① 設計實驗檢測土壤中的重金屬鎘含量
1.篩選
鎘(Cd)的測定方法有原子吸收分光光度法和比色法。原子吸收分光光度法具有靈敏度高、選擇性好、操作簡便、快速的特點，是測定土壤重金屬元素的主要方法之一，根據含量的高低可分別採用火焰法或無焰法來進行測定；比色法干擾因素較多，操作較繁瑣，目前已很少採用。
2．儀器
原子吸收分光光度計及石墨爐無火焰裝置；Cd元素空心陰極燈；儀器使用適宜條件可參照儀器說明書並進行試驗。
3．主要試劑
分析中使用的酸和標准物質均為符合國家標准或專業標準的優級純試劑，其他為分析純試劑和去離子水。
1)氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl)、高氯酸(HClO4)。
2)碘化鉀飽和溶液。
3)抗壞血酸。
4)甲基異丁基酮(MIBK)。
5) Cd標准貯備液：准確稱取1.0000g金屬Cd(99.99％)，加入少量稀HNO3溶解，在水浴上蒸干後，加5 mL 1 mol/L HCl，再蒸干，加HCl和H2O溶解殘渣，用H2O稀至1 000 mL,控制溶液酸度為0.5 mol/L，此溶液含Cd 1000 ug/mL。
4．操作步驟
(1)標准曲線
1)火焰法用逐級稀釋法配製成含Cd 10.00 ug/mL的標准液，再配製成含Cd 0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、1.00 ug/mL的標准系列，酸度為0.5 mol/L HCl。在原子吸收分光光度計上測定吸光度，以相對吸光度為縱坐標，Cd濃度為橫坐標繪制標准曲線。
2)石墨爐無火焰法用逐級稀釋法配製成含Cd 100 ug/L的標准液，再配製成含Cd 0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、16.0、20.0 ug/L 的標准系列，酸度為0.2 mol/L HCl。分別吸取標准系列溶液5.00 mL於25 mL具塞試管中，加4 mL水，加2mL 1mol/L HCl,加0.2 g抗壞血酸，搖溶，再加4 mL飽和碘化鉀溶液，激烈振盪0.5 min後，准確加入5.00 mL甲基異丁基酮萃取，激烈振盪1 min，靜置分層後測定有機相。在原子吸收分光光度計石墨爐上測定吸光度，以相對吸光度為縱坐標，Cd濃度為橫坐標繪制標准曲線。
(2)土壤樣品的消化
1) HF-HC1O4-HNO3消化法 稱取經105～110℃烘乾，過0.149 mm(100目)以上篩孔的土樣0.5 g精確至0.0001g)於30 mL聚四氟乙烯坩堝內，加幾滴去離子水濕潤，加10mLHF，加5mL 1：1 HC1O4-HNO3混合液，加蓋低溫消化(100℃以下)1h後，去蓋，升高溫度(低於250℃)繼續消化至HC1O4大量冒煙。再加5mL HF和5 mL 1:1 HClO4-HNO3混合液，消化至HClO4冒濃厚白煙時，加蓋，使黑色有機碳化物充分分解。待坩堝上的黑色有機物消失後，開蓋驅趕白煙到近干，加5mL HNO3消化至白煙基本冒盡且內容物呈乾裂狀，取下趁熱加5 mL 2 mol/L HCI，加熱溶解殘渣(不能冒煙)。然後轉移到25 mL容量瓶中，用去離子水定容，搖勻，並立即將消化液轉移至塑料瓶中待測。同時做兩份試劑空白。
2)王水-過氯酸法 稱取經105～110℃烘乾，過0.149 mm(100目)孔篩的土樣2g(精確至0.001g)，放於100 mL高型燒杯中，用少量水潤濕(如系石灰性土壤，可滴加適量HCl至無大量氣泡產生)，在通風櫃中先加7.5 mL濃HCl，繼加2.5 mL濃HNO3，放於電熱板上低溫加熱，待激烈反應過後，添加5 mL HClO4，消煮，直至近干(注意不要燒焦)，此時殘留物為白色或灰白色沉澱，如顏色比較深，可再加5 mL HClO4，繼續消化至符合要求為止，在一般情況下，添加兩次即已足夠，取下燒杯，添加10 mL 1 mol/L HCI，用玻棒攪拌並在攪拌下加熱至微沸，冷卻過濾至50 mL 容量瓶中，用去離子水洗滌數次，定容待測。
上述兩種消化方法，王水-過氯酸法使土壤中重金屬(Cd,Co,Cr,Cu,Ni和Pb)的結果偏低，尤其對土壤背景值的測定影響較大。一般，測定土壤背景值時建議採用HF-HClO4-HNO3認法，測定污染土壤時可採用王水-過氯酸法。
(3)樣品的測定
