-8mL鹽酸，低溫加熱1h，使樣品初步分解，待蒸發至3-4mL，稍冷后加入3mL硝酸、6mL氫氟酸、0.5mL高氯酸，加蓋，于電熱板上中溫加熱約1h，再升溫20-30℃加熱約1h；開蓋繼續加熱除硅，驅趕白煙并蒸發至粘稠狀，（視消解情況，可補加少量高氯酸，以減少AlF3等難溶氟化物生成），取下坩堝稍冷。加入2mL王水（20%）復溶提取，溫熱溶解可溶性殘渣，冷卻后全量轉移至25mL比色管中，用純水定容至標線，搖勻待測。
現行標準：GB/T17141-1997土壤中鉛、鎘的測定；GB/T17138-1997土壤中銅、鋅的測定；HJ491-2019土壤和沉積物銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度計。
TP300智能石墨電熱板
微波消解法
前處理：稱取0.1000g于微波消解罐中，加入4mL硝酸、1mL鹽酸和1.5mL氫氟酸浸泡過夜，第二日置于微波消解儀中，微波消解程序分為兩個階段（快速升溫和恒溫階段）。具體條件為：消解微波功率為1600W，由室溫升至120攝氏度，升溫速率約為20℃/min，120℃進一步升溫至180℃恒溫溫度的升溫速率約為10℃/min,達到恒溫溫度后，保持20min，消解結束后降溫，取出消解罐；將消解罐放置在電熱板上加熱（130℃）趕酸，樣品蒸發至近干（0.5mL左右），冷卻至室溫，用2%硝酸將樣品轉移定容至50mL比色管中待測。
現行標準：HJ832-2017土壤和沉積物 金屬元素總量的消解 微波消解法
快速高通量石墨消解法
前處理：稱取0.1000g樣品到聚四氟乙烯消化管中，沿壁加入1mL超純水（將附著在壁上的樣品沖下）；第一次加酸：4mL氫氟酸-高氯酸混合酸（體積比為4：1）和3mL硝酸，可靜置過夜；設定三階升溫程序：先升溫至120℃加熱0.5h（包含升溫時間），敞口趕酸至體積小于0.5mL，稍冷5min；第二次加酸：2mL氫氟酸-高氯酸混合液（體積比為4:1）和3mL硝酸，于160℃加熱完全蒸干，稍冷5min，加入2mL鹽酸（2mol/L）復溶提取，并用超純水定容至50mL，混勻后倒入聚丙烯比色管中待測。
LF36智能石墨消解儀
影響土壤濕法消解效率的因素
稱樣量：若上機ICP-MS測定，建議稱樣量不超過0.1g，最終稀釋倍數500-1000倍；樣品在具備代表性前提下，稱樣量越少，溶樣效果越好，當稱樣量超過0.1g,不僅氫氟酸和強氧化性酸加入量相應增加，消解時間變長，而且分解體系變復雜，過程控制變困難。
消解溫度：趕硅時溫度不宜過高（超過170℃），酸揮發太快，容易造成一些元素未完全溶解；消解溫度過高易形成揮發的氯化物，造成損失。
土壤中重金屬元素的可提取態和形態分級
土壤重金屬元素的可提取態
可提取態也稱作有效態、植物有效態、生物有效態等，它表明按照規定的方法及步驟由土壤中所提取的重金屬的濃度。研究可提取態的目的是檢驗土壤中重金屬的可提取態與相應土壤中所規定之生物（靶生物）體中重金屬濃度的關系及其影響程度，探索通過土壤分析來進行土壤環境質量和風險評估的可能性。大部分提取劑對于同一類型土壤來說，其提取的土壤重金屬濃度與生長在該土壤的同一種植物所吸收的重金屬之間，均有良好的相關性，但是對于不同類型的土壤或同一土壤在不同植物間往往無可比性。中性鹽提取的土壤重金屬濃度與生長于該土壤的同一種植物所吸收的重金屬之間較其他提取劑表現出較好的相關性。
國標規定可提取態土壤重金屬提取方法
酸性土壤中銅、鋅、鉛、鉻、鎳、錳可提取態：稱取10.0g通過2mm尼龍篩的風干土放入離心管中，加50.0mL0.1mol/L鹽酸，以每分鐘往返振蕩180次的頻率在水平振蕩器上振蕩1.5h。靜置后，用干濾紙過濾或離心得到清液。每批樣品中制備兩個無土空白樣品。
堿性土壤中銅、鋅、鉛、鉻、鎳、錳可提取態：稱取25g通過2mm尼龍篩的風干土放入離心管中加入50.0mLDTPA（二乙三胺五乙酸）浸提劑，在25℃溫度下，以每分鐘往返振蕩180次的頻率用振蕩機振蕩2h。過濾或離心得到清液。每批樣品中制備兩個無土空白樣品。
土壤重金屬形態
Tessier等（1979年）提出的連續提取法有一定的代表性：主要可分為水溶態、交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態和殘留態。
由于各種試劑的溶解能力不同，即使同一種形態，其提取量也只對特定的提取劑才有意義。
土壤元素分析實驗室方案
元素分析項目
日常檢測
元素總量的測定：酸溶法、堿熔法、水溶法、微波消解法、高壓密閉消解法
游離態元素測定：王水回流提取法
有效態元素測定：緩沖溶液浸提法
涉及設備
元素總量：酸溶法（電熱板/石墨消解儀)、堿熔法（馬弗爐/坩堝）、水溶法（水浴鍋）、微波消解法（微波消解儀）、高壓密閉消解法（烘箱）
游離態：電熱板/石墨消解儀、表面皿
有效態：振蕩器、離心機
涉及儀器
AAS、AFS、ICP-OES、ICP-MS
方法整合優化
客服1
客服2