研究背景
土壤污染會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)造成直接的破壞和影響，近年來(lái)土壤保護(hù)，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注整治的項(xiàng)目，2022年新發(fā)布的環(huán)境保護(hù)法就被譽(yù)為最嚴(yán)的環(huán)境保護(hù)法。
安東帕實(shí)驗(yàn)室儀器：對(duì)于環(huán)境土壤檢測(cè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，如何省時(shí)省力地前處理樣品土壤是個(gè)問(wèn)題，本文將介紹使用安東帕微波消解儀進(jìn)行土壤樣品前處理的三個(gè)巧妙方案，包含2個(gè)微波消解方案和1個(gè)微波萃取方案。
消解方法一
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《HJ 803-2016里的土壤和沉積物 12種金屬元素的測(cè)定 王水提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》常規(guī)酸浸提方案。
· 準(zhǔn)備工作
Multiwave 5000 微波消解儀、24HVT 50轉(zhuǎn)子、超純水機(jī)（Thermo Fisher ）、5mL 微量移液器（Thermo Fisher ）、檢測(cè)儀 器均為 ICP-MS，分別是 PE-2000 以及 Agilent-7900。
· 消解流程
1. 土壤標(biāo)樣 GSS-8稱量樣品 0.2 g 于消解罐中，樣品別做三個(gè)平行樣。
2. 分別在樣品中加入1.5ml 硝酸，4.5ml 鹽酸。
3. 按以下程序消解樣品，消解完后取出消解罐，用慢速定量濾紙將提取液過(guò)濾收集于50ml容量瓶中，待提取液濾盡后，用少量0.5mol/L硝酸溶液清洗聚四氟乙烯消解管至少三次，洗液一并過(guò)濾收集于容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。
由于土壤基質(zhì)很復(fù)雜，含有大量的硅酸鹽，王水浸提不會(huì)破壞基體，但是可以把土壤中的重金屬完全提出來(lái)，只需要過(guò)濾提取液即可完成重金屬的測(cè)試，因此王水浸提后土壤溶液基本不會(huì)有多大變化，還是有大量沉淀存在。這也是很多環(huán)境行業(yè)用戶用王水浸提時(shí)存在的疑慮，我們也提供土壤全消解的方案，為了從含有硅酸鹽和氧化物的基質(zhì)中提取所有金屬，用氫氟酸進(jìn)行消解，分兩步進(jìn)行。
第一步是消解本身。第二步是氫氟酸與硼酸的絡(luò)合反應(yīng)。這不僅有助于使溶液中的游離氟離子復(fù)雜化，而且有助于沉淀氟化物的溶解。
消解過(guò)程中發(fā)生以下反應(yīng)：
消解：6𝐻F+SiO2→H2SiF6+2H2O
絡(luò)合： 𝐻3𝐵O3+3𝐻F→ 𝐻BF3𝑂H+2H2O
𝐻BF3𝑂H +HF→HBF4+H2O
消解方法二
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《HJ 832-2017 土壤和沉積物 金屬元素總量的測(cè)定 微波消解法》。
消解條件同方案一，只是將消解用酸改為3ml HCl+6ml HNO3+1ml HF，消解完后會(huì)有部分反應(yīng)管有白色絮狀沉淀，白色絮狀沉淀為Ca、Mg的白色氟化物沉淀，需要加入飽和硼酸（6倍氫氟酸體積）進(jìn)行絡(luò)合。絡(luò)合程序可以使用趕酸板180°加熱10min，也可以在儀器里面運(yùn)行絡(luò)合程序。
· 備注
可以用HBF4替代HF，HBF4提供的氟化物離子剛好可以溶解硼酸絡(luò)合物中的硅酸鹽。無(wú)需再與硼酸絡(luò)合。HBF4也不像HF那樣有毒性，同時(shí)只需要一步反應(yīng)即可完成土壤全消解。
· 優(yōu)勢(shì)比較
傳統(tǒng)辦法是消解完后加入高氯酸加蓋加熱，開(kāi)蓋飛硅 (為了達(dá)到良好的飛硅效果，應(yīng)經(jīng)常搖動(dòng)坩堝)，重復(fù)多次操作后才能保證硅酸鹽完全溶解，操作難度和風(fēng)險(xiǎn)高。