土壤消化液中Cd含量高時，可將待測液直接噴入空氣一乙炔火焰中測定；當待測液中Cd含量低時可用石墨爐無火焰法測定，或取適量消化液(5～10 mL)按標准曲線的方法用MIBK萃取後測定。樣品溶液與標准曲線同時在原子吸收儀上測定吸光度或元素濃度。
5．結果計算
cd＝C1xVxts／W
式中，C(Cd)為土壤鎘濃度，ug/g或mg/kg; C1為測得的鎘的濃度，ug/mL；V為測定時定容體積，mL；ts為分取倍數；W為樣品重量，g。
6．注意事項
1)若萃取液中Cd含量超出標准曲線范圍時，不可用甲基異丁基酮稀釋測定，而應減少消化液的量，重新萃取，否則將帶來較大的誤差。
2)高氯酸的純度對空白值影響很大，直接關繫到結果的准確度，因此在消化時所加入的高氯酸的量應保持一致，並盡可能地少加，以便降低空白值。
3)消化時應盡可能將高氯酸白煙驅盡，否則加入碘化鉀時會產生大量高氯酸鉀的沉澱，但少量沉澱並不影響測定。
4)原子吸收分光光度法的檢出限與儀器性能有關。
5)Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni和Co等的消解，採用HF-HClO4-HNO3全消解方法，可在同一消化液中測定上述元素，用此法測定的土壤標樣GSS 1-8的測定結果可達「可用值±1S」，范圍內。此法對於大量樣品的分析更為合適，可節省時間。在農田土壤質量普查中，有利於基層分析人員的掌握。
6)土壤中鎘測定的國家標准方法(石墨爐原子吸收分光光度法)可參閱(GB/T 17141-1997)。
摘自中國標准物質網
各項重金屬的檢測原理及採用標准
1、重金屬砷的檢測原理及採用標准
採用標准(GB/T5009.11-2003)硼氫化物還原比色法，即樣品經消化後，加入碘化鉀-硫脲並加熱，將五價砷還原為三價砷，在酸性條件下硼氫化鉀將三價砷還原為負三價，經儀器檢測得出砷含量。
2、重金屬鉛的檢測原理及採用標准
採用相關標准(GB/T5009.12-2003)二硫腙比色法，即樣品經消化後，在弱鹼性條件下，鉛離子與二硫腙生成紅色絡合物，比色測定。
3、重金鉻的檢測原理及採用標准
樣品經消化後，在二價錳存在條件下，鉻離子與二苯碳醯二肼反應生成紫紅色絡合物，絡合物顏色的深淺與六價鉻含量成正比，比色測定可得出鉻含量。
4、重金屬鎘的檢測原理及採用標准
採用標准(GB/T5009.15-2003)比色法，即樣品經消化後，在鹼性條件下，鎘離子與6-溴苯丙噻唑偶氮萘酚生成紅色絡合物，比色測定。
5、重金屬汞的檢測原理及採用標准
採用標准(GB/T5009.17-2003)二硫腙比色法，即樣品經消化後，在酸性條件下，汞離子與二硫腙生成橙紅色絡合物，比色測定。
③ 進行土壤重金屬元素含量分析測試方法都有哪些
2．土壤中重金屬檢測方法 2.1 原子熒光光譜法
原子熒光光譜法是以原子在輻射能量分析的發射光譜分析法。利用激發光源發出的特徵發射光照射一定濃度的待測元素的原子蒸氣，使之產生原子熒光，在一定條件下，熒光強度與被測溶液中待測元素的濃度關系遵循Lambert-Beer定律，通過測定熒光的強度即可求出待測樣品中該元素的含量。
原子熒光光譜法具有原子吸收和原子發射兩種分析方法的優勢[4]，並且克服了這2種方法在某些地方的不足。該法的優點是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優於原子吸收光譜法和原子發射光譜法；譜線簡單；在低濃度時校準曲線的線性范圍寬達3~5個數量級，特別是用激光做激發光源時更佳，但其存在熒光淬滅效應，散射光干擾等問題[5]。該方法主要用於金屬元素的測定，在環境科學、高純物質、礦物、水質監控、生物製品和醫學分析等方面有廣泛的應用[6]。突出在土壤中的應用如何，以下各方法均是這個問題，相比之下2.5寫的比較好
應用原子熒光光譜法測定土壤的重金屬快速准確，測定周期約為2小時，具有檢出限低、精密度好，干擾少和操作簡單方便，值得推廣應用。 2.2 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法又稱原子吸收分光光度分析法，是基於氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法，是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法[7]。其基本原理是從空心陰極燈或光源中發射出一束特定波長的入射光，通過原子化器中待測元素的原子蒸汽時，部分被吸收，透過的部分經分光系統和檢測系統即可測得該特徵譜線被吸收的程度即吸光度，根據吸光度與該元素的原子濃度成線性關系，即可求出待測物的含量[8]。
