火神（Vulcan）消解工作站與ICP-MS聯用助力土壤中的重金屬淋溶行為研究
解決方案的優勢
適合于批量樣品的處理，火神工作站一個工作日可完成多達84-168個樣品的前處理，且回收率一般可優于90%。
能一站式完成加酸，消解，趕酸，冷卻，定容，混勻轉移等操作，消解液可直接用ICP-MS進行測量，方便簡單。
所有加酸操作均在自帶塑料通風櫥里完成，避免了酸氣對操作者的傷害。
簡介
2016年5月28日，國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》，簡稱土十條，對今后一個時期我國土壤污染防治工作出了全面戰略性部署。土壤中的污染物來源廣，種類多，一般可分為無機污染物和有機污染物。無機污染物以重金屬為主，如鎘，汞，砷，鉛，鉻，銅，鋅，鎳，局部地區還有錳，鈷，硒，釩，銻、鉈、鉬等。
土壤中累積的重金屬能通過雨水淋溶等作用從土壤環境中釋放，并遷移進入地表水，有研究表明，土壤中的淋溶進入水環境是地表水污染的重要來源之一。
樣品制備
所用土壤來自于我國某省的裸露銅礦，經充分混合，風干，過2mm篩。
圖1.裸露礦山
儀器
VULCAN 84 S 型全自動消解工作站（加拿大Questron）；ICP-MS 電感耦合等離子質譜儀。
土壤的前處理方法
在聚四氟乙烯消解罐中加入0.1 g土壤樣品，放入VULCAN 84 s 型全自動消解工作站消解工作站中，加入5 mL硝酸和3 mL氫氟酸，在190℃下消解20 min；溶液高溫下趕酸至近干，取下冷卻；再加入2mL硝酸，純水定容至100 mL；使用ICP-MS儀測定土壤中重金屬含量。
圖2. 火神VULCAN 84 S型全自動消解工作站
樣品分析
經過測量土壤樣品的理化性質如表1所示
注:《土壤環境質量標準》 (GB 15618-1995)
從表1中可以看出土壤中的銅，鎘，砷的含量均高出國家的質量要求，污染較為嚴重，濃度分別達到國標GB 15618-1995限值的2.66,3.93,1.54倍。
土壤淋洗實驗方法
取5根長30cm，內徑9cm的干凈玻璃管，在每根玻璃管從上至下一次填入適量脫脂棉，12g石英砂，100.0g土樣，最后再填入25g石英砂。淋洗液所用溶液為超純水。每根柱子先用100mL超純水浸潤24h，平衡后淋溶土柱長約15cm。淋溶時，使用蠕動泵以0.2 mL/min的速度將100mL超純水加入柱中，重復淋洗30次后，將收集的30份淋洗液編號并于4℃儲存，利用火神消解工作站與ICP-MS聯用方法測定其重金屬質量濃度。
淋洗液的測試結果如圖3所示，在30次淋洗中，Fe，Mn, Cu, AS濃度呈現出初期快速降低，后緩慢降低并趨于平衡的變化趨勢，Zn在30次淋洗中均未檢出。供試土壤中各個重金屬均出現超標現象，但淋洗液中各重金屬的含量普遍很低，大部分重金屬均在淋溶初始時迅速溶出，而Cd除了在初期有所溶出外，在淋洗中后期存在二次溶出釋放階段。
圖3.淋洗液中各種重金屬含量的測定
淋溶后的土壤應用火神消解工作站與ICP-MS聯用的方式，測定土壤中的重金屬含量，結果如表2所示。其中絕大部分重金屬總量均有所下降，其中以Cd，As下降最為明顯。原土樣中Cu，Cd, As下降最為明顯。淋溶后土樣中Cu平均濃度仍是GB 15618-1995限值的2倍以上；而Cd，AS平均濃度均顯著下降至接近GB 15618-1995限值。
結論
礦區土壤中的Fe，Mn，Cu，As，Cd均能從土壤中溶出進入淋溶液，其中Fe，Mn，Cu，As的溶出主要在淋溶階段，而Cd除了初期有所溶出外，在淋溶中后期還存在二次溶出釋放階段。重金屬進入淋溶液并隨雨水流動遷移，可能會對地表水或地下水造成污染，從而增加水環境風險。火神全自動消解工作站與ICP-MS聯用可完全滿足以上的研究和測試要求。