而微波消解所有反應(yīng)都在密閉反應(yīng)管中進(jìn)行，同時(shí)有傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)溫度和壓力，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程安全可控，能在較短的時(shí)間內(nèi)高效完成土壤樣品的全消解，最大程度上節(jié)省了土壤前處理的時(shí)間。
安東帕微波消解儀
上述兩種應(yīng)用方案使用安東帕微波消解儀Multiwave 5000搭載24HVT 50轉(zhuǎn)子可以成功的消解所對(duì)應(yīng)樣品。
安東帕的HVT消解罐采用智能控壓技術(shù)，通過(guò)IR傳感器可以監(jiān)控所有反應(yīng)罐的實(shí)時(shí)溫度，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全進(jìn)行。
內(nèi)置智能處理器，包含大于500種EPA、ASTM標(biāo)準(zhǔn)方法等經(jīng)驗(yàn)證的方法庫(kù)，可存儲(chǔ)超過(guò)600種方法。
萃取方法三
微波消解儀已經(jīng)不是傳統(tǒng)大家印象中只能做高溫消解的設(shè)備了，現(xiàn)在的微波消解儀應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在環(huán)境類樣品，特別是土壤及固體廢棄物中，各類有機(jī)化合物的提取也越來(lái)越多的開(kāi)始使用微波萃取的方法。
傳統(tǒng)方法有索氏萃取和超聲萃取等，但是萃取時(shí)間長(zhǎng)、試劑用量大以及結(jié)果不穩(wěn)定一直困擾著分析人員。而安東帕微波萃取設(shè)備Multiwave 5000搭配16SOLV HF100正是致力于提高用戶實(shí)驗(yàn)室的工作效率以及結(jié)果的準(zhǔn)確性。
· 安東帕微波萃取的應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)：EPA 3546
Method 3546: Microwave Extraction, part of Test Methods for Evaluating Solid Waste
樣品類型：土壤、粘土、沉積物、固體廢物、污泥
萃�。河袡C(jī)化合物
溶劑：丙酮/正己烷(1:1 v/v)
溫度：110-115 ºC 時(shí)間：10-20min
標(biāo)準(zhǔn)：ASTM 5765-95 (2010)
Practice for Solvent Extraction of Total Petroleum Hydrocarbons from Soils and Sediments Using Closed Vessel Microwave Heating
樣品類型：土壤、沉積物
萃�。菏蜔N
溶劑：丙酮/正己烷(1:1 v/v)
溫度：150 ºC 時(shí)間：15min
標(biāo)準(zhǔn)：HJ921-2017
土壤與沉積物 有機(jī)氯農(nóng)藥的測(cè)定 氣相色譜法
樣品類型：土壤、沉積物
萃�。河袡C(jī)氯農(nóng)藥
溶劑：丙酮/正己烷(1:1 v/v)
溫度：110 ºC 時(shí)間：10min
標(biāo)準(zhǔn)：HJ922-2017
土壤與沉積物 多氯聯(lián)苯測(cè)定 氣相色譜法
樣品類型：土壤、沉積物
萃�。憾嗦嚷�(lián)苯
溶劑：丙酮/正己烷(1:1 v/v)
溫度：110 ºC 時(shí)間：10min
標(biāo)準(zhǔn)：HJ703-2014
土壤、沉積物中酚類化合物的測(cè)定
樣品類型：土壤、沉積物
萃取：酚類
溶劑：丙酮/正己烷(2:1 v/v)
溫度：110 ºC 時(shí)間：10min
· 安東帕微波萃取的優(yōu)勢(shì)
安東帕微波萃取的優(yōu)勢(shì)：
❶ 萃取溫度可以突破溶劑的沸點(diǎn)，使萃取時(shí)間大幅縮短，從數(shù)小時(shí)縮短到數(shù)分鐘
❷ 消耗的溶劑量大大降低，更環(huán)保
❸ 特有的磁力攪拌系統(tǒng)可以讓萃取效果更好，重現(xiàn)性好
❹ 完全密閉的萃取系統(tǒng)不會(huì)造成各類環(huán)境污染，加上設(shè)備非常安全可靠的設(shè)計(jì)，保護(hù)操作人員的健康安全
❺ 一臺(tái)設(shè)備最多可同時(shí)進(jìn)行48個(gè)樣品的萃取，在提高樣品通量的同時(shí)，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室中寶貴的空間。