原子吸收光譜法在農業方面，主要應用與土壤、肥料及植物中的中微量元素分析、水質分析、土壤重金屬環境污染分析、土壤背景值調查及農業環境評價分析等方面。該方法的優點是：選擇性強、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強、精密度高[9]。其不足之處有多元素同時測定有困難，對非金屬及難熔元素的測定尚有困難，對復雜樣品分析干擾也較嚴重，石墨爐原子吸收分析的重現性較差
[10]
。
2.3 電感耦合等離子體發射光譜法
電感耦合等離子體發射光譜是根據被測元素的原子或離子，在光源中被激發而產生特徵輻射，通過判斷這種特徵輻射的存在及其強度的大小，對各元素進行定性和定量分析[11]。
電感耦合等離子體發射光譜法應用於環境水樣、土壤樣品中的微量元素進行分析，在元素分析測試中的應用技術具有簡便、快速、分析速度快；檢出限低，多數可達0.005μg/ml以下[12]；測量動態線性范圍寬，一般可達5～6個數量級，可同時進行高含量元素和低含量元素的分析，可達到石墨爐原子吸收光譜儀的部分檢出水平；可多種元素同時分析，可定性、定量分析金屬元素，也可分析部分非金屬元素，提高了分析效率，基體效應小，低背景干擾、高信噪比、精密度高、准確性好等優點[13]。 2.4 激光誘導擊穿光譜法
激光誘導擊穿光譜技術是一種最為常用的激光燒蝕光譜分析技術。其工作原理是：激光經過會聚透鏡會聚，高峰值功率密度使未知樣品表面物質氣化、電離，激發形成高溫、高能等離子體（溫度可達10 000K），等離子體輻射出來的原子光譜和離子光譜被光學系統收集，通過輸入光纖耦合到光譜儀的入射狹縫中，光譜數據通過數據採集控制器傳輸到計算機， 研究該光譜就可以分析計算出被測物質的成分與濃度[14]。原子光譜和離子光譜的波長與特定元素是一一對應的，而且光譜信號強度與對應元素的含量具有一定的定量關系。因此該技術可以實時、快速地現化學元素的定性和定量分析[15]。
激光誘導擊穿光譜可以真正做到現場快速分析，無須進行樣品預處理，分析方便，也不受研究對象的限制[16]。但是，其測量儀器成本較高，激光脈沖能量的起伏性，樣品的不均勻性，樣品的特性會直接影響測量的穩定性，也就是說研究樣品的特性對結果的精確性影響較大[17]。
在激光誘導擊穿光譜土壤重金屬污染物檢測的研究中，在光源設計上採用光學反饋減少脈沖間能量波動，在數據處理上採用一系列激光能量起伏歸一化校正技術，達到克服由於激光器能量起伏造成的影響；通過選擇最佳的采樣延遲時間，以保證所採集到信號譜的信噪比最大；選擇合適的激光脈沖的峰值功率閾值， 達到克服譜線飽和現象和避免自吸收效應的發生以獲得多元素的同時分析；通過研究激光聚焦焦點與樣品表面之間的距離與測得信號譜線的信噪比的關系，達到提
高系統的信噪比。通過以上措施克服上述不利影響，實現了利用LIBS 技術對土壤中Cd， Hg，As，Cr，Cu，Zn，Ni，Pb 等成分的同時測量。
2.5 X射線熒光光譜法
X射線熒光光譜技術是一種利用樣品對X射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來定性或定量測定樣品中成分的方法[18]。
X射線熒光光譜儀在結構上基本由激發樣品的光源、色散、探測、譜儀控制和數據處理等幾部分組成。該X射線熒光光譜法和電感耦合等離子體質譜法、發射光譜法在元素分析結果之間的差異，結果顯示它們的差異不顯著。從檢出限、准確度、精密度和回收率方面均能滿足實驗要求[19]。
土壤重金屬X射線熒光光譜非標樣測試方法具有前處理簡單，無需標准樣品，對樣品無污染、無破壞性，檢測速度快、穩定性高、再現性好等優點[20]。此方法是對土壤重金屬檢測和污染評價快速有效的方法。完全能夠滿足土壤環境受到污染時急需的快速定性、定量排查土壤中有毒有害重金屬元素的要求。 3．總結
土壤重金屬檢測是一項長期的工作，要求各種檢測手段向更高靈敏度、更高選擇性、更方便快捷的方向發展，不斷推出新的方法來解決遇到的新的分析問題。上述5種重金屬的檢測方法的優缺點如表Ⅰ。隨著各種分析方法的建立和科學技術的不斷進步，分析儀器逐漸由簡單化向復雜化的方向發展，可以預見，各種分析儀器會向多功能、自動化、智能化以及小型化的方向發展，並且檢測精度、靈敏度得到一定的提高，使得土壤環境檢測變得更加簡單准確。